سیستم تعلیق چیست و چه کاربردی دارد

اجزای سیستم تعلیق

سیستم تعلیق از چندین بخش مختلف شامل موارد ذیل به منظور انجام وظایف محوله  تشکیل شده است.

1) فنر
(2) کمک فنر
(3) سیبک
(4) بوش
 (5)طبق
(6) میل تعادل (‌ میل موجگیر)
(7) استرات (Strut )

 البته هر کدام از این بخش ها دارای نسخه های متفاوتی هستند که بنا بر نوع خودرو مورد استفاده قرار می گیرند.از همین رو درذیل بطور مختصر به آنها می پردازیم.

1-فنر

قسمت قابل توجهی از سیستم تعلیق خودرو است که نقش مهمی در جذب ارتعاشات جاده را بعهده دارد . البته وظیفه تنظیم ارتفاع خودرو و نگه داشتن تماس لاستیک ها با جاده هم بر عهده این قطعه کاملا ساده است. در حقیقت فنر ها بدلیل قابلیت ارتعاشی خود باعث می گردند که هرگاه لاستیک با ناهمواری جاده برخورد کرد فنر جمع شود و انرژی حاصل از این برخورد را در خود ذخیره کند تا به بدنه انتقال نیابد.همچنین در حالت عادی فشار ناشی از فنر ها بر لاستیک خودرو باعث ایجاد تماس همیشگی لاستیک با سطخ جاده می گردد.فنر ها دارای انواع گوناگونی هستند که در ذیل به انها خواهیم پرداخت.

1-1-فنر مارپیچ  (Coil Spring)

فنر های مارپیچ در حقیقت یک مفتول فلزی است که به صورت مارپیج  یا همان حلقه شده شکل داده شده است.قطر و ارتفاع حلقه ها نقش تعیین کننده در مقاومت فنر ایفا می کند بطوریکه افزايش قطر ميله، باعث افزايش قدرت فنر می گردد، در حاليکه افزايش طول آن باعث افزايش انعطاف پذيريش خواهد شد . فنر قدیمی معمولا از یک نرخ ثابت در طول کل فنر بهره می بردند اما در فنرهای پيشرفته (Progressive Springs) با نرخ های مختلفی در طول فنر مواجه هستیم که معمولا به دو صورت است. در نوع اولی قطر وضخامت در طول متفاوت است و در روش دوم فشردگی حلقه ها در بالا و پایین فنر بیشتر است. اصولا فنرهای چند نرخی باعث می شوند تا در زمان خالی بودن خودرو، قسمتی که دارای نرخ کمتری است وارد عمل شده و سواری نرمتری را فراهم نمايد و در هنگام اعمال وزن نيز قسمت با نرخ بالا وارد عمل شده و ساپورت و کنترل بهتری را برای وسيله نقليه فراهم می سازد.

مزایا:فنرهای مارپیج معمولا نیاز به تنظیم ندارد و بسیار سبک هستند.

معایب:این نوع فنر ها معمولا دارای تحمل وزنی زیاد نیستند و در صورت فشار زیاد ضعیف خواهند شد که این امر باعث برهم خودرن تنظیم ارتفاع خودرو و فرسودگی لاستیک ها خواهد شد.

موارد مصرف:بدلیل مزایا و معایب فوق ،فنر های پیچشی معمولا در خودروهای سواری مورد استفاده قرار می گیرند.

2-1 فنر تخت (Leaf Spring)

فنر های تخت معمولا در دو نوع تک شمش و چند شمش تولید می شوند. فنر های پیچشی که در هنگام ضربه جمع می شوند ،اما فنر های تخت برای جذب انرژی ضربه خم می شوند . به عبارتی شمش های این فنر در ابتدا داری کمی خم شدگی هستند که شکل محدب گونه ای به این فنر داده است. از این رو در مواجه با دست انداز باعث می گردد که این خم از پیش داده شده باز گردد .در نوع تک ورقه ای به منظور مقاومت بیشتر ضحامت ورقه در وسط بیشتر است.این فنر های معمولا در زیر خودرو و برای هر چرخ بصورت مجزا توسط بست U  شکل به شاسی متصل می گردند.

