بررسی سیستم تعلیق خودرو
آشنایی با سیستم تعلیق خودرو
فهرست مطالب
اگر یک جاده کاملا صاف و بدون هیچ دست‌اندازی باشد نیازی به سیستم تعلیق نیست، اما حتی یک آزادراه تازه ساخته شده هم کاملا صاف نیست. دستاندازها، نقص‌های جاده و سرعت‌گیرها با توجه به بزرگی و ارتفاع‌شان به چرخ‌های خودرو نیروی عمودی وارد می‌کنند و اگر سیستم تعلیق وجود نداشته باشد، این نیرو به بدنه انتقال پیدا کرده و حتی می‌تواند باعث جدا شدن چرخ‌ها از سطح زمین شود. سیستم تعلیق باید انرژی حاصل از این نیروی عمودی را جذب کرده و از انتقال آن به بدنه جلوگیری کند.
سیستم تعلیق که بخشی از شاسی خودرو است به طور کلی سه هدف دارد:
- جذب انرژی حاصل از عبور از دستاندازها و جلوگیری از انتقال آن به بدنه.
- حفظ تماس بین چرخ‌ها و جاده، چرا که همین تماس و اصطکاک به ماشین قابلیت فرمان‌پذیری، ترمز و شتاب‌گیری می‌دهد.
- انتقال مناسب وزن ماشین در زمان پیچیدن. سیستم تعلیق از جدا شدن یک طرف ماشین از زمین جلوگیری می‌کند.
اجزای سیستم تعلیق
سیستم تعلیق سه جزء اصلی دارد: فنرها، کمک فنر (دمپر) و میله‌های ضد نوسان. در ادامه به انواع مختلف قطعات مورد استفاده در سیستم تعلیق می‌پردازیم.
فنرها
امروزه فنرهایی که در خودرو استفاده می‌شوند چهار نوع اصلی دارند:
فنر مارپیچ یا حلقوی
فنر شمش
میله‌ی پیچشی (تورشن بار)
فنرهای هوایی
با اینکه فنرها قطعات ساده‌ای هستند، طراحی آنها و نحوه‌ی قرارگیری آنها در خودرو، به طوری که راحتی راننده و مسافران را فراهم کند و کنترل روی خودرو را بالا ببرد، عملیات پیچیده‌ای است. لازم است بدانید که فنرها برای جذب نیرو عالی هستند اما در پخش آن کاربرد مناسبی ندارند، به همین دلیل است که در سیستم تعلیق قطعه‌ی دیگری به نام کمک فنر نیاز است.
جرم فنربندی‌شده و جرم فنربندی‌نشده چه معنایی دارند؟
جرم فنربندی‌شده قسمتی از خودرو است که وزن آن توسط فنرها تحمل می‌شود، و جرم فنربندی‌نشده به عنوان جرم بین جاده و فنرها تعریف می‌شود. سفتی فنرها در چگونگی عملکرد یک خودرو تاثیر بسیاری دارد. برای مثال، خودروهای سواری و لوکس (مانند BMW سری ۳) فنربندی محکمی ندارند و این باعث می‌شود از دستاندازها به نرمی عبور کنند، اما این خودروها در هنگام ترمز وشتاب‌گیری بعد از آن تمایل به خوابیدن و بلند شدن دارند، همچنین در پیچ‌های تند چرخش بدنه‌ی آنها به وضوح قابل مشاهده است. از سوی دیگر خودروهای اسپرت و مسابقه‌ای، فنربندی سفتی دارند که برای عبور از دستاندازها مناسب نیست اما در عوض، می‌توان با سرعت و اطمینان بیشتری از پیچ‌ها عبور کرد.
