سیستم تعلیق خودرو Suspension نامی که به احتمال زیاد به گوشتان خورده و در کل نقش آن ایجاد ارتباط بین خودرو و جاده است. اینطور در نظر بگیرید که خودرو وسیلهای معلق بر روی چهار چرخ است که میتواند حرکت کند و در حین حرکت حتی در جاده صاف و بدون دست انداز، ارتعاشاتی به بدنه خودرو و نهایتا به سرنشنیان منتقل میشود. به همین دلیل از ابتدای ابداع اتومبیل، مهندسان سیستم تعلیق خودرو را طراحی کردند تا به وسیله آن میزان ارتعاشات وارده به بدنه و اتاق خودرو را کنترل کرده و به حداقل برسانند. با همهی اینها به دلیل پیشرفت فناوری و افزایش سرعت و وزن خودروها، این سیستم وظایف دیگری را هم برعهده گرفت که در ادامه به این موضوع و معرفی کلی سیستم تعلیق خودرو نیز میپردازیم.
آشنایی با سیستم تعلیق خودرو و اجزای آن
در واقع سیستم تعلیق خودرو قسمتی از شاسی خودرو است و به نوعی میتوان گفت که با تمامی اجزای زیرین آن در ارتباط است. پس یک سیستم تعلیق و فرمان با عملکرد خوب در کنار ایجاد راحتی و آرامش برای سرنشینان، میتواند به پایداری خودرو در جاده هم کمک بسیاری کرده و در چسبندگی و تعادل آن نقش مهمی داشته باشد. همچنین این سیستم وظایف مهمی نظیر تحمل وزن خودرو، جذب ضربات وارده و تبدیل آنها به ارتعاش، حفظ هندسه سیستم فرمان و موقعیت چرخها، افزایش قابلیت فرمان پذیری خودرو، افزایش میزان پایداری خودرو و حفظ تماس چرخها با سطح جاده را بر عهده دارد.
سیستم تعلیق خودرو از چه اجزایی تشکیل شده است؟
سیستمهای تعلیق امروزی انواع مختلف دارند و از اجزاء بسیاری تشکیل شدهاند. هر یک از این اجزا وظیفه خاص خود را برعهده دارند و در صورت نبودن و خرابی هرکدام، کار سیستم تعلیق خودرو مختل شده، ایمنی خودرو و حتی فرمانپذیری آن تحت تاثیر قرار خواهد گرفت. سیستم تعلیق از قطعات مختلف کم و زیادی مثل بازوی آزاد و خمیده، میله الصاقی، شاه پین و بازوی کنترل و… تشکیل شده است. اما به طور کلی این سیستم چند جزء محوری و مهم درون خود دارد که نقش مهمی را برای عملکرد هر چه بهتر آن ایفا میکنند که در زیر به شرح هر یک پرداخته شده است.
1- رینگ و لاستیک
بیرونیترین بخش سیستم تعلیق را لاستیکها تشکیل میدهند. لذا زمان حرکت خودرو، این لاستیکها هستند که اولین اثرپذیری را بعد از برخورد با هر چیزی که در سطح جاده است، در برمیگیرند. در این حالت بخشی از انرژی حاصله از برخورد را جذب کرده و به صورت گرما خارج میکنند و بخشی دیگر را به سایر نقاط سیستم تعلیق منتقل میکنند. حال هرچه سطح تماس خودرو با جاده بهتر باشد و چسبندگی آنها بیشتر، عملکرد حرکتی خودرو ارتقاء یافته و سیستم تعلیق سریع‌تر به هدف میرسد. در این بین رینگ‌ها نیز نقش خود را که انتقال وزن خودرو به سطح جاده با توزیع وزنی مناسب‌شان است را به خوبی ایفا میکند.
اجزای سیستم تعلیق خودرو
2- فنرها
اصلیترین قسمت سیستم تعلیق را فنرها تشکیل داده و میتوانند تاثیر مستقیم بر کیفیت و کارکرد بهتر آن داشته باشند. در واقع وظیفهی فنرها در این سیستم جذب ضربات، تنظیم ارتفاع خودرو و حفظ تماس لاستیکها با سطح جاده است از همین رو میتوان گفت که سیستم تعلیق بدون وجود فنرها کارایی ندارد. عملکرد فنرها بدین گونه است که هنگام وارد شدن ضربات به لاستیکها در اثر عبور از ناهمواری‌های سطح جاده، جمع میشوند و فشار وارده را در خود جمع میکنند تا از انتقال به بدنه و شاسی جلوگیری کنند. فنرها انواع مختلفی دارند و مهمترین و پرکاربردترین آنها فنر مارپیچ، فنر تخت، میله پیچی و فنربادی است که در زیر به شرح هر یک پرداختهایم.
