سیستم تعلیق خودرو چیست؟
تصور کنید که برای یک رانندگی طولانی می‌روید، و هر دست‌اندازی در جاده باعث می‌شود که ماشین در هوا پرواز کند و سپس به زمین برخورد کند. خیلی ناخوشایند به نظر می رسد، اینطور نیست؟ اینجاست که سیستم تعلیق شما وارد عمل می شود. اگر کنجکاو هستید و مدام می‌پرسید سیستم تعلیق خودرو چیست این مقاله برای شماست.
وقتی مردم به عملکرد خودرو فکر می کنند، معمولاً به اسب بخار، گشتاور و شتاب صفر تا ۱۰۰ فکر می کنند. اما اگر راننده نتواند ماشین را کنترل کند، تمام نیروی تولید شده توسط یک موتور پیستونی بی فایده است. به همین دلیل مهندسان خودرو تقریباً به محض تسلط بر موتور احتراق داخلی چهار زمانه توجه خود را به سیستم تعلیق معطوف کردند.
وظیفه سیستم تعلیق خودرو به حداکثر رساندن اصطکاک بین لاستیک ها و سطح جاده، ایجاد ثبات فرمان با هندلینگ خوب و اطمینان از راحتی سرنشینان است. در این مقاله، نحوه عملکرد سیستم تعلیق خودرو، چگونگی تکامل آنها در طول سال ها و طراحی سیستم تعلیق در آینده را بررسی خواهیم کرد.
ممکن است تعجب کنید که سیستم تعلیق خودرو نسبتاً آسان کار می کند، اما پیچیده تر و سخت تر از آن چیزی است که به نظر می رسد. نه تنها رانندگی راحتی برای شما فراهم می کند، بلکه برای ایمنی شما و خودرو نیز بسیار مهم است.
شاسی خودرو توسط فنرها، کمک فنرها و محورها به چرخ های جلو و عقب متصل می شود. سیستم تعلیق به تمام قطعاتی اطلاق می شود که با هم کار می کنند تا از قطعات در برابر ضربه محافظت کنند. فنرها شاسی خودرو را به صورت غیر مستقیم به محورها متصل می کنند. این کار برای محافظت از بدنه وسیله نقلیه در برابر شوک های جاده ای ناشی از جهش، زمین خوردن، غلتیدن یا تاب خوردن انجام می شود.
پیشنهاد می کنیم مقاله مربوط به فشار باد لاستیک ها را مطالعه کنید.
عملکرد سیستم تعلیق خودرو چگونه است؟
برای اینکه به طور کامل بفهمید سیستم تعلیق شما چه می کند، باید درک کنید که اگر خودروی شما این سیستم را نداشت چه اتفاقی می افتاد.
هنگامی که در جاده رانندگی می کنید، لاستیک های ماشین شما به طور طبیعی بر روی نواقص و دست اندازهاهای مختلف می چرخند. این ضربه‌ها با چرخ‌های خودروی شما تعامل دارند و هر بار نیرو وارد می‌کنند. قوانین فیزیک حکم می کند که هر نیرویی که بر یک جسم وارد می شود دارای قدرت و جهت است.
هنگامی که با یک دست انداز در جاده مواجه می شوید، چرخ شما را مجبور می کند تا با زاویه عمود (عمودی نسبت به سطح جاده) به سمت بالا و پایین حرکت کند. البته، برآمدگی های کوچک انرژی جنبشی عمودی زیادی را به ماشین شما منتقل نمی کنند. اما دست اندازهای بزرگتر جاده یا نقص سطح می تواند مقدار زیادی انرژی را منتقل کند.
وقتی چرخ های ماشین شما به یک دست انداز برخورد می کند، ماشین شما انرژی دریافت می کند و به سمت بالا یا پایین تکان می خورد.
اگر سیستم تعلیق نداشتید، تمام آن انرژی به قاب ماشین شما منتقل می شد. این نوع انتقال انرژی می تواند در بهترین حالت، سواری را ناخوشایند کند. علاوه بر این، ماشین شما ممکن است به طور فرضی چسبندگی خود را در جاده از دست بدهد و باعث شود چرخ‌ها به بالا بپرند و سپس به سطح جاده برگردند.
