ضربه گیر
تا زمانی که خودرویی فاقد یک ساختار تقلیل دهنده نیرو باشد، فنر آن، انرژی را که از یک دست انداز جذب کرده، به صورت و آهنگ کنترل نشده ای پخش کرده و رها می سازد. فنر در بسامد طبیعی خود باز و بسته می شود تا جایی که همه انرژی را که جذب کرده، از دست بدهد. تعلیقی که تنها بر اساس فنرها طراحی و ساخته شده باشد، سواری بسیار پرتحرک و بسته به نوع زمین، خودرویی غیرقابل کنترل را به وجود می آورد.
در تعریف ضربه گیر، یا کمک فنر، باید گفت "وسیله ای برای کنترل حرکات نامطلوب فنر در طی فرآیند تقلیل." کمک ها، کار تقلیل نیروی حرکات لرزشی را بر عهده دارند، بدین صورت که انرژی جنبشی (حرکت تعلیق) به انرژی گرمایی تبدیل می شود، و انرژی گرمایی نیز در سیّال روغنی (هیدرولیکی) از بین می رود. برای درک بهتر طرز کار آن، به درون یک کمک فنر نگاهی می اندازیم تا ساختار و عملکردش را بهتر ببینیم.
برای مشاهده عکس در اندازه واقعی بر روی نواربار کلیک کنید.
کمک، اساساً یک پمپ روغن است که مابین بدنه خودرو و چرخ های آن قرار گرفته است. سر بالایی آن به بدنه (که همان وزن معلق باشد) و سر پایینی اش به اکسل، نزدیک چرخ (که همان وزن نامعلق باشد)، اتصال دارد. در یک طرح دو لوله ای، که یکی از رایج ترین انواع کمک ها می باشد، سر بالایی (از داخل) به یک میل پیستون متصل است، که آن نیز خود به یک پیستون اتصال دارد، که در نهایت پیستون در لوله ای حاوی سیّال روغنی قرار دارد. لوله ی داخلی را لوله فشار و لوله ی خارجی را لوله ذخیره (محافظ) می نامند. لوله ذخیره، سیال روغنی مازاد را ذخیره می کند.
هنگامی که چرخ خودرو با دست اندازی در جاده برخورد می کند و باعث باز و بسته شدن فنر می شود، انرژی فنر از طریق سر بالایی کمک به آن منتقل می گردد، و سپس به میل پیستون و در نهایت به پیستون می رسد. منافذی که بر روی پیستون وجود دارند، به سیّال اجازه گذر از خود را می دهند و می گذارند تا در حین حرکت پیستون به سمت بالا و پایین، درلوله فشار جریان داشته یاشد. به علت اندازه نسبتاً ریز سوراخ ها، تحت فشار بالا، تنها مقدار کمی روغن از آنها درز می کند. این عمل، حرکت پیستون و در نتیجه حرکت فنر را کند می سازد.
کمک فنرها در دو گردش کار می کنند – گردش تراکم و گردش بسط (یا کشش). گردش تراکم هنگامی اتفاق می افتد که پیستون به سمت پایین حرکت کرده و سیال روغنی را در محفظه زیر پیستون متراکم می کند. گردش بسط در زمان حرکت پیستون به سمت بالای لوله ی فشار رخ می دهد که سبب متراکم شدن سیّال، در قسمت بالای پیستون می گردد. یک خودروی معمولی و یا یک کامیونت، در طول گردش بسط نسبت به گردش تراکم مقاومت بیشتری نشان خواهد داد. با در نظر گرفتن این مطلب، در می یابیم که گردش تراکم، حرکت وزن نامعلق خودرو را کنترل می نماید؛ در حالی که دور بسط، کار دشوارتری را بر عهده دارد: کنترل وزن معلق.