مزایا:این نوع فنر های مقاومت زیادی در برابر وزن های زیاد دارند لذا  سواری نرمی را در خودروهای سنگین به ارمغان می آورد.

معایب:فنر های تخت بدلیل طول زیادشان فضای زیادی را نیاز دارند. همچنین در هنگام جذب ضربه ورق های روی یکدگیر حرکت می کنند و اصطحکاک بوجود آمده صدای ناهنجاری را تولید می کند. همچنین این فنر ها نیاز به سرویس و نگه داری دارد.

موارد مصرف: اين نوع از فنرها بيشتر در خودروهای سنگين، وانت بارها، برخی SUV ها (در مورد وانتها و SUV های جديد فقط برای چرخهای عقب استفاده می شود ) و حتی برخی خودروهای سواری قديمی نظير پيکان ديده می شود .

3-1  ميله پيچشی (Torsion Bar)

این فنرها دارای حرکت خاصی هستند که نه مانند فنر های مارپیچ جمع می شوند و نه مانند فنر های تخت خم می شوند. بلکه در مواجه با ضربه به دور خودر می پیچد. دقیقا به مانند چلاندن لباس توسط دو دست که لباس به دو خودرو می پیچید.این فنر ها میله ای به شکل L هستند که از یک طرف به شاسی قفل شده است و طرف دیگر به قسمت متحرک که همان چرخها باشند متصل می گردد.میله پیچی برای تبدیل حرکت عمودی خودرو به پیچشی دارای یک شیار بر روی طول خود هستند

مزایا :میله پیچشی ها علاوه بر اینکه ارزان قیمت هستند نیاز به تعمییر و نگه داری ندارند و قابل تنظیم نیز هستند از این رو وقتی فضای کافی برای استفاده از فنر مارپیچ وجود ندارد از این میله های استفاده می کنند.

معایب. در هر صورت این میله نمی توانند مانند یک فنر مارپیچ ضربه های را جذب کنند از همین رو نرمی و راحتی اینگونه فنر های را نخواهند داشت.

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

4-1فنر بادی(Air Spring)

فنر های هوایی یکی از فناوری هایی است که در برخی از خودروهای مدرن استفاده می شود. این فنر های شامل یک سیلندر پلاستیکی هستند که از هوای فشرده پر شده است. این سیلندر توسط پیستونی  در قسمت پایین به چرخ متصل شده است و در هنگام ضربه هوای فشرده شده حالت فنریت ایجاد می نماید. در زمانی که وزن خودرو افزایش یابد سوپاپ قسمت بالایی باز شده و مقدای هوا از آن خارج می شود و در زمان کاهش وزن دوباره هوای فشرده توسط کمپرسور باد نصب شده بر روی خودرو بدرون سیلندر افزوده خواهد شد.

مزایا: نرمی بسيار بالا مانند غوطه وری در هوا
معايب: پيچيدگی سيستم و قيمت بالای آن
موارد مصرف: برای خودروهای سواری، وانت ها و کاميونهای سبک در حال رايج شدن می باشد.

قابل ذکر است انواع دیگر فنر ها نیز وجود دارد که ما به کاربردی ترین انها اشاره کردیم

2-کمک فنر

سیستم تعلیق بدون کمک فنر معنایی نخواهد داشت زیرا زمانی که باری بر روی خودرو وجود دارد یا خودرو با یک دست انداز مواجه می شود فنر در ابتدا انرژی ضربه و یا بار اضافه را جذب می کند و بلافاصله رها می سازد. این رها سازی دارای انرژی زیادی است که باعث ضربه به بدنه می گردد و بطور ناگهانی بدنه را با بالا پرتاب خواهد کرد. البته این پایان کار نیست چرا که دوباره فنر به پایین آمده و انرژی کمتری را جذب می کند و دوباره رها می سازد و این سیکل آنقدر ادامه می باید تا انرژی بصورت کامل تخلیه شود . در این صورت بدنه خودرو مانند یویو به بالا و پاین می رود. اما آنچه اين مشکل را حل می نمايد چيزی نيست جز کمک فنر؛ کمک فنری که در شرايط مناسب قرار داشته باشد به سيستم تعليق اجازه می دهد تا نوسان به وجود آمده را به يک يا دو سيکل تقليل داده، حرکت بيش از حد را تعديل نموده و وزن وارد بر چرخها را در حالت تعادل و چسبيده به جاده قرار دهد . با کنترل فنر و حرکات سيستم تعليق، اجزاء ديگر سيستم نظير Tie Rod ها نيز در وضعيت درست خود فعاليت خواهند کرد و همين امر تنظيم چرخهارا نيز به صورت ثابت در حالت صحيح خود، نگه می دارد
کمک فنر عموما شامل يک پيستون با سوراخهای ريز می باشد که در درون يک استوانه حاوی سيال هيدروليکی حرکت ميکند، که عبور تحت فشار سيال از سوراخها، منجر به حرکت ملايم پيستون در استوانه می گردد.