کمک فنرها
فنرها به طور عادی با فرکانس طبیعی خود باز و بسته می‌شوند تا زمانی که تمام انرژی ذخیره شده در آنها تخلیه شود. اگر نمی‌خواهید تا مدت‌های طولانی در خودروی خود به بالا و پایین پرتاب شوید و کنترل آن را از دست بدهید، بهتر است از سیستم کمک فنر استفاده کنید. در سیستم کمک‌فنر از یک ضربه‌گیر یا شوک‌گیر استفاده می‌شود که انرژی جنبشی حاصل از حرکت تعلیقی را به انرژی گرمایی تبدیل می‌کند و آن را از طریق یک مایع هیدرولیک دفع می‌کند. بدین وسیله از لرزش و حرکت اضافی خودرو جلوگیری می‌شود.
کمک‌فنر در واقع یک پمپ روغن است که بین چارچوب شاسی و چرخ‌ها قرار داده می‌شود. وقتی چرخ خودرو از روی یک دست‌انداز رد می‌شود، انرژی حاصل از باز و بسته شدن فنر به کمک‌فنر منتقل شده و باعث بالا و پایین رفتن پیستون آن می‌شوند. روغن داخل محفظه‌ی کمک‌فنر با حرکت پیستون از طریق سوراخ‌های ریزی تخلیه می‌شود. ریز بودن این سوراخ‌ها باعث می‌شود که حتی در فشارهای زیاد هم پیستون به مقدار کمی حرکت کند، این باعث آهسته شدن حرکت پیستون و در نتیجه آهسته شدن حرکت فنرها می‌شود. از این طریق می‌توان حرکت فنرها را به صورتی کنترل‌شده در آورد.
همه‌ی خودروهای مدرن دارای کمک‌فنرهای حساس به سرعت هستند؛ یعنی هر چه سرعت فنرها بیشتر باشد، مقدار مقاومت کمک‌فنر هم بالاتر می‌رود. این باعث می‌شود عملکرد کمک‌فنر مطابق با شرایط جاده باشد و از حرکت‌های اضافی نظیر بالا و پایین پریدن و انحراف جلوگیری شود.
بستها
بست (strut) یک نوع ضربه‌گیر است که داخل خود فنرهای مارپیچ نصب می‌شود. بست دو وظیفه‌ی اصلی دارد:
- پخش نیرو در سیستم تعلیق، مانند کمک‌فنر
- تحمل وزن سیستم تعلیق
لازم به ذکر است که کمک‌فنرها نقشی در تحمل وزن ندارند و فقط انتقال وزن در یک خودرو را کنترل می‌کنند. از آنجایی که بستها و کمک‌فنرها در فرمان‌پذیری خودرو نقش اساسی دارند، می‌توان گفت این قطعات از قطعات اصلی ایمنی خودرو محسوب می‌شوند. اگر بستها و کمک‌فنرها قدیمی یا از کار افتاده باشند، انتقال وزن خودرو از چپ به راست یا جلو به عقب از کنترل خارج شده، قابلیت تماس چرخ با جاده کم می‌شود و در هنگام رانندگی و ترمزگیری ممکن است شرایط خطرناکی را به وجود آورد.
میله‌های ضد نوسان
طراحی‌های مختلف سیستم تعلیق
می‌دانیم که چرخ‌های جلو توسط محور جلو و چرخ‌های عقب توسط محور عقب به هم متصل هستند، این یعنی می‌توان سیستم تعلیق را هم به دو قسمت جلو و عقب تقسیم کرد. بیشتر خودروها در جلو و عقب خود از سیستم تعلیق متفاوتی استفاده می‌کنند و این سیستم‌ها را با توجه به آزادی حرکت چرخ‌ها نسبت به یکدیگر، می‌توان به طور کلی به دو دسته‌ی وابسته و مستقل تقسیم کرد.
سیستم تعلیق جلو
۱- سیستم تعلیق وابسته‌ی جلو:
سیستم تعلیق‌های وابسته یک محور محکم دارند که چرخ‌های جلو را به هم متصل می‌کند. این محور، یک میله‌ی صلب فلزی در قسمت پایینی جلوی خودرو است که توسط فنرهای شمش و کمک‌فنرها در جای خود محکم شده است. این سیستم تعلیق که در کامیون‌ها رایج است، مدت‌ها است که در خودروهای معمولی کاربردی ندارد.