همه کمک های جدید، نسبت به سرعت حساس هستند – هر چه تعلیق سریع تر حرکت کند، کمک، مقاومت بیشتری را از خود نشان می دهد. این، کمک ها را قادر می سازد تا با شرایط جاده هماهنگ شده و همه تکان های نامطلوب ناشی از حرکت یک خودرو را، از قبیل پرش، موج، شیرجه ترمز و یا نشست شتاب، کنترل نماید.
ستون-پایه و میل موج گیر
سیستم رایج دیگر برای تقلیل نیرو، ستون و پایه (استرات) نام دارد: اصولاً کمکی که درون فنر قرار دارد. ستون-پایه ها دو کار انجام می دهند: روند تقلیل نیرو را اعمال می کنند، نظیر کمک ها؛ و برای سیستم تعلیق خودرو پشتیبانی ساختاری فراهم می آورند. بدان معنا که ستون-پایه ها وزن بیشتری را نسبت به کمک ها انتقال می دهند؛ که شامل وزن خودرو نمی شود – آنها تنها سرعتی را که وزن در آن منتقل می شود کنترل می نمایند، نه خود وزن را.
برای مشاهده عکس در اندازه واقعی بر روی نواربار کلیک کنید.
به دلیل ارتباط زیاد کمک ها و ستون-پایه ها با کنترل خودرو، آنها را می توان به عنوان مشخصه های اصلی امنیتی به حساب آورد. ستون-پایه ها و کمک های کار کرده، ممکن است اجازه انتقال وزن از طرفی به طرف دیگر و از جلو به عقب را دهند. این کار توانایی لاستیک را برای چسبیدن به جاده کاهش می دهد، و البته به همان میزان از دست فرمان (قدرت کنترل خودرو) و کارائی ترمز می کاهد.
میل موج گیرها (همچنین با نام میل پیچ گیر) همراه با کمک ها یا ستون-پایه ها استفاده می شوند تا به خودروی در حال حرکت، استقامت بیشتری دهند. میل موج گیر، میله ای است فلزی که کلّ اکسل را در بر می گیرد و به صورت موثری دو طرف تعلیق را به یکدیگر متصل می گرداند.
هنگامی که تعلیق در یک چرخ، بالا وپایین می رود، میل موج گیر حرکت را به چرخ دیگر انتقال می دهد. این کار باعث ایجاد یک سواری یک سطح تر شده و موج خودرو را کاهش می دهد. به خصوص، هنگامی که خودرو در حال دور زدن می باشد، میل موج گیر، با موج خودرو بر سیستم تعلیق درگیر می شود. به همین خاطر، تقریباً همه خودروهای امروزی دارای میل موج گیر، به عنوان تجهیزات استاندارد می باشند. هرچند اگر خودرویی فاقد این مزیت باشد، با استفاده از کیت ها به راحتی می توان آن را، در هر زمانی نصب نمود.
انواع سیستم های تعلیق
تا به اینجا، مبحث ما بر سر این بود که فنرها و کمک ها چگونه بر روی چرخ ها عمل می کنند. ولی چهار چرخ خودرو با یکدیگر در دو نظام مستقل کار می کنند – دو چرخ متصل به اکسل جلویی و دو چرخ متصل به اکسل عقب. این بدان معناست که یک خودرو می تواند دو نوع متفاوت از سیستم تعلیق در جلو و عقب داشته باشد و معمولاً بدین گونه است. بیشتر بدین بستگی دارد که دو چرخ توسط اکسلی یک تکه متصل گردیده اند، یا به صورت مستقل در حرکت اند. حالت اولی به نام سیستم یکپارچه شناخته شده، و دومی را نیز با نام سیستم جداگانه می شناسند.
سیستم تعلیق یکپارچه جلویی، دارای یک اکسل جلو است که دو چرخ را به هم متصل می کند. اساساً همانند یک میله محکم است که در قسمت زیرین جلویی خودرو قرار داشته و در جایش به وسیله فنرهای تخت و کمک ها محکم شده است. این سیستم به طور معمول در کامیون ها و خودروهای باری، استفاده می شود. و سال هاست که در عمده خودروهای سواری به کار گرفته نمی شود.
