کمک فنر و مکانیزم های تعلیق

جرم معلق، بخشهایی از خودرو مانند اسکلت، موتور، سرنشین، صندلی، در و ... هستند که روی فنرها سوارند، حال آن که جرم نامعلق بخشهایی از خودرو است که روی فنرها سوار نیستند؛ مانند چرخ، محور، کله گاوی و ... .  خشکی فنر، بر عکس العمل جرم معلق  در هنگام رانندگی تاثیر می گذارد. خودروهایی که دارای جرم معلق کمی هستند؛ از جمله خودروهای اشرافی ( مانند خودروی شهری لینکلن) می توانند دست اندازها را به راحتی جذب کرده و یک سواری فوق العاده نرم و راحت را فراهم آورند؛ هرچند، این چنین خودرویی از اینرسی و ماند، در هنگام ترمز کردن و شتاب گرفتن رنج می برد و در سر پیچ ها و دور زدن ها، تمایل بیشتری به پیچیش بدنه نشان می دهد. خودروهایی که دارای فنرهای سخت هستند؛ مانند خودروهای اسپرت نسبت به جادههای پر دست انداز، سفتی بیشتری نشان می دهند ولی این نوع خودرو، به خوبی حرکت بدنه را به کمترین میزان می رساند و این بدان معناست که آنها قابلیت حرکت با سرعتهای بالا را دارا هستند، حتی در سرپیچ ها.

پس در حالی که فنرها به خودی خود، قطعاتی ساده به نظر می آیند، طراحی و به کارگیری آنها بر روی یک خودرو به منظور تعادل بین راحتی سرنشین و کنترل خودرو، فرآیند پیچیده ای است. فنرها به تنهایی نمی توانند یک سواری کاملا نرم را فراهم آورند چون در جذب انرژی بسیار عالی عمل کرده ولی در رهاسازی به اندازه مرحله جذب خوب عمل نمی کنند. این جاست که به وجود قطعه دیگری، به عنوان کمک فنر نیاز است تا این کار به خوبی انجام گیرد.

ط

کمک فنر

تا زمانی که خودرویی فاقد یک ساختار تقلیل دهنده نیرو باشد، فنر آن انرژی را که از یک دست انداز جذب کرده، با آهنگ کنترل نشده ای پخش کرده و رها می سازد. فنر در فرکانس طبیعی خود باز و بسته می شود تا جایی که همه انرژی را که جذب کرده، از دست بدهد.  تعلیقی  که  تنها  بر اساس  فنرها  طراحی و ساخته شده باشد، سواری بسیار پرتحرک و غیر قابل کنترلی را به وجود می آورد. در تعریف ضربه گیر، یا کمک فنر، باید گفت: "وسیله ای است برای کنترل حرکات نامطلوب فنر در طی فرآیند برگشت." کمک ها، کار تقلیل نیروی حرکات لرزشی را برعهده دارند، بدین صورت که انرژی جنبشب به انرژی گرمایی تبدیل شده و انرژی گرمایی نیز در محیط پخش می شود.

