تبیان، دستیار زندگی

بسم الله الرحمن الرحیم

سلام بر اهل صلح دوستی انسانیت

دانستنی‌ها درباره سیستم تعلیق اتومبیل

بخش اول:

در کاتالوگ‌ها یا دفترچه راهنمای خودروها، در قسمت نوع سیستم تعلیق با نام‌هایی چون: سیستم تعلیق مستقل، مک فرسون، پیچشی، Multilink و ... مواجه می‌شویم، اما متاسفانه اطلاعات عامه مردم، درباره سیستم تعلیق و انواع و اجزای آن در حد بسیار اندکی می‌باشد؛ در حدی که حتی برخی افراد نمی‌دانند سیستم تعلیق یا Suspension به کدام قسمت یا قسمت‌هایی از خودرو اطلاق می‌شود، بنابراین در این مطلب سعی خواهد شد فلسفه وجود این سیستم، اجزا تشکیل دهنده و انواع مختلف آن همراه با مزایا و معایب هر کدام مورد بررسی  قرار گیرد.

مراقب خودتون باشید

چیزهایی نصیب ما می‌شود که آن‌ها را باور داریم

MCLAREN SUPER CARS

مسئول انجمن صندلی داغ

جانشین انجمن مکانیک و روباتیک

بسم الله الرحمن الرحیم

سلام بر اهل صلح دوستی انسانیت

...ادامه بحث رو پی می‌گیریم:

۳- میله پیچشی (Torson Bar):

در این نوع از فنر، میله فولادی نه جمع شده و نه خم می‌شود بلکه در خود می‌پیچد، میله پیچشی که یک میله صاف یا L شکل است به صورت عرضی در یک سمت به شاسی وصل شده و در سمت دیگر به قسمت متحرکی از سیستم تعلیق متصل می‌شود، در هنگام مواجه با ضربه، میله پیچشی در خود پیچ خورده (می‌تابد) و رفتار یک فنر را از خود بروز می‌دهد (‌حرکت این نوع فنر مانند زمانی است که برای آب کشیدن یک لباس آن را با دو دست می‌پیچانیم).

میله‌های پیچشی برای تبدیل حرکت عمودی خودرو به حرکت پیچشی در سطح افقی خود، در یک سمت شیاردار می‌باشند.

محاسن: قیمت کمی دارند نیاز به تعمیر و نگهداری ندارند، قابل تنظیم بوده و فضای کمی نیز اشغال می‌کنند از این رو در مواردی که فضای کافی برای فنر مارپیچ وجود نداشته باشد، از این نوع استفاده می‌گردد.

معایب: راحتی و نرمی حاصل از فنرهای مارپیچ را دارا نیست.

موارد مصرف: اصولا برای اکسل عقب خودروها طراحی شده، در خودروهای موجود در کشور بر روی اکسل عقب پژو ۲۰۶ و ۲۰۵ موجود می‌باشد.

ادامه در پست بعد...

...ادامه از پست قبل

۴- فنر هوایی (Air Spring):

نوع دیگری از فنرها می‌باشد که در حال رواج یافتن می‌باشند. فنر هوا یک سیلندر لاستیکی است که با هوای فشرده پر شده و پیستونی که به اتصالات پایین چرخ متصل است با حرکت خود در این سیلندر باعث فشردگی هوا و ایجاد حالت فنریت خواهد شد.

اگر میزان وزن خودرو تغییر نماید نیز، یک والو در بالای سیلندر هوا باز شده تا به مقدار هوای داخل سیلندر بیفزاید (یک کمپرسور این هوا را تأمین می‌نماید) و این امر باعث خواهد شد تا خودرو با وجود افزایش بار وارده، در ارتفاع ثابت خود باقی بماند.

محاسن: نرمی بسیار بالا مانند غوطه‌وری در هوا.

معایب: پیچیدگی سیستم و قیمت بالای آن.

موارد مصرف: برای خودروهای سواری، وانت‌ها و کامیون‌های سبک، در حال رایج شدن می‌باشد.

۵- فنر لاستیکی (Rubber Spring):

این نوع فنر که توسط دکتر Alex Moulten ابداع شد، از یک لاستیک فشرده انعطاف‌پذیر تشکیل شده.

محاسن: سبک بوده و جای کمی می‌گیرد.

معایب: قابلیت‌های فنرهای فولادی را دارا نیست و بسیار ضعیف‌تر از آن‌هاست.

موارد مصرف: اولین بار بر روی خودروهای مینی استفاده شد، اما هم‌اینک در کمتر خودرویی به کار می‌رود و تنها برای دوچرخه‌ها و موتورهای مسابقه و صخره‌نوردی استفاده می‌شود.