3- سیبک (‌ Ball Joint )

در سیستم تعلیق گاهی نیاز است در عین  اتصال محکم گاهی امکان حرکت پچیشی هم باشد.اینجاست که سیبک مورد استفاده قرار می گیرد تا هم اتصال محکم باشد هم امکان چرخش وجود داشته باشد. سیبک در حقیقت از گوی فلزی تو خالی تشکیل شده است که در داخل آن امکان چرخش وجود دارد.

سیبک بعنوان محور چرخشی ، چرخها را به نحوی به سیستم تعلیق متصل می نماید که قابلیت چرخش در زمان پیچاندن فرمان ، همزمان با بالا و پایین رفتن چرخها در دست اندازها ( حرکت سیستم تعلیق ) وجود داشته باشد ، دقیقا بمانند آنچه در محل اتصال پای انسان به لگن وجود دارد . سیبکها که قابلیت ساپورت مقداری از وزن خودرو را نیز دارا هستند ، معمولا از یکسو به طَبَق و از سوی دیگر به متعلقات چرخ متصل می شوند . سیبکها معمولا فقط در محور جلو ، و به سر هر طَبَق دیده می شوند ، البته سیبک هایی هم در اتصالات میل فرمان وجود دارد که کوچکتر از سیبکهای سیستم تعلیق هستند و غالبا توسط عوام با سیبک های سیستم تعلیق اشتباه گرفته می شوند.

اکثر سیبکها نیاز به نگهداری ندارند ، اما در برخی خودروهای قدیمی از سیبکهای گریس خور استفاده شده که باید همزمان با تعویض روغن یا حداکثر هر ۶ ماه یکبار گریس کاری شوند .

4-بوش (‌ Bushe )

بوش هم کارایی نظیر سیبک دارد با این تفاوت که فقط  حرکت در یک جهت امکان پذیر است. بوشها قطعاتی هستند اکثرا از جنس لاستیک طبیعی که برای اتصال بین قطعات متحرک سیستم تعلیق به یکدیگر استفاده می شوند . هدف استفاده از بوشها حذف سر و صدا (Noise ) در حین حرکت ، حذف لرزشها و تحمل مقداری از ضربات وارده به جهت خاصیت الاستیکی می باشد . بوشهای لاستیکی مقاومت خوبی در برابر کشش داشته ، همچنین در دماهای پایین ، بسیار مقاوم می باشند. اما در مکانهایی که بدلیل سرعت حرکت ، دما بالاست ، زود سخت شده و دچار ترکیدگی و شکست می شوند ، در چنین مواردی بهتر است از بوشهای ساخته شده از اورتان ( Urethane ) که مقاومت بیشتری در برابر گرما دارند ، استفاده شود ، البته این نوع بوشها انعطاف پذیری نوع لاستیکی را دارا نبوده و نرمی خودرو و هندلینگ آن را تا حدی تحت تاثیر قرار می دهند.

بوشها در مواردی بعنوان محور (‌ Pivot ) عمل می نمایند ، بدین صورت که دو قسمت فلزی بوسیله یک بوش استوانه ای مانند شکل زیر به یکدیگر متصل شده و در نتیجه حرکتی مانند حرکات مفاصل بدن انسان حاصل می گردد و حرکت سیستم تعلیق با وجود اتصال به شاسی ، با منتقل نمودن کمترین ضربه امکان پذیر می گردد .