در اصطلاح عامیانه، تعلیق چیزی است که یک جسم را در هوا معلق نگه می دارد. مانند وقتی که در یک گهواره می‌خوابید و از لرزش و شوک زمین محافظت می‌شوید. دلیل اینکه خودروها از این سیستم گسترده استفاده می کنند کاملاً واضح است. باید اصطکاک و انرژی های وارد شده از زمین به حداقل برسد.
اگر سیستم تعلیق وجود نداشته باشد، هر سنگریزه و دست انداز کوچک جاده روی ماشین تأثیر می گذارد و باعث ایجاد سواری ناخوشایندی خواهد بود. به صورت ساده طرز کار سیستم تعلیق به این صورت است.
جدا از جذب نیروی اصطکاک، گرانش و ضربه از زمین، به حفظ تماس لاستیک ها با سطح جاده نیز کمک می کند. برخلاف ماشین‌های اسباب بازی، چرخ‌ها در یک خودرو واقعی به طور مستقیم به بدنه وصل نیستند. چراکه اتصال مستقیم این دو بخش به یکدیگر موجب انتقال سریع لرزش و نیروی چرخ‌ها به بدنه خودرو می‌شود. بنابراین بین بدنه و چرخ‌ها مجموعه‌ای از قطعات قرار دارند که با نام سیستم تعلیق خودرو (Car suspension system) شناخته می‌شوند. به بیان ساده، سیستم تعلیق مانع تکان خوردن بدنه خودرو در مسیرهای پر دست انداز می‌شود.
جالب این است که اگر سیستم تعلیق وجود نداشت چرخ‌ها نمی توانستند همیشه به سطح جاده بچسبند و مانند ماشین‌های اسباب بازی به هوا بلند می‌شدند. بنابراین، سیستم تعلیق تضمین میکند که چرخ‌ها در تمام مدت رانندگی به سطح جاده چسبیده‌اند و خودرو تعادل خود را از دست نمی دهد. از آنجایی که این لاستیک ها هستند که در تماس مستقیم با جاده هستند، محور و چرخ های خودرو به سیستم تعلیق متصل می شوند. این بدان معنی است که هر ضربه و لرزش از طریق سیستم تعلیق عبور می کند که ضربه را بیشتر کاهش می دهد.
برای توضیح بهتر، مکانیزم فنری سیستم تعلیق مدرن، هر زمان که در هوا باشد، چرخ را به سمت زمین هل می دهد. بنابراین هنگامی که خودروی شما به سرعت گیر برخورد می کند، برای لحظه ای از زمین خارج می شود و سیستم تعلیق آن را به سمت زمین می راند تا ارتباط با جاده را دوباره برقرار کند. به همین ترتیب، هنگامی که یک چرخش تند انجام می دهید، چرخ های داخلی از روی زمین بلند می شوند. در غیاب سیستم تعلیق، ماشین شما واژگون می شود. اما مکانیزم فنری خودرو را به زمین بازمی گرداند.
در واقع، اگر همه ی جاده‌ها صاف و هموار بود نیاز به وجود این سیستم در خودرو نبود. امّا همه ی جاده‌ها در هر کجای دنیا دارای ناهمواری‌هایی هستند که می‌توانند با چرخ‌های خودرو تعامل داشته باشند. این ناهمواری‌ها و نواقص جاده‌ای هستند که باعث وارد شدن نیروهای زیادی به چرخ‌های خودرو می‌شوند و چون میزان نیرو در تمام چهار چرخ به یک اندازه و در یک جهت است باعث می‌شود در یک نقص جاده‌ای یا کوچکترین دست انداز چرخ‌ها به سمت بالا و پایین حرکت کنند.
وظیفه سیستم های تعلیق خودرو
سیستم تعلیق خودرو به طور کلی دو وظیفهٔ مهم را برعهده دارد، یکی کیفیت سواری دادن و دیگری قابلیت هدایت و کنترل، که این دو مرتباً در تضاد با یکدیگرند.
