فاعل، موضوع:
- عملکرد کلی سیستم تعلیق
- مک فرسون
- سیستم تعلیق کویل
- ثابت بهار
- آویز برگ
- تعلیق بادی
- فنر پیچشی
- تعلیق هیدروپنوماتیک
عملکرد کلی سیستم تعلیق:
هدف از سیستم تعلیق این است که حرکات رانندگی بر روی بی نظمی های سطح جاده را به بهترین شکل ممکن جذب کند تا بیشترین راحتی رانندگی حفظ شود. نگه داشتن جاده نیز بر تعلیق تأثیر می گذارد. اگر سیستم تعلیق بسیار انعطاف پذیر باشد (ماشین های قدیمی آمریکایی را در نظر بگیرید)، نگه داشتن جاده بسیار بدتر از خودرویی با سیستم تعلیق سفت خواهد بود. این به این دلیل است که یک خودروی بسیار انعطاف‌پذیر هنگام برگشت (مثلاً هنگام ترمزگیری شدید یا چرخش تند) چسبندگی خود را از دست می‌دهد. فشار لاستیک ها بر روی سطح جاده با چرخ فنری بسیار کمتر از یک چرخ فشرده است و بنابراین بسیار سریعتر می لغزد. هنگام گرفتن پیچ های تند با سرعت بالا، احتمال شکستگی نیز بسیار زیاد خواهد بود، زیرا چسبندگی لاستیک ها در داخل خم بسیار کم است.
هنگامی که یک ماشین با فنر بسیار نرم بر روی سطح جاده ای تپه ای و آسفالته حرکت می کند، ماشین در هنگام برگشت به شدت تاب می خورد. وقتی ماشین فنر می‌شود، فشار روی لاستیک‌ها کمتر می‌شود و در آن لحظه امکان ترمز یا فرمان وجود ندارد.
با یک ماشین با فنر سفت، به خصوص ماشین های اسپرت یا ماشین های پایین تر، هنگام گرفتن پیچ های تند، چسبندگی روی هر 4 چرخ تا حد امکان حداکثر خواهد بود. نوار تثبیت کننده و اندازه لاستیک نیز تأثیر زیادی در این امر دارند. هنگامی که خودروی پایین‌رفته روی سطح جاده‌ای تپه‌ای و آسفالته حرکت می‌کند، خودرو در جاده محکم می‌ماند و در نتیجه هیچ مشکلی با ترمز شدید ناگهانی در حالت کشیده را تجربه نمی‌کند.
سیستم تعلیق منعطف و سفت (در خودروهای دارای فنرهای مارپیچ) به نرخ فنر مربوط می شود. برای بهینه‌سازی سیستم تعلیق خودرو (بسته به ساختار)، می‌توان فنرهای انعطاف‌پذیر برای راحتی (فنر خطی) یا فنرهای سفت‌تر برای اسپرت بودن (فنرهای پیشرونده) نصب کرد. اطلاعات بیشتر در مورد این در فصل ثابت بهار، در پایین صفحه.
مک فرسون:
مزیت بزرگ سیستم تعلیق مک فرسون ترکیب فنر و کمک فنر است. این باعث صرفه جویی در فضا می شود و همچنین هنگام طراحی ماشین ساخت آن آسان است. در نتیجه هزینه های تولید نیز پایین است.
سیستم تعلیق مک فرسون توسعه بیشتر سیستم تعلیق با دو استخوان جناغی عرضی است (که ساختار جناغی دوبل نیز نامیده می شود). استخوان جناغی بالایی با میله پیستون کمک فنر جایگزین می شود که اکنون نیروهای جانبی را نیز جذب می کند. بنابراین، در صورت برخورد با چرخ (توسط وسیله نقلیه دیگر یا هنگام برخورد با حاشیه)، معمولاً آسیب فوری به میله پیستون رخ می دهد. این خیلی سریع تغییر شکل می دهد و بنابراین کج می شود. سپس کمک فنر کامل باید تعویض شود.
سیستم تعلیق مک فرسون همیشه در جلوی خودرو استفاده می شود. در اکسل عقب نیز گاهی از استرات ها استفاده می شود، اما از نوع مک پرسون نیستند. در سیستم تعلیق عقب، فنرهای سیم پیچ و کمک فنرها اغلب به طور جداگانه طراحی می شوند.
بلبرینگ بالایی در بالای پایه قرار دارد. بلبرینگ بالا حرکت فرمان را امکان پذیر می کند. استرات اغلب با اتصالات پیچی به بدنه زیر کاپوت متصل می شود. پس این یک نقطه ثابت است. یاتاقان بالایی که در زیر قرار دارد تضمین می کند که پایه کامل می تواند به آرامی نسبت به نقطه ثابت بالایی بچرخد. این سیستم با عملکرد باربر و نقطه محوری با یاتاقان بالایی سیستم مک فرسون نامیده می شود.
