سیستم تعلیق خودرو
سیستم تعلیق خودرو چیست و چه وظایفی دارد؟
سیستم تعلیق یا فنربندی خودرو (SUSPENTION) بخشی از خودرو است که مانع از انتقال ارتعاشات و تکان‌های ناشی از حرکت خودرو روی سطوح ناهموار به بدنه در حال حرکت و سرنشینان می‌شود. بدنه در اینجا به معنی اتاق، شاسی و تمام متعلقات آن است. این سیستم که شامل قطعات اصلی فنرها، کمک فنرها، ستون‌های نگه‌دارنده و چرخ‌ها می‌شود و اتصال چرخ‌ها و محورهای عقب و جلو را با شاسی برقرار می‌کند، دو وظیفه اصلی دارد؛ یکی دریافت تکان‌ها، ارتعاش‌ها و نوسان‌هایی که از حرکت در سطوح مختلف جاده به چرخ‌ها وارد می‌شود و دیگری ارتقاء عملکرد چرخ‌ها و ایجاد اصطکاک مناسب لاستیک آنها با سطح جاده و در نتیجه کنترل راحت‌تر خودرو.
این دو البته مهمترین وظایف سیستم تعلیق خودرو هستند که از ابتدای ساخت خودروهای بنزینی به شکل فعلی برای آنها در نظر گرفته شد. به مرور زمان، با پیشرفت صنعت خودروسازی این وظایف اضافه و به دنبالش سیستم‌های تعلیق پیچیده‌تر و متنوع‌تر شدند. برای مثال سیستم تعلیق در خودروها، علاوه بر تامین آرامش و راحتی سرنشینان و راننده، موجب بالا رفتن عمر قطعات می‌شود. چرا که، انتقال ضربات ناشی از حرکت به بدنه و متعلقاتش باعث حرکت بیش از حد قطعات و درگیر شدن آنها با یکدیگر می‌شود که کاهش عمر مفید و استهلاک بیش از حد آنها را به دنبال دارد.
همچنین در طراحی سیستم‌های تعلیق دو اولویت مهم پیش از هر چیز در نظر گرفته می‌شوند؛ بهبود سواری و ارتقاء قابلیت هدایت و کنترل خودرو. اما این دو اولویت همواره در تضاد هستند. به این معنی که بهبود یکی موجب ضعف دیگری می‌شود و بالعکس. دیگر وظیفه سیستم تعلیق حفظ تعادل خودرو حین حرکت است. به این ترتیب که با تغییر میزان وزن وارد شده به هر چرخ و تغییر نقطه ثقل خودرو، تعادل آن حفظ شود. که اگر اینطور نباشد با ورود به پیچ‌ها پایداری آن متزلزل شده و دچار انحراف می‌شود. حفظ ارتفاع خودرو به صورت ثابت و تنظیم انتشار وزن آن بین چرخ‌ها به صورتی که تعادلش حفظ شود از دیگر وظایف سیستم تعلیق است.
اجزاء سیستم تعلیق خودرو چیست؟
سیستم تعلیقی که در حال حاضر در خودروها می‌بینیم انواع مختلف و اجزاء بسیاری دارند. اجزائی که هریک وظیفه خاص خود را برعهده دارند و نبود یا خرابی هرکدام، کل تعلیق خودرو را مختل می‌کند، ایمنی خودرو را تحت تاثیر قرار می‌دهد و فرمان‌پذیری خودرو را آسیب می‌زند. اجزایی مانند بازوی آزاد، بازوی خمیده، بازوی پیت-من، بازوی دنباله‌دار، بازوی فرمان اکسل، میله الصاقی، میله پن-هارد، شاه پین و بازوی کنترل. این قطعات در خودروها و سیستم‌های تعلیق مختلف کم و زیاد می‌شوند اما به طور کلی چند جزء مهم در بیشتر سیستم‌های تعلیق وجود دارد. اجزائی که محوری‌ترین نقش را در یک یا چند نوع سیستم تعلیق ایفا می‌کنند. اجزائی مانند:
- رینگ و لاستیک
- فنرها
- دمپر یا کمک فنر
- میل تعادل یا میل موجگیر
- میل رابط
- سیبک
- بوش
- طبق
- استارت
فنرها
فنرها از اصلی‌ترین بخش‌های سیستم تعلیق هستند که کیفیت و عملکرد صحیح آنها تاثیر مستقیم بر عملکرد سیستم تعلیق خودرو می‌گذارد. این سیستم بدون فنرها هیچ کارایی ندارد. فنرها وظیفه جذب ضربات، تنظیم ارتفاع خودرو و حفظ تماس لاستیک‌ها با سطح جاده را به عهده دارند. به این ترتیب که هنگام وارد آمدن ضربه به لاستیک‌ها در اثر عبور از ناهمواری‌ها فنر جمع شده و فشار وارد از ضربه را در خود جمع می‌کند تا به بدنه و شاسی منتقل نشود. همچنین در حالت عادی، با فشاری که در حالت باز به لاستیک‌ها وارد می‌کند، تماس آنها را با سطح جاده به بهترین و کامل‌ترین شکل، ممکن می‌سازد. فنرها انواع مختلفی دارند که مهمترین و پرکاربردترین آنها فنر مارپیچ، فنر تخت، میله پیچی و فنر بادی هستند.