اما اگر بخواهیم به صورت کاملا جزئی وطایف اصلی این سیستم را بررسی کنیم باید بگوییم که وظایف آن عبارت است از:
- تحمل وزن خودرو
- جذب ضربات وارده و تبدیل آن ها به ارتعاش
- حفظ هندسه سیستم فرمان و موقعیت چرخ ها
- افزایش قابلیت فرمان پذیری خودرو
- افزایش میزان پایداری خودرو
- حفظ تماس چرخ ها با سطح جاده
- حفظ ارتفاع مناسب خودرو
- حفظ جهت حرکت وسیله نقلیه
- حفظ چسبندگی محکم در جاده هنگام رانندگی، پیچیدن یا ترمز کردن.
سیستم تعلیق خودرو چگونه کار می کند؟
در مطالب بالا نحوه عملکرد سیستم تعلیق خودرو توضیح داده شد. در ادامه نحوه کار این سیستم را توضیح می دهیم.
سیستم تعلیق مدرن خودرو به شکلی هوشمندانه طراحی شده است که هر چرخ و محور به طور مستقل به حالت تعلیق درآمده است. این بدان معناست که اگر یکی از چرخ ها از زمین جدا شود، سه چرخ دیگر در جای خود باقی می مانند. این به عنوان تعلیق مستقل شناخته می شود.
اگر هر چرخ سیستم تعلیق خاص خود را نداشت، هنگامی که یک چرخ بالا می‌رفت، چرخ دیگر در همان سمت نیز بالا می‌رفت که می‌تواند ماشین را به واژگونی سوق دهد.
در ویدیو زیر روش کار سیستم تعلیق خودرو گفته شده است.
انواع سیستم های تعلیق خودرو
سیستم های تعلیق خودرو را می توان به مدل های مختلفی دسته بندی کرد. مثلا می توان آن را به محل قرار گرفتن آن بر روی محور های عقب یا جلو دسته بندی کرد و یا می توان آن ها را از نظر نحوه حرکت به دو دسته ی محرک و ثابت تقسیم بندی کرد. اما سیستم های تعلیق به دو دسته اصلی تقسیم می شود:
- سیستم های تعلیق مستقل
سیستم های تعلیق مستقل به این معنا می باشد که تمام اجزا این سیستم به صورت یکپارچه و بدون اینکه به سیستم دیگری وابسته باشد عمل می کند.
سیستم تعلیق مستقل تا حد زیادی در خودروهای مدرن تولید شده استفاده می شود. طراحی مستقل به هر چرخ کمک می کند تا به طور جداگانه حرکت کند و با کمک فنرها و فنرهای پیچ شده در یک انتهای قاب بالا و پایین بیاید. - سیستم های تعلیق وابسته
در سیستم های تعلیق وابسته علاوه بر سیستم تعلیق که مربوط به اجزای مکانیکی و فنی سیستم های تعلیق می شوند، از اجزای کمکی دیگری نیاز استفاده می شود تا نوسانات وارد شده را به مراتب کمتر به اتاق خودرو کنترل کند.
این طراحی دو مشکل اساسی دارد. اول، این است که تایرها وابسته به یکدیگر حرکت می کنند. این باعث می‌شود تمرکز لاستیک‌ها برای حفظ زاویه یکسان نسبت به یکدیگر، به جای نگه داشتن چرخ‌ها روی زمین، تغییر کند. کشش لاستیک ها، کار با ماشین را دشوار می کند.
علائم خرابی سیستم تعلیق خودرو
فرسودگی و عملکرد نادرست سیستم تعلیق به‌ویژه کمک فنرها با نشانه‌های واضحی همراه است که به ترتیب عبارت‌اند از:
- نزدیک شدن کف خودرو به سطح جاده
- شنیده شدن صدای زیاد هنگام عبور از روی موانع و دست‌اندازها
- کج شدن بدنه خودرو به سمت داخل پیچ هنگام دور زدن
- جهش و پرتاب شدن خودرو به سمت جلو هنگام ترمزهای ناگهانی
همچنین سیستم های تعلیق قطعا دچار مشکلاتی ناخواسته خواهندشد. سیستم های تعلیقی که ایده آل نبوده و به صورت مناسب به کارگرفته نشده اند، ممکن است مشکلات زیر را به وجود بیاورند:
- چرخیدن خودرو بدون کنترل راننده
زمانی که از روی یک سرعتگیر عبور میکنید و خودرو بدون کنترل شما به سمت راست و یا چپ میچرخد، نشان از تنظیم ضعیف سیستم تعلیق در خودرو شما دارد. - چرخیدن بیش از اندازه خودرو در هنگام چرخاندن فرمان
معمولا زمانی که چرخ های عقب قدرت اصطکاکی و کشش خود را از دست بدهند، تغییراتی در وزن توزیع شده به وجود خواهد آمد. - چرخیدن کمتر از میزان دلخواه در هنگام چرخاندن فرمان
معمولا زمانی که چرخ های جلو قدرت اصطکاکی و کشش خود را از دست بدهند، تغییراتی در وزن توزیع شده به وجود خواهد آمد.