در یک سیستم تعلیق یکپارچه جلویی، چرخ های جلویی اجازه حرکت به صورت مستقل دارند. ستون-پایه مک فِرسُن (MacPherson) که توسط شخص وی، از شرکت جنرال موتورز در سال 1947 گسترش پیدا کرد، پر کاربرد ترین سیستم تعلیق جلویی می باشد، به خصوص در خودروهای منطقه ی اروپا.
برای مشاهده عکس در اندازه واقعی بر روی نواربار کلیک کنید.
ستون-پایه مک فرسن، کمک و فنر پیچشی را ترکیب کرده و به صورت یک واحد در می آورد. این عمل، سیستم تعلیق فشرده تر وسبک تری را برای خودروهای دیفرانسیل جلو فراهم می آورد.
سیستم تعلیق دو جناغی (همچنین بازوی A شکل) نوع دیگر معمول سیستم تعلیق جداگانه جلویی است.
در حالی که پیکربندی های بسیار گوناگونی وجود دارد، این طراحی به طور خاص برای حفظ چرخ، از دو بازوی جناغ شکل استفاده می کند. هر جناغ، که دارای دو محل اتصال به شاسی و یکی به چرخ می باشد، یک کمک و فنر پیچشی را برای جذب لرزش ها، حمل می کند. سیستم های تعلیق دو جناغی اجازه کنترل بیشتری را روی زاویه تمایل چرخ می دهند و آن، زاویه ای است که چرخ به خارج یا داخل تمایل پیدا می کند. آنها همچنین کمک به حداقل رسانیدن پیچ یا موج می کنند و احساس هدایت مطمئن تری را فراهم می نمایند. به خاطر همین مشخصات، به طور معمول از سیستم های تعلیق دوجناغی بر چرخ های جلویی خودروهای بزرگتر استفاده می شود.
حال نگاهی به سیستم های تعلیق عقب می اندازیم.
اگر یک اکسل یک تکه، چرخ های عقب خودرو را به هم متصل نماید، آنگاه به طور معمول، خودرو دارای سیستم تعلیق بسیار ساده ای می باشد – بر پایه یک فنر تخت یا پیچشی. در طرح اولی، فنرهای تخت مستقیماً به اکسل فرمان می چسبند. دو سر فنرهای تخت به صورت مستقیم به شاسی اتصال پیدا می کند، و کمک، به اتصالی که فنر را به بدنه نگاه می دارد، وصل می گردد. سالیان متمادی، تولید کنندگان خودروهای آمریکایی، استفاده از این طرح را به خاطر سادگی اش ترجیح می دادند.
همان طرح پایه با جایگزینی فنرهای پیچشی به جای تختی نیز به دست می آید. در این حالت، فنر و کمک می توانند به صورت یکپارچه و یا جدا از هم به کار گرفته شوند. هنگامی که جدا از هم باشند، می توان از فنرهای کوچکتری استفاده نمود تا سیستم تعلیق، فضای کمتری را اشغال نماید.
اگر هر دو سیستم عقب و جلو، جداگانه باشند آنگاه تمامی چرخ ها به صورت جداگانه به بدنه اتصال و جهش می یابند. و در نتیجه آگهی های بازرگانی خودرو، آن را "سیستم تعلیق چهار چرخ مستقل" می نامند. هر سیستم تعلیقی که بتوان در جلو به کار گرفت، و همینطور مدل های سیستم جداگانه جلویی که در قبل بدانها اشاره گردید، در عقب نیز به کار گرفته می شود. البته در عقب خودرو نظام هدایت (سیستمی که شامل چرخ دنده جناغی بوده و چرخ ها را قادر می سازد تا از جهتی به جهت دیگر گردش یابند) غایب است. این بدان معنی است که تعلیق های جداگانه عقب را می توان نسخ ساده شده جلویی ها دانست، اگر چه قسمت های اصلی به قوت خویش باقی می مانند.