- فنر مارپیچ یا لول
این فنر شبیه به فنرهایی است که در خودکارهای فشاری میبینیم یعنی از پیچیدن یک مفتول فلزی به صورت مارپیچ حول یک محور حاصل میشود. 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 حلقه‌ها و ارتفاع (فاصله حلقه‌ها از هم) تاثیر بسیاری در عملکرد فنر داشته و قطر آنها با قدرت و ارتفاع‌شان با انعطاف‌پذیری فنر در ارتباط است. پس هر چه قطر حلقه‌ها بیشتر باشد فنر قوی‌تر شده و ارتفاع بیشتر نیز آن را منعطف‌تر میکند. قبلترها 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. در بیشتر سواری‌های امروزی 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.
مشاهده محصولات آریا گستر: چهار شاخه فرمان پراید امکو
- فنر تخت یا برگی
از قدیمی‌ترین فنرهای مرسوم در سیستمهای تعلیق بوده که در دو نوع تک شمش و چند شمش هستند. شمش‌ها؛ از تسمه‌های قطور فلزی ساخته شدهاند و به صورت محدب شکل داده میشوند. همین خمیدگی آنها است که با سطوح ناهموار مواجه و درگیر شده و انرژی ضربات را جذب میکند. نوع تک شمش آن از ورقی که در میانه قطورتر است، ساخته میشود و نوع چند شمش از روی هم قرار گرفتن ورق‌های نازکتر ساخته میشود. 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
ازنامشان مشخص است که نوعی فنر میلهای هستند که هنگام وارد آمدن ضربات به خود می‌پیچند. این میلهها فولادی بوده و L شکل، که قابلیت چرخش دارند. یک سر آنها به بدنه و سر دیگرشان توسط اتصالی متحرک به نام جناغی به چرخها متصل است. عملکرد این میلهها بدین صورت است که 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. از این فنرها در سواری‌هایی که فضای کافی برای آنها داشته باشند استفاده میشوند.
- فنر بادی
نوع پیشرفته فنرهای سیستم تعلیق هستند که معمولا در خودروهای مدرن استفاده میشوند. فنر بادی از یک سیلندر پلاستیکی پر شده از هوا ساخته میشود و با یک پیستون به چرخها متصل می‌گردد. 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.
تصاویری از سیستم تعلیق خودرو
3- کمک فنر یا دمپر
کمک‌فنرها، از یک پیستون با سوراخ‌های ریز تشکیل شده که درون یک سیلندر قرار میگیرند. پیستون از روغن یا گاز پر شده است که عبورِ 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. بنابراین اصلیترین بخش سیستم تعلیق خودرو کمک فنرها هستند.
مشاهده محصولات آریا گستر: شفت فرمان پراید امکو
وظیفهی آنها تکمیل عملکرد فنرها و دفع نیروی وارده از ضربات به آنها است. درواقع فنرها تنها، نیرویی که از ضرباتِ ناشی از عبور، از ناهمواری‌هاست را جذب میکنند و درصورت رها سازی این نیرو از سمت آنها، خودرو به بالا پرتاب میشود. حال وقتی این بالا و پایین رفتن خودرو تا پایانِ انرژی حاصل از ضربه ادامه یابد، فنر کارایی خود را از دست میدهد. در این بین 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.
4- میل تعادل
اصطلاح دیگری که مکانیکها به این میل دادهاند، میل موجگیر است. وظیفهی این میله ایجاد ثبات بیشتر در خودرو است و از چپ شدن آن در پیچ‌های شدید و سطوح بسیار ناهموار نیز جلوگیری میکند. محل قرارگیری میله تعادل معمولا بین دو چرخ یک محور (اکسل) است که میتواند ارتباط بین دو کمک فنر را برقرار کرده تا با حرکت کمک فنر یک سمت، کمک فنر سمت دیگر نیز حرکت کوچکی داشته باشد و تعادل خودرو برقرار شود. میل موجگیر علاوه بر چرخها و کمک فنرها از دو طرف به شاسی نیز متصل است. این اتصال از طریق Pivot یا اتصال‌های محوری صورت می‌گیرد.