نقش تایرها در سیستم تعلیق:

تایرها فنرهایی هستند که به چشم نمی‌آیند؛ تایرها نوعی فنر هوا می‌باشند که تمامی وزن خودرو را تحمل می‌کنند. فعالیت فنری تایرها روی کیفیت سواری و هندلینگ خودرو بسیار مهم می‌باشد، و به طور کل تایرها به عنوان عضو اصلی اجزاء مؤثر در کیفیت رانندگی، محسوب می‌شوند. سایز، ساختمان، ترکیب و تورم احتمالی در کیفیت رانندگی بسیار مؤثر می‌باشد.

در بخش‌های بعدی این مطلب به نحوه‌ی عمل‌کرد کمک‌فنر و انواع آن، دیگر اجزای سیستم تعلیق و انواع سیستم‌های تعلیق خواهیم پرداخت.

ادامه دارد...

بسم الله الرحمن الرحیم

سلام بر اهل صلح دوستی انسانیت

...ادامه بحث رو پی می‌گیریم:

بخش دوم :

همان‌طور که قبلاً ذکر شد، بر خلاف تفکر عامه، کمک‌فنر وزن خودرو را ساپورت نمی‌کند بلکه وظیفه اصلی آن کنترل نوسانات فنرها و حرکات سیستم تعلیق و نگه داشتن چرخ به صورت چسبیده به جاده می‌باشد. این کار با تبدیل انرژی جنبشی حاصل از نوسانات فنر و سیستم تعلیق و تبدیل آن به انرژی گرمایی (حرارتی) در کمک‌فنر انجام می‌گردد.

برای ورود به بحث نحوه عمل‌کرد یک کمک‌فنر، ابتدا به زبان ساده و به دور از جزئیات به بررسی اساس کار آن پرداخته و سپس به تشریح کلی و تخصصی عمل‌کرد، اجزا و انواع آن خواهیم پرداخت.

یک کمک‌فنر شامل پیستونی است که در سطح مقطعش سوراخ‌های ریزی (این سوراخ‌ها را Orifice می‌نامند) تعبیه شده و به یک میله فولادی (Piston Rod) متصل است، این پیستون درون یک محفظه بسته (تیوپ) فلزی که حاوی یک سیال هیدرولیکی (عموما روغن) است، حرکت می‌نماید. اطراف محل حرکت میله به داخل و خارج محفظه به وسیله یک کاسه‌نمد کاملاً آب‌بندی شده و سیال تحت فشار، امکان خروج از محفظه را دارا نیست.

ادامه در پست بعد...

...ادامه از پست قبل

زمانی که نیرویی بر یک کمک‌فنر وارد شود، کمک‌فنر به اصطلاح در سیکل فشرده شدن قرار گرفته و پیستون می‌خواهد به سمت پایین، درون محفظه حرکت نماید، اما از آن‌جا که سیال قابلیت فشرده شدن ندارد در مقابل این نیرو مقاومت می‌کند و چون برای رهایی از این فشار منفذی جز سوراخ‌های پیستون وجود ندارد، برای دفع فشار وارده سیال از سوراخ‌های ریز درون پیستون عبور کرده و به پشت (بالای) پیستون خواهد رفت، این حرکت نیز به دلیل ریز بودن Orifice ها به کندی و با تولید حرارت انجام می گردد.

همین کاهش سرعت جلوی نوسان فنر را گرفته و تعادل خودرو را برقرار می‌نماید. برای باز کردن کمک فنر فشرده شده (سیکل بازشدن) نیز عملیاتی مشابه سیکل فشرده شدن انجام می‌شود با این تفاوت که این بار سیال از بالای پیستون می‌خواهد به زیر پیستون منتقل شود.

ادامه در پست بعد...

...ادامه از پست قبل

میزان مقاومتی که یک کمک‌فنر از خود نشان می‌دهد بستگی به سرعت سیستم تعلیق (دست‌اندازهای جاده) هم‌چنین تعداد و سایز Orifice ها دارد.

اما ساختمان کمک‌فنرهای امروزی تا حدی پیچیده‌تر از آن چیزی است که در بالا ذکر شد، تقریباً تمامی کمک‌فنرهای مدرن امروزی از نوع حساس به سرعت (Velocity Sensitive) می‌باشند، بدین معنا که در سرعت‌های بالای سیستم تعلیق (جاده‌های پر دست‌انداز)، کمک‌فنر مقاومت بیشتر و برعکس در سرعت‌های پایین مقاومت کمتری از خود نشان می‌دهد که این امر نرمی و راحتی رانندگی را بسیار بیشتر می‌نماید.