تا زمانی که خودرویی فاقد یک ساختار تقلیل دهنده نیرو باشد، فنر آن، انرژی را که از یک دست انداز جذب کرده، به صورت و آهنگ کنترل نشده ای پخش کرده و رها می سازد. فنر در بسامد طبیعی خود باز و بسته می شود تا جایی که همه انرژی را که جذب کرده، از دست بدهد. تعلیقی که تنها بر اساس فنرها طراحی و ساخته شده باشد، سواری بسیار پرتحرک و بسته به نوع زمین، خودرویی غیرقابل کنترل را به وجود می آورد.
در تعریف ضربه گیر، یا کمک فنر، باید گفت "وسیله ای برای کنترل حرکات نامطلوب فنر در طی فرآیند تقلیل." کمک ها، کار تقلیل نیروی حرکات لرزشی را بر عهده دارند، بدین صورت که انرژی جنبشی (حرکت تعلیق) به انرژی گرمایی تبدیل می شود، و انرژی گرمایی نیز در سیّال روغنی (هیدرولیکی) از بین می رود. برای درک بهتر طرز کار آن، به درون یک کمک فنر نگاهی می اندازیم تا ساختار و عملکردش را بهتر ببینیم.
کمک، اساساً یک پمپ روغن است که مابین بدنه خودرو و چرخ های آن قرار گرفته است. سر بالایی آن به بدنه (که همان وزن معلق باشد) و سر پایینی اش به اکسل، نزدیک چرخ (که همان وزن نامعلق باشد)، اتصال دارد. در یک طرح دو لوله ای، که یکی از رایج ترین انواع کمک ها می باشد، سر بالایی (از داخل) به یک میل پیستون متصل است، که آن نیز خود به یک پیستون اتصال دارد، که در نهایت پیستون در لوله ای حاوی سیّال روغنی قرار دارد. لوله ی داخلی را لوله فشار و لوله ی خارجی را لوله ذخیره (محافظ) می نامند. لوله ذخیره، سیال روغنی مازاد را ذخیره می کند.
هنگامی که چرخ خودرو با دست اندازی در جاده برخورد می کند و باعث باز و بسته شدن فنر می شود، انرژی فنر از طریق سر بالایی کمک به آن منتقل می گردد، و سپس به میل پیستون و در نهایت به پیستون می رسد. منافذی که بر روی پیستون وجود دارند، به سیّال اجازه گذر از خود را می دهند و می گذارند تا در حین حرکت پیستون به سمت بالا و پایین، درلوله فشار جریان داشته یاشد. به علت اندازه نسبتاً ریز سوراخ ها، تحت فشار بالا، تنها مقدار کمی روغن از آنها درز می کند. این عمل، حرکت پیستون و در نتیجه حرکت فنر را کند می سازد.
کمک فنرها در دو گردش کار می کنند – گردش تراکم و گردش بسط (یا کشش). گردش تراکم هنگامی اتفاق می افتد که پیستون به سمت پایین حرکت کرده و سیال روغنی را در محفظه زیر پیستون متراکم می کند. گردش بسط در زمان حرکت پیستون به سمت بالای لوله ی فشار رخ می دهد که سبب متراکم شدن سیّال، در قسمت بالای پیستون می گردد. یک خودروی معمولی و یا یک کامیونت، در طول گردش بسط نسبت به گردش تراکم مقاومت بیشتری نشان خواهد داد. با در نظر گرفتن این مطلب، در می یابیم که گردش تراکم، حرکت وزن نامعلق خودرو را کنترل می نماید؛ در حالی که دور بسط، کار دشوارتری را بر عهده دارد: کنترل وزن معلق.