5- میل رابط
میله‌های رابط، فلزی و بسیار مقاوم بوده و عمری برابر با شاسی و بدنه خودرو دارند که به همین دلیل در تعداد زیاد به کار میروند. وظیفه آنها در سیستم تعلیق خودرو، ایجاد اتصال بخش‌های مختلف این سیستم است. نکته در مورد این میلهها این است که تنها عامل آسیب رساننده به آنها، تصادف‌های شدید و ضربات سهمگین ناشی از آنها است.
6- سیبک
سیبک نوعی اتصال مستحکم در سیستم تعلیق بوده که امکان چرخش و حرکت دارد. این اتصال مفصل گونه، متشکل از یک گوی فلزی دسته دار است که امکان حرکت درون محفظه فولادی‌اش را دارد. اطراف محفظه فولادی و گوی فلزی پوشیده شده از لاستیک محکم است. وظیفه این مفصل علاوه بر اتصال چرخها به سیستم تعلیق، امکان چرخش آنها با چرخش فرمان و حرکت‌شان هنگام عبور از ناهمواری‌ها را فراهم میسازد. یک سر سیبک به چرخها و سر دیگر آن به طبق‌های سیستم تعلیق خودرو متصل است و معمولا تنها در چرخهای جلویی کارگذاشته میشود. این را بخاطر بسپارید که سیبک سیستم تعلیق با سیبک فرمان که وظیفه اتصالات میل فرمان را بر عهده دارد متفاوت است.
7- بوش
بوش هم نوعی اتصال در سیستم تعلیق است که قابلیت چرخش ندارد و تنها باز و بسته میشود. جنس آنها از لاستیک طبیعی است که برای گرفتن سر و صدای ناشی از حرکت قطعات و لرزش آنها، بخش‌های متحرک سیستم تعلیق را به هم متصل کرده و مقداری از نیروی وارده از ضربات ناشی از حرکت در سطوح ناهموار را نیز به دلیل جنس لاستیکی‌شان جذب میکنند. بوشها گاهاً به شکل استوانه در بازار یافت میشوند و میتوانند نقش محور را ایفا کنند. لذا این محورهای لاستیکی مانند رباط‌ها در بدن عمل کرده و اتصال قطعات فلزی سیستم تعلیق را برقرار میکنند.
8- طبق
طبق قطعهای است که اتصال اصلی سیستم تعلیق به شاسی را انجام میدهد. اتصال طبق به شاسی از طریق بوش‌های محوری و به سیستم تعلیق به وسیله سیبک‌ها انجام میشود. طبق‌ها در دو نوع کنترلی و جناغی هستند. نوع کنترلی به صورت یکپارچه است و نوع جناغی به صورت حرف A. طبق‌های جناغی با دو بوش محوری به شاسی متصل میشوند. تعداد طبق‌ها و نحوه استفاده از آنها در سیستمهای تعلیق مختلف متفاوت است. یعنی در برخی طبق استفاده نمی‌شود، در برخی برای هر چرخ یک یا دو طبق به کار میرود و در برخی برای هر دو محورهای عقب و جلو طبق به کار میرود.
سیستم تعلیق ماشین
9- استارت
استارت را یمتوان در سیستمهای تعلیقی ای یافت که سیبک و طبق در آنها حذف شده و فنر به کار رفته در آنها نیز از نوع فنر لول است. در این سیستمها کمک فنر درون فنر لول قرار می‌گیرد و این دو علاوه بر وظایف اصلی خود، وظیفه برقراری اتصال سیستم تعلیق و شاسی و رابط بین آنها را نیز بر عهده دارند.
مشاهده محصولات آریا گستر: شفت فرمان مربعی پژو 405 امکو
معرفی انواع سیستم تعلیق
محل قرارگیری سیستمهای تعلیق در عقب و جلوی خودرو است و هنگام بیان خصوصیات فنی خودرو از نوع سیستم تعلیق عقب و جلوی آن به صورت جداگانه یاد میشود. سیستم تعلیق به دو دسته کلی سیستمهای تعلیق مستقل و وابسته یا یکپارچه که خود این سیستمها نیز دستههای دیگر را شامل شده، تقسیم میشوند.
الف- سیستمهای تعلیق مستقل
در این سیستمها، چرخهای متصل به یک محور (اکسل) به هم وابستهاند و با حرکت هریک، دیگری نیز حرکت میکند. این سیستم شامل سیستمهای زیر است.