– فنر مارپیچ یا لول:
از پیچیدن یک مفتول فلزی به صورت مارپیچ حول یک محور حاصل می‌شود. شبیه به فنری که در خودکارهای فشاری می‌بینیم. جنس این مفتول، آلیاژی با استحکام بالا است که توان تحمل وزن خودرو و سرنشینان و بار اضافه شده بر آن را دارد. در فنر لول قطر حلقه‌های و ارتفاع آنها (فاصله حلقه‌ها از هم) تاثیر بسیاری در عملکرد فنر دارد. به این ترتیب که قطر آنها با قدرت و ارتفاعشان با انعطاف‌پذیری فنر در ارتباط است. هر چه قطر حلقه‌ها بیشتر باشد فنر قوی‌تر می‌شود و ارتفاعشان بیشتر‌شان نیز آن را منعطف‌تر می‌کند. پیشتر طول و ارتفاع حلقه‌های فنرهای مارپیچ در همه قسمت‌های آن یکی بود اما امروزه گاهی قطر حلقه‌ها و فشردگی آنها در طول فنر تغییر می‌کند که به این نوع فنر مارپیچ، چند نرخی گفته می‌شود. امروزه در بیشتر سواری‌ها از فنر لول چند نرخی استفاده می‌شود. چرا که هم سبک هستند و هم معضل عدم تحمل وزن بالا در آنها، برای خودروهای سواری دردسر ساز نیست.
– فنر تخت یا برگی:
این فنرها که از قدیمی‌ترین فنرهای مرسوم در سیستم‌های تعلیق هستند دو نوع تک شمش و چند شمش دارند. شمش‌ها از تسمه‌های قطور فلزی ساخته شده و به صورت محدب شکل داده می‌شوند. این خمیدگی آنها بخشی است که در مواجه با سطوح ناهموار درگیر شده و انرژی ضربات را جذب می‌کند. نوع تک شمش از ورقی که در میانه قطورتر است ساخته می‌شود و نوع چند شمش از روی هم قرار گرفتن ورق‌های نازکتر. فنر برگی برای هر چرخ به صورت مجزا و توسط اتصالی U شکل روی شاسی کار گذاشته می‌شود. این فنرها که نیاز به فضای زیاد دارند به دلیل تحمل وزن زیاد معمولا در خودروهای سنگین استفاده می‌شوند.
– میله پیچی:
همانطور که از نام این فنرها مشخص است، میله‌هایی هستند که در هنگام وارد آمدن ضربات به خود می‌پیچند. این میله‌ها که معمولا فولادی هستند و L شکل، قابلیت چرخش دارند. یک سر آنها به بدنه و سر دیگرشان توسط اتصالی متحرک به نام جناغی به چرخ‌ها متصل است. ارتعاشات ناشی از عبور از ناهمواری‌ها توسط جناغی به صورت نیرو به میله پیچی وارد و سبب پیچیدن آن مانند لباسی که بین دو دست چلانده می‌شود می‌گردد. میله پیچی‌ها قابل تنظیم هستند و استهلاک ندارند اما قدرت ضربه‌گیری فنر لول‌ها را هم در آنها نمی‌بینیم. بنابراین نمی‌توانند مانند آنها موجبات نرمی حرکت را فراهم کنند. این فنرها در سواری‌هایی که فضای کافی برای آنها داشته باشند استفاده می‌شوند.
– فنر بادی:
این فنرها که از پیشرفته‌ترین فنرهای سیستم تعلیق هستند معمولا در خودروهای مدرن به کار می‌روند. فنر بادی از یک سیلندر پلاستیکی پر شده از هوا ساخته و با یک پیستون به چرخ‌ها متصل می‌شود. پیستونی که ضربه را از چرخ‌ها به هوای فشرده درون سیلندر وارد می‌کند. این هوای فشرده نقش فنر را ایفا می‌کند و نیروی ضربه را می‌گیرد. اگر وزن خودرو یا نیروی ضربه بالا باشد مقداری هوا از سیلندر خارج می‌شود و هنگام برگشت وزن به حالت عادی و یا تخلیه نیروی ضربه، هوای خارج شده توسط یک کمپرسور باد که کنار فنر است جایگزین می‌شود. این فنرها قیمت بالایی دارند ولی نرمی قابل توجهی را در حرکت ایجاد می‌کنند، حالتی مانند معلق بودن در هوا.
کمک فنر یا دمپر
کمک‌فنرها، اصلی‌ترین بخش سیستم تعلیق خودرو هستند. همانطور که از اسمشان مشخص است، وظیفه تکمیل عملکرد فنرها را بر عهده دارند و نیروی وارده از ضربات به آنها را دفع می‌کنند. درواقع فنرها تنها نیرویی که از ضربات ناشی از عبور از ناهمواری‌هاست را جذب می‌کنند و درصورت رها سازی این نیرو از سمت آنها، خودرو به بالا پرتاب می‌شود. این بالا و پایین رفتن خودرو تا پایان انرژی حاصل از ضربه ادامه می‌یابد و به این ترتیب فنر کارایی خود را از دست می‌دهد. کمک فنر، انرژی جمع شده در فنر را جذب کرده و تدریجی دفع می‌کند. این کار از حرکات یویویی و ناگهانی خودرو جلوگیری خواهد کرد.
کمک فنرها از یک پیستون با سوراخ‌های ریز تشکیل می‌شوند که درون یک سیلندر قرار دارد. پیستون از روغن یا گاز پر شده که عبور با فشار آنها (به عنوان سیال) از سوراخ‌های پیستون موجب حرکت ملایم آن درون سیلندر می‌شود. بر همین اساس کمک فنرها به دو دسته هیدرولیکی (سیال روغنی) و نیوماتیکی (سیال گازی) تقسیم می‌شوند. انرژی وارد شده به کمک فنر به صورت گرمایی که در گاز یا روغن ایجاد می‌شود دفع می‌گردد.