سیستم تعلیق کویل:
عملکرد فنر مارپیچ همانطور که در ابتدا فکر می کنید بر اساس خمش نیست، بلکه بر اساس پیچش (پیچ خوردگی) است. هنگامی که فنر فشرده می شود، میله مارپیچ پیچ خورده است. کل وزن خودرو توسط فنرهای سیم پیچ پشتیبانی می شود. فنر سیم پیچ بین یاتاقان بالایی و صندلی فنر پایینی محصور شده است. هنگامی که خودرو فشرده می شود، یاتاقان بالایی فنر سیم پیچ را به سمت پایین فشار می دهد. چون پیچ می خورد، نیروی متقابل ایجاد می شود. این نیروی متقابل در نهایت اثر فنری است. هر چه نیروی متقابل توسط فنر بیشتر باشد، فنر قوی تر است.
ثابت بهار:
انعطاف پذیری فنر با ثابت فنر نشان داده می شود. نرخ فنر یک فنر سیم پیچ خطی با یک فنر سیم پیچ پیشرونده متفاوت است. با فنر خطی، فاصله بین تمام پیچ ها یکسان است. با فنر پیشرونده این فواصل برابر نیستند. در بالا یا پایین فنر، سیم‌پیچ‌ها نزدیکتر از جاهای دیگر به هم قرار می‌گیرند. تفاوت این دو نوع فنر در تصویر قابل مشاهده است:
با فنر خطی، فنر همیشه در فاصله معینی در وزن مشخصی فرو می ریزد. در زیر نمونه ای از حرکت یک فنر خطی آورده شده است:
- +100 کیلوگرم بار اضافه ماشین 2 سانتی متر غرق می شود.
- +200 کیلوگرم بار اضافه ماشین 4 سانتی متر غرق می شود.
- +300 کیلوگرم بار اضافه ماشین 6 سانتی متر غرق می شود.
در حال حاضر بین وزن و فاصله با این فنر خطی رابطه وجود دارد. فشرده سازی یک فنر خطی در زیر نشان داده شده است. هر چه نیروی وارد بر فنر بیشتر باشد، حرکت تعلیق بیشتر می شود. خطوط مستقیم هستند زیرا فاصله بین تمام پیچ های فنر برابر است.
با فنر پیشرونده هیچ رابطه ای بین وزن و فاصله وجود ندارد. این فنر با فشرده شدن بیشتر سفت تر می شود. قسمت اول آسان است، اما با افزایش بار، فنرهای آن کمتر و کمتر می شود. این به این دلیل است که سیم پیچ ها در بالا به هم نزدیکتر هستند. در زیر نمونه ای از سفر بهار فنر پیشرونده آورده شده است:
- +100 کیلوگرم بار اضافی، ماشین 2 سانتی متر غرق می شود.
- +200 کیلوگرم بار اضافی، ماشین 3 سانتی متر غرق می شود.
- +300 کیلوگرم بار اضافی، ماشین 3,5 سانتی متر غرق می شود.
در زیر نمودار یک فنر پیشرونده است. در ابتدا با افزایش نیروی فنر، حرکت فنر افزایش می یابد. خط مستقیم نیست، بلکه به سمت بالا شیب دارد. این بدان معناست که با افزایش بیشتر نیروی وارد بر فنر، حرکت فنر کمتر و کمتر می شود. بنابراین با افزایش نیروی وارد بر فنر، خودرو کمتر و کمتر منحرف می شود.
سازندگان خودرو همیشه به دنبال بهترین نسبت بین راحتی و ویژگی های رانندگی وسیله نقلیه هستند. حرکت فنر را می توان با تنظیم پیشروی فنر (با قرار دادن سیم پیچ های بیشتر یا کمتر نزدیک به هم) تنظیم کرد. قطر خود سیم پیچ نیز تأثیر عمده ای بر میزان پیچش ممکن دارد. این برای هر ماشین متفاوت خواهد بود. همچنین انواع مختلفی از فنرها برای یک نوع خودرو با ظرفیت سیلندر متفاوت، نوع موتور (بنزینی یا دیزلی)، پکیج اسپورت و ... وجود دارد.
فنرهای پایین آوردن اغلب در قسمت اول بسیار فرو می ریزند، به طوری که خودرو در موقعیت خنثی از سطح جاده پایین تر است. این امر فشرده سازی خودرو را دشوارتر می کند، بنابراین فنرها بیشتر پیشرونده می شوند. در غیر این صورت خودرو خیلی سریع به سطح جاده برخورد می کند. از آنجا که فنرها به راحتی فشرده می شوند، خودرو سفت تر می شود. این امر توسط برخی افراد به عنوان ناخوشایند تجربه می شود.
آویز برگ:
فنرهای برگ از چندین برگ تشکیل شده است که روی هم قرار گرفته اند. ورق بالایی را ورق اصلی می نامند. هر چه تعداد برگ های فنر بیشتر باشد، قوی تر و سفت تر می شود. در گذشته گاهی اوقات آنها را زیر خودروهای سواری سوار می کردند. در آن زمان چشمه برگ فقط از چند برگ تشکیل شده بود، حتی گاهی اوقات فقط برگ اصلی. آنها هنوز در وسایل نقلیه تجاری استفاده می شوند، اگرچه البته بسیار ضخیم تر هستند. وسط فنرهای برگ به محور و انتهای آن به بدنه یا شاسی متصل می شود. حرکت فنری با خم کردن چندین برگ در وسط طول کل به دست می آید.