5-طبق

طبق قطعه فولادی مستحکی است که از یک طرف با بوش ها شاسی متصل است و از طرف دیگر با سیبک ها به چرخ های متصل شده است.در حقیقت طبق قطعه ای است فلزی که در دو سر دارای بوشهای محوری ( مانند آرنج یا زانوی انسان عمل می کند ) می باشد که از یک سمت به قطعات متحرک سیستم تعلیق و از سمت دیگر به شاسی خودرو متصل می گردد و نقش اتصال شاسی به قطعات سیستم تعلیق را بر عهده دارد .

در برخی موارد طبق ها به شکل حرف A می باشند یعنی در سمتی که به شاسی متصل می شوند دارای دو محور هستند که در این صورت آنها را جناغی ( Wish Bone ) و یا A-Arm می نامند، اما در مواردی که به صورت یکپارچه باشند ، همان نام طَبَق ( Control Arm ) به آنها اطلاق می گردد .

طبق ها بر حسب نوع سیستم تعلیق در هر دو محور جلو و عقب قابل استفاده بوده و باز هم بر حسب نوع سیستم تعلیق ممکن است یک خودرو بدون طَبَق ، با یک طَبَق در هر چرخ یا با دو  طَبَق در هر چرخ ، طراحی شود . محل قرار گیری طَبَق ها ممکن است در نیمه بالا و یا نیمه پایین متعلقات چرخ باشد ؛ که در صورتیکه در قسمت بالا قرار داشته باشد به آن طَبَق بالا و در صورتیکه در قسمت پایین واقع شده باشد به آن طَبَق پایین گفته می شود .

طبق پایین در محور جلوی اکثر خودروهای امروزی دیده می شود ، اما استفاده از طَبَق بالا با گسترش سیستم فنر و کمک فنر یکپارچه ( Strut ) رو به کاهش است .

6- میل تعادل (‌ Stabilizer ، Sway Bar ، Anti Roll Bar)

میل تعادل که مکانیک آن را بعنوان میله موج گیر می شناسند به منظور حفظ تعادل خودرو برای جلوگیری از چپ شدن خودرو در سر پیچ ها مورد استفاده قرار می گیرد. این قطعه بطور معمول در سیستم های تعلیق بکار گرفته می شوند.بعبارتی میله تعادل یک میله فولادی است که در دو سر دارای بوش بوده و غالبا بین دو چرخ یک محور قرار می گیرد و باصطلاح دو چرخ را به یکدیگر متصل می نماید ،‌ میل تعادل معمولا بوسیله دو اتصال محوری ( Pivot ) در دو طرف به شاسی نیز متصل می شود . میله موج گیر به کنترل غلتش اتاق در هنگام دور زدن و پیچیدن یا رانندگی روی سطوح ناهموار کمک می کند. میل موج گیر جلو (شکلهای ۱و ۳ ) نوعی فنر موج گیر است. اینمیل موج گیر معمولا بین دو طبق پایین نصب می شود. وقتی خودرو پیچی را طی می کند، اتاق به طرف بیرون پیچ متمایل می شود. در نتیجه این تمایل، طبقهای پایین در جهت مخالف حرکت می کنند و میل موج گیر را می پیچانند اما میل موج گیر در برابر پیچش مقاومت می کند. این عمل سبب سفت شدن سیستم تعلیق در هنگام پیچیدن خودرو می شود، در نتیجه اتاق خودرو کمتر کج می شود یا غلتش پیدا می کند .

7- استرات (Strut )

زمانی که کمک فنر در درون فنر لول قرار گیرد به این ترکیب اصطلاحا Strut گفته می شود . البته این ترکیب قرارگیری کمک و کمک فنر همیشه Strut خوانده نمی شود ، بلکه تنها زمانی ، ترکیب کمک فنر قرار گرفته درون فنر را Strut می نامند که این دو علاوه بر انجام وظایف اصلی خود ،با حذف سیبک و طَبَق بالا ، نقش یک رابط را نیز مابین سیستم تعلیق و شاسی ایفا نمایند.این سیستم رکن اصلی سیستم های McPherson ( نوعی سیستم تعلیق است ) محسوب می شود و بیشتر هم در همین سیستم ،  دیده می شود .