همه کمک های جدید، نسبت به سرعت حساس هستند – هر چه تعلیق سریع تر حرکت کند، کمک، مقاومت بیشتری را از خود نشان می دهد. این، کمک ها را قادر می سازد تا با شرایط جاده هماهنگ شده و همه تکان های نامطلوب ناشی از حرکت یک خودرو را، از قبیل پرش، موج، شیرجه ترمز و یا نشست شتاب، کنترل نماید.
ستون-پایه و میل موج گیر
سیستم رایج دیگر برای تقلیل نیرو، ستون و پایه (استرات) نام دارد: اصولاً کمکی که درون فنر قرار دارد. ستون-پایه ها دو کار انجام می دهند: روند تقلیل نیرو را اعمال می کنند، نظیر کمک ها؛ و برای سیستم تعلیق خودرو پشتیبانی ساختاری فراهم می آورند. بدان معنا که ستون-پایه ها وزن بیشتری را نسبت به کمک ها انتقال می دهند؛ که شامل وزن خودرو نمی شود – آنها تنها سرعتی را که وزن در آن منتقل می شود کنترل می نمایند، نه خود وزن را.
به دلیل ارتباط زیاد کمک ها و ستون-پایه ها با کنترل خودرو، آنها را می توان به عنوان مشخصه های اصلی امنیتی به حساب آورد. ستون-پایه ها و کمک های کار کرده، ممکن است اجازه انتقال وزن از طرفی به طرف دیگر و از جلو به عقب را دهند. این کار توانایی لاستیک را برای چسبیدن به جاده کاهش می دهد، و البته به همان میزان از دست فرمان (قدرت کنترل خودرو) و کارائی ترمز می کاهد.
میل موج گیرها (همچنین با نام میل پیچ گیر) همراه با کمک ها یا ستون-پایه ها استفاده می شوند تا به خودروی در حال حرکت، استقامت بیشتری دهند. میل موج گیر، میله ای است فلزی که کلّ اکسل را در بر می گیرد و به صورت موثری دو طرف تعلیق را به یکدیگر متصل می گرداند.
هنگامی که تعلیق در یک چرخ، بالا وپایین می رود، میل موج گیر حرکت را به چرخ دیگر انتقال می دهد. این کار باعث ایجاد یک سواری یک سطح تر شده و موج خودرو را کاهش می دهد. به خصوص، هنگامی که خودرو در حال دور زدن می باشد، میل موج گیر، با موج خودرو بر سیستم تعلیق درگیر می شود. به همین خاطر، تقریباً همه خودروهای امروزی دارای میل موج گیر، به عنوان تجهیزات استاندارد می باشند. هرچند اگر خودرویی فاقد این مزیت باشد، با استفاده از کیت ها به راحتی می توان آن را، در هر زمانی نصب نمود.
انواع سیستم های تعلیق
تا به اینجا، مبحث ما بر سر این بود که فنرها و کمک ها چگونه بر روی چرخ ها عمل می کنند. ولی چهار چرخ خودرو با یکدیگر در دو نظام مستقل کار می کنند – دو چرخ متصل به اکسل جلویی و دو چرخ متصل به اکسل عقب. این بدان معناست که یک خودرو می تواند دو نوع متفاوت از سیستم تعلیق در جلو و عقب داشته باشد و معمولاً بدین گونه است. بیشتر بدین بستگی دارد که دو چرخ توسط اکسلی یک تکه متصل گردیده اند، یا به صورت مستقل در حرکت اند. حالت اولی به نام سیستم یکپارچه شناخته شده، و دومی را نیز با نام سیستم جداگانه می شناسند.
سیستم تعلیق یکپارچه جلویی، دارای یک اکسل جلو است که دو چرخ را به هم متصل می کند. اساساً همانند یک میله محکم است که در قسمت زیرین جلویی خودرو قرار داشته و در جایش به وسیله فنرهای تخت و کمک ها محکم شده است. این سیستم به طور معمول در کامیون ها و خودروهای باری، استفاده می شود. و سال هاست که در عمده خودروهای سواری به کار گرفته نمی شود.