مک فرسون
نام این سیستم از مهندس آن گرفته شده است که در اکثر خودروها به خصوص تولیدات اروپایی زیاد به کار میرود. همچنین مک فرسون تنها در خودروهای دیفرانسیل جلو کاربرد دارد. میله موجگیر در این سیستم استفاده میشود و بخش اصلی آن نیز استارت است. مک فرسون به دلیل حذف طبق‌ها و اتصال سیستم تعلیق به شاسی توسط استارت، برای خودروهایی که فضای کافی برای جزئیات سیستم تعلیق ندارند بسیار مناسب است. ویژگیهای این سیستم شامل تامین کردن نرمی و راحتی حرکت خودرو و ارزان و سبک بودنش است. همچنین میتوان آن را در محور عقب و جلوی یک خودرو هم‌زمان به کار برد.
دوجناغی (جناغی دوبل)
این سیستم از دو طبق جناقی A شکل تشکیل شده است که موازی هم و با فاصله عمودی قرار میگیرند. طبق‌ها که در بالا و پایین مرکز چرخها کار گذاشته میشوند در میان خود یک فنر لول را به همراه کمک فنر درونش، جای دادهاند. اما این فنر لول و کمک‌فنر میانش استارت محسوب نمی‌شوند چرا که وظیفه اتصال سیستم تعلیق و شاسی را به عهده ندارند. طبق‌ها در قسمت قاعده از طریق محورهایی به شاسی وصل میشوند و در قسمت راس به وسیله سیبک به چرخها متصل هستند. فنر لول نیز توسط یک میل رابط به طبق وصل است. در گذشته طبق‌های جناغی این سیستم را هم اندازه طراحی می‌کردند اما اکنون طبق بالایی کمی کوچکتر ساخته میشود که ایمنی حرکت در پیچ‌ها را افزایش میدهد. سیستم تعلیق دو جناغی در محور جلوی بسیاری خودروهای اسپرت و مسابقه‌ای استفاده میشود.
محور نگهدارنده
این سیستم که بین تعمیرکاران به اهرم دوشاخه‌ای معروف است از دو اهرم طولی تشکیل شده است. یک سر این اهرم‌ها به مرکز چرخ (اهرم چرخ) و سر دیگرش به شاسی متصل است. در این سیستم از فنر لول استفاده میشود و دو نوع دو شاخه ساده و دو شاخه خم شونده دارد. در دو شاخه ساده، چرخها تنها حرکت عمودی دارند و در پیچ‌ها زاویه نمی‌گیرند. بنابراین کنترل خودرو در مسیرهای مارپیچ تقریبا غیر ممکن میشود و ایمنی خودرو به شدت کاهش می‌یابد. چنین سیستمی را در فولکس واگن بیتل شاهد بودیم اما اکنون کاملا منسوخ شده است. در نوع دوشاخه خم شونده، چرخها غیر از حرکت عمودی، چرخش نود درجه هم دارند. بنابراین نقطه واژگونی خودرو پایین آمده و ایمنی آن افزایش می‌یابد. البته استفاده از این سیستم هم امروزه چندان مرسوم نیست.
سیستم تعلیق مستقل
طبق‌دار عرضی
این سیستم مانند سیستم دو جناغی از دو طبق A شکل تشکیل شده است اما فنر لول جای خود را در آن به فنر برگی داده است. فنر برگی بین طبق‌های پایینی و روی محور عرضی بین چرخها قرار می‌گیرد. این سیستم در خودروهای زیادی مشاهده نمی‌شود و شورلت کوروت از معدود تولیدات با این سیستم تعلیق هستند.
ب- سیستمهای تعلیق وابسته
در این نوع سیستم، چرخهای مرتبط با هر محور(اکسل) مستقل از دیگری فعالیت داردشو شامل سیستمهای زیر است:
اکسل (محور) صلب
در این سیستم، چرخهای روی یک محور توسط یک میله افقی به هم متصل میشوند و فنرها که ممکن است فنر لول یا فنر تخت باشند و به صورت مستقیم به شاسی متصل هستند، روی این میله سوار میشوند. البته اگر فنرها لول باشند، بازوهای کنترلی برای حمایت از آنها به کار میروند.
محور (اکسل) تیر شکل
این سیستم نمونه بهینه‌سازی شده اکسل صلب است. به این ترتیب که دو میله از وسط محور بین چرخها به شکل مورب به چرخها مرتبط میشوند تا کنترل حرکات جانبی را تا حد امکان بالا ببرند.
چهار میل
این سیستم که خود دو دسته قطری و مثلثی دارد، شامل ۴ میله میشود که به شاسی و بدنه در زوایای مختلف وصل هستند. وظیفه این میلهها کنترل مرکزیت محورها و در نتیجه توزیع وزن است.
ددیون
ترکیب محور نگهدارنده و محور صلب، سیستم ددیون را ایجاد میکند که به دلیل پیچیدگی‌های زیاد و عملکرد ضعیف، از رده خارج شده است.