کمک، یک پمپ روغن است  که به صورت میرا کننده مابین بدنه خودرو و چرخ های آن قرار گرفته است. قسمت بالایی آن به بدنه ( که همان وزن معلق باشد ) و سر پایینی اش به اکسل، نزدیک چرخ ( که همان وزن نامعلق باشد )، اتصال دارد. در یک طرح دو لوله ای که یکی از رایج ترین انواع کمک ها است، سر بالایی ( از داخل ) به یک میل پیستون متصل است که آن نیز خود به یک پیستون اتصال دارد و در نهایت پیستون در لوله ای حاوی سیال روغنی قرار دارد. لوله داخلی را لوله فشار و لوله خارجی را لوله ذخیره ( محافظ ) می نامند. لوله ذخیره، سیال روغنی مازاد را ذخیره می کند. هنگامی که چرخ خودرو با دست اندازی در جاده برخورد کرده و باعث باز و بسته شدن فنر می شود، انرژی فنر از طریق سر بالایی کمک به آن منتقل می شود و سپس به یک میل پیستون و در نهایت به پیستون می رسد. منافذی که بر روی پیستون وجود دارند، به سیال اجازه گذر از خود را می دهند تا در حین حرکت پیستون به سمت بالا و پایین، در لوله فشار جریان داشته باشد. به علت اندازه نسبتا ریز سوراخ ها، تحت فشار بالا، تنها مقدار کمی روغن از آن ها عبور می کند. این عمل، حرکت پیستون و در نتیجه حرکت فنر را کند می سازد. کمک فنرها در دو مرحله کار می کنند: مرحله تراکم ( رفت ) و انبساط ( برگشت یا کشش ). مرحله تراکم هنگامی اتفاق می افتد که پیستون به سمت پایین حرکت کرده و سیال روغنی را در محفظه زیر پیستون متراکم کند. انبساط در زمان حرکت پیستون به سمت بالای لوله فشار رخ می دهد که سبب متراکم شدن سیال، در قسمت بالای پیستون می شود. یک خودروی معمولی و یا یک کامیونت، در طول مرحله انبساط نسبت به مرحله تراکم مقاومت بیشتری نشان خواهد داد. با در نظر گرفتن این مطلب، در می یابیم که مرحله تراکم، حرکت وزن نامعلق خودرو را کنترل می کند؛ در حالی که مرحله انبساط، کار دشوارتری را برعهده دارد. ( کنترل وزن معلق ).

همه کمک فنر های جدید، نسبت به سرعت حساس هستند؛ هر چه سیستم تعلیق سریعتر عمل کند، کمک، مقاومت بیشتری را از خود نشان می دهد. این خاصیت، کمک ها را قادر می سازد تا با شرایط جاده هماهنگ شده و تمامی تکانه های نامطلوب ناشی از حرکت یک خودرو را، از قبیل پرش، موج، اینرسی ترمز و یا مان شتاب، را کنترل کند. چهار چرخ خودرو با یکدیگرر در دو سیستم مستقل کار می کنند؛ دو چرخ متصل به اکسل جلویی و دو چرخ متصل به اکسل عقب. این بدان معناست که یک خودرو می تواند دو نوع متفاوت از سیستم تعلیق در جلو و عقب داشته باشد. این امر بیشتر به این بستگی دارد که دو چرخ توسط اکسل یک تکه متصل شده اند، یا به صورت مستقل در حرکتند. حالت اولی به نام سیستم یکپارچه شناخته شده و دومی را نیز به نام سیستم جداگانه می شناسند.

سیستم تعلیق یکپارچه

در سیستم های تعلیق یکپارچه چرخ های درونی و بیرونی توسط یک محور یکپارچه به یکدیگر متصل بوده و بنابراین به حرکت چرخ ها وابسته است و اساسا همانند یک میله محکم است که در قسمت زیرین جلوی خودرو قرار داشته و در جایش به وسیله فنرهای تخت و کمک ها محکم شده است. این سیستم به طور معمول در کامیون ها و خودروهای باری، استفاده می شود و سال هاست که در بیشتر خودروهای سواری به کار گرفته نمی شود. در یک سیستم تعلیق یکپارچه جلویی، چرخ های جلو اجازه حرکت به صورت مستقل را دارند.

 سیستم ستون-پایه مک فرسن (Macpherson ) که توسط وی در سال 1947 از شرکت جنرال موتورز گسترش  پیدا  کرد ،  پر کاربردترین  سیستم  تعلیق  جلو است  به خصوص در خودروهای تولید شده در منطقه اروپا. ستون-پایه مک فرسن، کمک و فنر پیچشی را ترکیب کرده و به صورت یک واحد در می آورد. این عمل، سیستم تعلیق فشرده تر و سبک تری را برای خودروهای دیفرانسیل جلو فراهم می آورد. سیستم تعلیق دو جناغی ( همچنین بازوی طبق ) نوع دیگر معمول سیستم تعلیق جداگانه جلویی است. در حالی که پیکر بندی های بسیار گوناگونی وجود دارد، این طراحی به طور خاص برای حفظ چرخ، از دو بازوی جناغ شکل استفاده می کند. هر جناغ که دارای دو محل اتصال به شاسی و یکی به چرخ است، یک کمک و فنر پیچشی را برای  جذب  لرزش ها ،  حمل می کند. سیستم تعلیق دو جناغی اجازه کنترل بیشتری را روی زاویه تمایل چرخ می دهند و آن، زاویه ای است که چرخ به خارج یا داخل تمایل پیدا می کند.