2 نوع مختلف فنر برگ وجود دارد:
- فنر ذوزنقه ای: طول برگ های بهار متفاوت است و همه جا ضخامت آنها یکسان است.
- بهار سهموی: طول برگ های بهار همگی یکسان بوده و در وسط ضخیم تر از انتها هستند. بین برگ های بهاری نیز فضای خالی وجود دارد. فنرهای سهموی انعطاف پذیرتر از فنرهای ذوزنقه ای هستند و جرم کمتری دارند.
سیستم تعلیق بادی:
سیستم تعلیق بادی کمتر از فنرهای مارپیچ در خودروهای سواری استفاده می شود. به عنوان مثال، سیستم تعلیق بادی را می توان در آئودی A8، BMW سری 7 یا X5 یافت. این خودروها اغلب دارای سیستم تعلیق بادی در هر چهار چرخ هستند. برخی از خودروها دارای فنرهای مارپیچ در جلو و سیستم تعلیق بادی در عقب هستند.
شکل یک سیستم تعلیق عقب با فنرهای بادی را نشان می دهد. در داخل خودرو (اغلب در قسمت پایین صندوق عقب) پمپی وجود دارد که هوا را به فنرهای هوا پمپاژ می کند. فنرهای هوا در طول منبسط می شوند، به طوری که وزن خودرو می تواند روی آنها قرار گیرد. اغلب یک سنسور روی یک استخوان جناغی وجود دارد که میزان معلق بودن خودرو توسط بار را ثبت می کند (افرادی که در عقب نشسته اند یا یک تریلر سنگین). بر اساس این داده های اندازه گیری، پمپ باد می تواند دم هوا را کمی بیشتر باد کند تا خودرو به عقب متمایل نشود.
تعلیق پیچشی:
پیچش کلمه دیگری برای "پیچیدن" است. فنرهای پیچشی قبلاً (عمدتاً) در اتومبیل های آمریکایی استفاده می شد. جناغ پایینی این سازه به وسیله میله پیچشی به بدنه متصل می شود. هنگامی که خودرو فشرده می شود، نقاط محوری بالا و پایین حرکت می کنند. بازوی پشتیبانی که میله پیچشی در آن قرار گرفته است می خواهد به دور میله پیچشی لولا شود. با این حال، این امکان پذیر نیست، زیرا میله پیچشی یک اتصال ثابت در بازوی پشتیبانی دارد. طرف دیگر میله پیچشی (در تصویر پایین) محکم به بدنه متصل است.
به این معنی که وقتی چرخ فشرده می شود، میله تحت بار پیچشی قرار می گیرد. این پیچش مقاومت ایجاد می کند (هرچه چرخ بیشتر فشرده شود، میله پیچشی بیشتر می پیچد). بنابراین با افزایش پیچش، فشرده سازی به طور فزاینده ای سنگین تر می شود. کل سیستم تعلیق محور جلوی خودرو بر اساس این اصل کار می کند. این نیز یکی از دلایلی است که اتومبیل های قدیمی آمریکایی به راحتی و نرمی فشرده می شوند و به عقب بر می گردند.
سیستم تعلیق هیدروپنوماتیک:
هیدروپنوماتیک ترکیبی از هیدرولیک و پنوماتیک است. این سیستم از دهه 50 توسط سیتروئن مورد استفاده قرار گرفته است و هنوز هم می توان آن را در مدل های امروزی یافت.
توپ فنری حاوی گاز فشرده (آبی در تصویر) است که قابل تراکم است. مایع هیدرولیک (زرد) نیست. در طول فشرده سازی، پیستون قرمز توسط بازوی پشتیبانی به سمت بالا هل داده می شود و فضای گاز فشرده می شود. در نتیجه فضای آبی کوچکتر می شود. هنگامی که چرخ به عقب برگشته و پیستون به سمت پایین حرکت می کند، سیستم به وضعیت قبلی باز می گردد. اثر فنری و میرایی با فشرده سازی این گاز فشرده به دست می آید.
سیستم را می توان با تنظیم مقدار روغن (زرد) کنترل کرد. با اضافه کردن روغن اضافی به سیستم در هنگام بارگیری زیاد که به لطف هیدروپمپ به طور خودکار اتفاق می افتد، ارتفاع سواری افزایش می یابد. سپس خودرو روی فنرهای خود بالاتر می‌نشیند. هنگامی که بار دوباره برداشته شود (یا مسافران خارج شوند)، روغن موجود در سیستم از طریق یک شیر فشار به مخزن ذخیره باز می گردد. ارتفاع سواری دوباره کاهش می یابد.