مشاهده محصولات آریا گستر: شفت فرمان هزار خاری پژو 405
ج- سیستمهای تعلیق نوین
سیستم‌هایی که تا اینجا ذکر شد و با آنها آشنا شدید، ممکن است بعضا به ندرت استفاده شوند و یا به طور کلی دیگر استفاده نشوند. مثلا سیستم مک فرسون و دوجناغی هنوز استفاده میشوند. در کنار این سیستمهای قدیمی که نام برده شد، سیستمهای تعلیق مدرن و ویژه خودروسازان مختلف نیز وجود دارد که در زیر به طور خلاصه برخی از آنها را معرفی کرده و بررسی میکنیم.
1- سیستم چند اتصاله
هر سیستم تعلیق مستقلی که دارای بیش از دو طبق باشد را چند اتصاله می‌نامند. مبتکر این سیستم مرسدس بنز است. سیستم تعلیق چند اتصاله بهترین سیستم تعلیق خودرو محسوب میشود که مشتق از سیستم دو جناغی است. اما جناغ‌ها در این سیستم به هم متصل نیستند و به صورت مستقل از هم تنظیمات سیستم تعلیق را بر عهده دارند. از این سیستم در خودروهای فرمول یک بسیار استفاده میشود.
2- سیستم هیدرولیکی (هیدروپنوماتیک)
اولین بار این سیستم توسط سیتروئن به کار گرفته شد اما اکنون بیشتر در خودروهای سنگین و نظامی به کار میرود. این سیستم که به یک پردازنده مرکزی مجهز است، از سیلندری حاوی روغن تشکیل شده است. سوپاپ الکتریکی متصل به پردازنده مرکزی، میزان و فشار روغن درون سیلندرها را که مشخص کننده ارتفاع و و سختی سیستم تعلیق است، تنظیم میکند.
سیستمهای تعلیق نوین
3- سیستم تعلیق بادی
عملکرد این سیستم کاملا شبیه سیستم هیدرولیکی است با این تفاوت که گاز جایگزین روغن در سیلندرها میشود. همچنین کمپرسور هوا به جای پمپ روغن در آن به کار میرود و پردازنده به این کمپرسور متصل است. این سیستم در خودروهای شاسی بلند چهارچرخ متحرک و آفرودی بسیار کاربرد دارد.
4- سیستم الکترو مغناطیسی
در این سیستم، سیلندرها از روغنی حاوی تکه‌های ریز آهن پر میشوند و درون پیستون نیز یک هسته متشکل از مواد حساس به مغناطیس قرار دارد. پردازنده مرکزی در این سیستم جریان مغناطیسی را از هسته عبور داده و شدت آن را تنظیم میکند. هرچه شدت این میدان بیشتر باشد، سیستم سفت‌تر میشود و بالعکس. این نوع سیستم بیشترین کارایی را در خودروهای اسپرت دارد و مزیت آنها پاسخ سریع‌شان به ارتعاشات خودرو است.
در نهایت
با سیستم تعلیق خودرو، اجزا و انواع آن آشنا شدید. این نکات را هم بخاطر بسپارید که وجود نشانههایی از قبیل روغن روی کمک فنرها و بوش ها، صدای زیاد قطعات و کوبش بیش از حد خودرو هنگام عبور از سطح ناهمواری میتوانند علائم نقص عملکرد سیستم تعلیق خودرو باشند. و به طور کلی طول عمر سیستم های تعلیق به 10 سال میرسد و شما برای افزایش طول عمر این سیستم میتوانید از سرویس های دوره ای آنها به ازای پیمایش هر 60 هزار کیلومتر استفاده کنید.
مطالعه مقاله : واتر پمپ خودرو چیست و ساختار آن از سایت آریا گستر
سخن آخر
عصر حاضر، عصری پر از مدرنیته و تکنولوژی در همه زمینه ها مخصوصاً صنعت خودروسازی بوده که اکثر افراد بشریت به دنبال سر در آوردن از آن هستند. این امر با تحقیق و مطالعه میسر خواهد بود و به همین منظور هستند کسانی که خود نیز علاقه به سر در آوردن و همچنین در اختیار گذاشتن اطلاعاتشان برای دیگر افراد دارند. خود من یکی از همین افراد هستم و خوشحالم که میتوانم مطالبی را پیرامون خودرو و قطعات آن نوشته و در اختیار شما همراهان گرامی قرار دَهم. امیدوارم از مطالعه اینچنین مطالبی نهایت استفاده را ببرید.