 آن ها همچنین کمک به حداقل رساندن پیچ یا موج می کنند و احساس هدایت مطمئن تری را فراهم می کنند. به خاطر همین مشخصات، به طور معمول از سستم های تعلیق دو جناغی در چرخ های جلویی خودروهای سواری استفاده می شود.

سیستم تعلیق جداگانه

سیستم های تعلیق مستقل در سال 1878 میلادی ارائه شد. هرچند پیشرفت در ساخت و کاربرد آن بعد از جنگ جهانی دوم در سال 1953 آغاز و به طور گسترده به کار گرفته شدند. در این گروه از سیستم های تعلیق بر خلاف سیستم های تعلیق با محور یکپارچه، حرکت و جابه جایی عمودی هرچرخ بدون تاثیر بر چرخ دیگر هم محور با آن به آسانی امکان پذیر است. بیشتر خودروهای سواری و کامیون های سبک از تعلیق جلوی جداگانه بهره می برند و این به سبب جای گیری کم و خوش سواری خوب آنها است. این سیستم محور چرخ های جلوی خودرو به طور گسترده به کار می روند چون جای بیشتری برای موتور و تجهیزات آن فراهم کرده و باعث کاهش انتقال لرزش به سیستم فرمان خودرو است. حرکت اهرم بندی تعلیق یکپارچه با اتصالات کروی ( سیبک ) فراهم می شود. سیبک ها جایگزین محور کینگ پین در تعلیق یکپارچه شده و به دو صورت سیبک پایین و بالا ساخته می شوند.

 

مزایا و معایب

-          کاهش وزن نامعلق به سبب اتصال دیفرانسیل به بدنه

-          اشغال فضای کم

-          هدایت و کنترل بهتر خودرو به سبب تماس کامل چرخ ها با جاده

-          عدم انتقال نیروی وارده بر یک چرخ به چرخ دیگر

-          وزن محور که به شاسی متصل است، روی سیستم فنربندی تحمل نشده و لذا حالت فنری تعلیق نرم تر و آسایش سرنشینان افزون تر می شود.

-          وزن کم و عدم تاثیر چرخ ها بر یکدیگر

-          به سبب نرم بودن فنربندی سیستم تعلیق، حالت نوسان کنندگی چرخ زیاد بوده و لاستیک سایی بیشتر است.

-          هزینه ساخت و نگهداری بیشتر و طراحی پیچیده تر

-          این گونه سیستم ها در هنگام چرخش خودرو پایداری کمتری نسبت به سیستم تعلیق یکپارچه دارند.

-          نا بالانسی چرخ ها به راحتی بر روی سیستم فرمان ( غربیلک فرمان ) تاثیر می گذارد.

 

سیستم تعلیق نیمه جداگانه

به سبب برتری ها و کاستی هایی که در سیستم های تعلیق یکپارچه و جداگانه وجود دارد، طراحان سیستم تعلیقی میان این دو گونه طراحی کرده اند که بیشتر مزایای این دو را داشته باشد.این گونه سیستم تعلیق بیشتردرمحورعقب به کار می رود.

مزایا و معایب

-          مونتاژ آسان

-          اشغال فضای کم

-          گام مناسب فنر

-          تغییرات مناسب زوایای کمبر و تواین چرخ

-          قطعات کم و ساختار ساده

-          محدودیت در تحمل بار به ویژه بارهای پیچشی

 

منبع .........................................................................................هفته نامه پیام ایران خودرو شماره 154