۲- سیستم تعلیق مستقل جلو:
در این نوع سیستم، چرخ‌ها اجازه دارند که به طور مستقل از هم حرکت کنند. بست مک‌فرسون که در سال ۱۹۴۷ توسط جنرال موتورز طراحی شد، پرکاربردترین سیستم تعلیق جلو است، مخصوصا در خودروهایی که در اروپا ساخته می‌شوند. بست مک‌فرسون از یک کمک‌فنر و یک فنر مارپیچ به عنوان یک واحد مستقل استفاده می‌کند. بدین وسیله وزن و فضای مورد نیاز برای سیستم تعلیق کاهش می‌یابد.
سیستم تعلیق دوجناغی هم یکی دیگر از طراحی‌های پرکاربرد است. این سیستم از دو دسته‌ی جناغی-شکل ساخته شده که از هر سمت به چرخ‌ها و چارچوب شاسی متصل هستند. هر کدام از این جناغ‌ها یک کمک‌فنر و یک فنر مارپیچ دارد که لرزش‌های اضافی را جذب می‌کنند. این نوع سیستم از پیچش و انحراف خودرو کاسته و تعادل بیشتری در فرمان‌پذیری ایجاد می‌کنند. به دلیل این ویژگی‌ها، سیستم دوجناغی معمولا در قسمت جلوی خودروهای بزرگ کاربرد دارد.
سیستم تعلیق عقب
۱- سیستم تعلیق وابسته‌ی عقب:
اگر یک محور صلب چرخ‌های عقب خودرو را به هم متصل کند، طراحی سیستم تعلیق بسیار ساده است. اگر از فنر شمش استفاده شود، فنر به طور مستقیم به محور متصل می‌شود. انتهای فنرهای شمش به چارچوب شاسی وصل است و کمک‌فنر روی ضامنی که فنر را به محور متصل می‌کند نصب می-شود. خودروسازان آمریکایی به خاطر سادگی این سیستم سال‌ها از آن استفاده کردند.
همین طراحی ساده را می‌توان با استفاده از فنرهای مارپیچ هم انجام داد. در این حالت، فنر و کمک فنر می‌توانند به صورت یک واحد مستقل و یا جدا از هم استفاده شوند. وقتی فنر و کمک‌فنر جدا هستند، می-توان از فنر کوتاه‌تری استفاده کرد که این حجم مورد نیاز برای سیستم تعلیق را کاهش می‌دهد.
۲- سیستم تعلیق مستقل عقب:
اگر سیستم تعلیق هم در جلو و هم در عقب مستقل باشد، هر چهار چرخ می‌توانند فنربندی و کنترل وزن جداگانه‌ای داشته باشند. در تبلیغات‌ها این خودروها عبارت “تعلیق مستقل چهارچرخ” به چشم می‌آید. هر نوع سیستم تعلیقی که در جلو استفاده می‌شود می‌تواند در عقب هم کاربرد داشته باشد، اما لازم به ذکر است که چرخ‌های عقب خودرو به همراه چرخ‌های جلو نمی‌پیچند، پس می‌توان در آنها از طراحی‌های ساده‌تری استفاده کرد.
پیشرفت سیستم‌های تعلیق
همراه با پیشرفت خودروها در سال‌های اخیر، سیستم‌های تعلیق هم مجهز به سیستم‌های الکترونیکی و کامپیوتری پیشرفته شده‌اند. با استفاده از حسگرهای مختلف و بررسی پارامترهای مربوط به کارکرد سیستم تعلیق، خودروهای مدرن و لوکس کنترل بیشتری روی سیستم تعلیق دارند و با کاهش حداکثری حرکت‌های اضافی و حفظ تعادل خودرو در مواقع مختلف، تجربه‌ی رانندگی روز به روز به حالت ایده‌ال نزدیک می‌شود.