اما در سیستمی که در بالا به طور ساده بررسی شد یک مشکل بزرگ به چشم می‌خورد؛ حجم سیال پایین پیستون، در هنگامی که پیستون تا انتها بالا آمده، با حجم سیال بالای پیستون در زمانی که پیستون تا انتها پایین رفته مساوی نیست، دلیل آن هم وجود میله کمک فنر در بالای پیستون می‌باشد.

اما این مشکل نیز به روش‌های مختلفی در انواع کمک‌فنرهای موجود حل شده است.

ادامه دارد...

بسم الله الرحمن الرحیم

سلام بر اهل صلح دوستی انسانیت

...ادامه بحث رو پی می‌گیریم:

حال با توجه به توضیحات ارائه شده در بالا به بررسی نحوه‌ی عمل‌کرد یک کمک‌فنر متداول امروزی خواهیم پرداخت:

همان‌طور که گفته شد کمک‌فنرها بر اساس جابه‌جایی سیال در دو طرف پیستونی که در یک محفظه (تیوپ) حرکت می‌نماید، در دو سیکل فشرده شدن و بازگشت (کشش)‌ کار می‌کنند.

سیکل فشرده شدن (Compression Cycle):

در هنگام فشرده شدن یا همان حرکت رو به پایین کمک‌فنر، مقداری از سیال از طریق Orifice ها از قسمت B به قسمت A رفته و مقداری نیز از طریق سوپاپ فشردگی (Compression Valve) که در کف محفظه کمک فنر قرار دارد به تیوپ ذخیره (Reserve Tube) وارد می‌شود.

دلیل وجود تیوپ ذخیره اختلاف حجم دو قسمت A و B به دلیل وجود میله کمک‌فنر در قسمت B می‌باشد، از این رو مقدار سیالی که در قسمت B قرار دارد قابل جای‌گزینی در قسمت A کمک‌فنر نمی‌باشد. پس در اثر فشار وارده، سوپاپ فشردگی باز شده و مقداری از سیال وارد تیوپ ذخیره که در گرداگرد محفظه اصلی و جدای از آن قرار دارد، وارد می‌شود.

ادامه در پست بعد...

...ادامه از پست قبل

همان‌گونه که در ابتدا ذکر شد کمک‌فنرهای امروزی مجهز به سیستم حساس به سرعت می‌باشند، این سیستم برای کنترل جریان سیال در سرعت‌های محتلف سیستم تعلیق دارای قطعاتی اضافه در پیستون و سوپاپ فشردگی می‌باشد، این قطعات ساده که شامل چند دیسک (واشر)، یک فنر و ... می‌باشد باعث می‌شوند تا کمک‌فنر به نسبت سرعت ضربه اعمال شده در ۳ مرحله از خود واکنش نشان دهد.

اگر سرعت پایین باشد، دیسک‌ها در مقابل جریان روغن مقاومت می‌نماید، این امر باعث عبور جریان آرامی به صورت نشتی از Orifice ها، از قسمت B به قسمت A خواهد شد. در سرعت‌های بیشتر، فشار جریان روغن افزایش یافته پیستون را به سمت قسمت B فشار می‌دهد که باعث باز شدن اندک دیسک‌های موجود در پیستون از روی کف پیستون می‌گردد و سیال با سرعت کم از درون Orifice ها عبور می‌کند.

اما در سرعت‌های بسیار زیاد، دیسک‌ها تحت فشار وارده باز مانده و سیال نیز با سرعت زیاد از درون Orifice ها عبور می‌نماید، اما هم‌زمان با پیستون، سوپاپ فشردگی موجود در محفظه نیز که عمل‌کرد و ساختمانی مشابه با پیستون دارد، در همان ۳ مرحله، حجمی از سیال که قابل جای‌گیری در قسمت A نیست (به دلیل وجود میله) را تحت فشار وارده به تیوپ ذخیره در گرداگرد محفظه اصلی منتقل می‌نماید.

ادامه در پست بعد...

...ادامه از پست قبل

سیکل باز شدن (Extension Cycle یا Rebound):

باز شدن یا کشش کمک‌فنر تحت نیروی پتانسیل ذخیره شده در فنر جمع شده، انجام می‌گیرد و در اصل این فنر می‌باشد که با باز شدن خودش کمک‌فنر را نیز باز کرده و به حالت اولیه‌اش برمی‌گرداند. در این سیکل زمانی که پیستون به سمت بالا کشیده می‌شود طی همان ۳ مرحله و بر حسب سرعت حرکت سیستم تعلیق، سیال موجود در قسمت A از طریق Orifice ها به قسمت B منتقل شده و از آن جا که مقدار سیال موجود در قسمت A برای جای‌گزینی در قسمت B ناکافی است باید مقدار سیالی که در سیکل فشردگی در تیوپ ذخیره،‌ جمع‌آوری شده، وارد عمل شود.