در یک سیستم تعلیق یکپارچه جلویی، چرخ های جلویی اجازه حرکت به صورت مستقل دارند. ستون-پایه مک فِرسُن (MacPherson) که توسط شخص وی، از شرکت جنرال موتورز در سال 1947 گسترش پیدا کرد، پر کاربرد ترین سیستم تعلیق جلویی می باشد، به خصوص در خودروهای منطقه ی اروپا.
ستون-پایه مک فرسن، کمک و فنر پیچشی را ترکیب کرده و به صورت یک واحد در می آورد. این عمل، سیستم تعلیق فشرده تر وسبک تری را برای خودروهای دیفرانسیل جلو فراهم می آورد.
سیستم تعلیق دو جناغی (همچنین بازوی A شکل) نوع دیگر معمول سیستم تعلیق جداگانه جلویی است.
در حالی که پیکربندی های بسیار گوناگونی وجود دارد، این طراحی به طور خاص برای حفظ چرخ، از دو بازوی جناغ شکل استفاده می کند. هر جناغ، که دارای دو محل اتصال به شاسی و یکی به چرخ می باشد، یک کمک و فنر پیچشی را برای جذب لرزش ها، حمل می کند. سیستم های تعلیق دو جناغی اجازه کنترل بیشتری را روی زاویه تمایل چرخ می دهند و آن، زاویه ای است که چرخ به خارج یا داخل تمایل پیدا می کند. آنها همچنین کمک به حداقل رسانیدن پیچ یا موج می کنند و احساس هدایت مطمئن تری را فراهم می نمایند. به خاطر همین مشخصات، به طور معمول از سیستم های تعلیق دوجناغی بر چرخ های جلویی خودروهای بزرگتر استفاده می شود.
حال نگاهی به سیستم های تعلیق عقب می اندازیم.
اگر یک اکسل یک تکه، چرخ های عقب خودرو را به هم متصل نماید، آنگاه به طور معمول، خودرو دارای سیستم تعلیق بسیار ساده ای می باشد – بر پایه یک فنر تخت یا پیچشی. در طرح اولی، فنرهای تخت مستقیماً به اکسل فرمان می چسبند. دو سر فنرهای تخت به صورت مستقیم به شاسی اتصال پیدا می کند، و کمک، به اتصالی که فنر را به بدنه نگاه می دارد، وصل می گردد. سالیان متمادی، تولید کنندگان خودروهای آمریکایی، استفاده از این طرح را به خاطر سادگی اش ترجیح می دادند.
همان طرح پایه با جایگزینی فنرهای پیچشی به جای تختی نیز به دست می آید. در این حالت، فنر و کمک می توانند به صورت یکپارچه و یا جدا از هم به کار گرفته شوند. هنگامی که جدا از هم باشند، می توان از فنرهای کوچکتری استفاده نمود تا سیستم تعلیق، فضای کمتری را اشغال نماید.
اگر هر دو سیستم عقب و جلو، جداگانه باشند آنگاه تمامی چرخ ها به صورت جداگانه به بدنه اتصال و جهش می یابند. و در نتیجه آگهی های بازرگانی خودرو، آن را "سیستم تعلیق چهار چرخ مستقل" می نامند. هر سیستم تعلیقی که بتوان در جلو به کار گرفت، و همینطور مدل های سیستم جداگانه جلویی که در قبل بدانها اشاره گردید، در عقب نیز به کار گرفته می شود. البته در عقب خودرو نظام هدایت (سیستمی که شامل چرخ دنده جناغی بوده و چرخ ها را قادر می سازد تا از جهتی به جهت دیگر گردش یابند) غایب است. این بدان معنی است که تعلیق های جداگانه عقب را می توان نسخ ساده شده جلویی ها دانست، اگر چه قسمت های اصلی به قوت خویش باقی می مانند.