از آن جایی که در این زمان فشار سیال موجود در تیوپ ذخیره بالاتر از فشار سیال موجود در قسمت B می‌باشد، باعث باز نمودن سوپاپ فشردگی در کف کمک‌فنر می‌گردد و در پی آن سیال از تیوپ ذخیره جریان یافته و وارد قسمت B می‌گردد تا این قسمت را به طور کامل پر نماید (باز شدن سوپاپ در این مرحله نیز حساس به سرعت و ۳ مرحله‌ای است).

ادامه دارد...

بسم الله الرحمن الرحیم

سلام بر اهل صلح دوستی انسانیت

...ادامه بحث رو پی می‌گیریم:

انواع کمک‌فنرها

M دو تیوپه

M تک تیوپه

M با مخزن بیرونی

دو تیوپه:

در این مدل از کمک‌فنر، که همان نوع بررسی شده در بالاست، یک تیوپ اصلی وجود دارد که پیستون در آن حرکت می‌نماید و تیوپ دوم که تیوپ ذخیره نام دارد، در گرداگرد تیوپ اصلی قرار گرفته تا سیال مازاد را در خود جای دهد.

کمک‌های دو تیوپه انواع متنوعی دارند، که برخی از لحاظ تکنولوژی منحصر به یک یا چند کارخانه بوده و دارای قیمت‌های بالا و کارآیی‌های خاصی نیز می‌باشند، اما انواع متداول آن به شرح زیر می‌باشند:

دو تیوپه گازی:

گسترش کمک‌فنرهای گازی باعث ایجاد برتری عمده‌ای در رانندگی با خودروهای مجهز به این نوع کمک‌فنر گردیده. این نوع از کمک‌فنر به مشکلات موجود در کنترل و هدایت خودروهایی که مجهز به شاسی و بدنه یک‌پارچه هستند یا فاصله چرخ‌هایشان کم است یا نیاز به فشار بالای باد تایرها دارند، خاتمه بخشیده. این کار تنها با افزودن مقداری گاز نیتروژن با فشار کم در تیوپ ذخیره انجام می‌گیرد. این در حالی است که تصور عامه بر این است که در کمک‌های گازی تنها از نوعی گاز استفاده می‌شود و از روغن خبری نیست. اما چنین نیست، در این نوع کمک‌فنر، گاز (نیتروژن) تنها حجم بسیار کمی از حجم مواد موجود در کمک را شامل می‌شود. فشار نیتروژن درون تیوپ ذخیره نیز ما بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ psi می‌باشد.

یکی دیگر از محاسن نیتروژن جلوگیری از ایجاد کف در کمک‌فنر است، این کف (Foam) که حاصل ترکیب شدن روغن با هوا (در کمک‌فنرهای دو تیوپه هیدرولیکی به جای نیتروژن، هوا وجود دارد) است، قابل فشرده شدن می‌باشد، از این رو باعث اخلال در کار کمک شده و نرمی و راحتی رانندگی را از بین می‌برد هم‌چنین واکنش‌های کمک‌فنر را با تأخیر مواجه می‌کند. اما در انواع گازی، نیتروژن تحت فشار قابلیت ترکیب شدن با روغن را دارا نیست. در صورتی هم که مقادیر کمی هوا در پروسه تولید یا در حین کارکرد کمک وارد آن شده باشد، به دلیل وجود فشار نیتروژن تنها به صورت حباب در روغن پخش می‌شود.

دیگر مزیت کمک‌فنرهای گازی، بازگشت جزئی آن‌ها پس از فشرده شدن است، این امر که به دلیل بیشتر بودن سطح مقطع زیر پیستون نسبت به سطح بالای پیستون (به دلیل وجود میله)‌ و وجود فشار بالای نیتروژن وارد بر سطح بزرگتر (زیر پیستون) اتفاق می‌افتد، باعث بالا رفتن ضریب فنر شده، و تا حدی از پایین رفتن سر خودرو هنگام ترمزگیری، پایین رفتن عقب خودرو در هنگام شتاب‌گیری و چپ شدن و انحراف خودرو جلوگیری می‌نماید.

ادامه در پست بعد...

...ادامه از پست قبل

دو تیوپه هیدرولیکی:

عیناً مشابه نوع گازی می‌باشند، با این تفاوت که در آن‌ها به جای نیتروژن تحت فشار کم، از هوا در فشار معمولی استفاده می‌شود، که مشکلاتی نظیر ایجاد کف در آن‌ها اجتناب‌ناپذیر است (نوع هیدرولیکی، نسل اول کمک‌فنرهای دو تیوپه محسوب می‌شوند، که هم‌اینک جای خود را به انواع گازی سپرده‌اند).

ادامه در پست بعد...