موارد ۲و۳ در جاده های لغزنده، وضعیتی به مراتب بدتر را خواهند داشت.
اجزای اصلی سیستم تعلیق خودرو
سیستم تعلیق خودرو بخشی از شاسی خودرو است که شامل سیستم‌های مهمی که در زیر بدنه خودرو قرار دارند می‌باشد. این سیستم‌ها عبارتند از:
- فریم یا شاسی: شاسی یک چارچوب است که مانند استخوان بندی انسان است. سیستم تعلیق بر روی این فریم قرار می‌گیرد. این فریم می‌تواند با تحمّل وزن سیستم تعلیق و دیگر قطعات اصلی ایفای نقش کند.
- سیستم تعلیق: همان طور که گفته شد این سیستم تحمل وزن سیستم تعلیق و جذب ارتعاشات ایجاد شده در عبور از دست اندازها و حفظ تماس لاستیک و جاده می‌باشد.
- سیستم فرمان: از سیستم فرمان بای تغییر مسیر استفاده می‌شود. این سیستم نقش مهمی را با تبدیل نیرو دورانیفرمان به نیروی افقی روی چرخ‌های جلو در خودرو ایفا میکند.
- لاستیک و چرخ‌ها: اجزایی مهم که بدون وجود آنها خودرو قادر به حرکت نخواهد بود. این قطعات با دریافت نیروی لازم حرکت وسیله نقلیه را میسر می‌سازند.
حال با سیستم‌های اصلی بخش تعلیق خودرو آشنا شدید بهتر به سراغ سه جزء اصلی آن که سلامت آنها تاثیر بسزایی در عملکرد خودرو دارند برویم.
- بوش و بازوها
- فنرها
- کمک فنرها
بوش و طبق
یکی دیگر از قطعات مهم و کارآمد سیستم تعلیق خودرو، بوش و طبق هستند. قطعاتی که بدنه را به چرخ‌ها متصل میکند بوش طبق‌ها هستند. بازوها وظیفه تثبیت حرکت چرخ‌ها را بر عهده دارند. بوش‌ها نیز قطعه‌ای متحرک هستند که عملکردی شبیه به لولا دارند.
فنرها
فنرها از قطعات مهم و مستقل سیستم تعلیق خودرو هستند که نقش محوری در خودرو دارند فنرها با حرکات نوسانی خود وظیفه کاهش نیروی ضربات وارد شده به چرخ‌ها را برعهده دارند. هنگامی که چرخ‌ها به سمت بالا پرتاب می‌شوند فنرها وظیفه دارند تا آنها را به جای اول بازگردانند. در نتیجه بخشی از نیروی چرخ‌ها خنثی شده و به اتاقک خودرو وارد نمی‌شود.
کمک فنرها
رانندگی آرام و بی‌دردسر به عملکرد درست سیستم تعلیق خودرو وابسته است. در این بین کمک فنرها از مهمترین اجزای این سیستم محسوب می‌شوند. فنرهایی که با فشرده شدن از ضربه‌های ناگهانی و تکان‌های شدید خودرو به هنگام عبور از ناهمواری‌ها و دست‌اندازها جلوگیری می‌کنند.
کمک فنرها از مهمترین لوازم یدکی هستند که بدون آنها خودرو دائما نوسان میکند. کمک فنرها در برابر حرکت مقاومت می‌کنند و هرچه سرعت این حرکت بیشتر باشد مقاومت کمک فنرها هم بیشتر می‌شود.
در واقع کمک فنر حرکت فنرها را خنثی می‌کنند و مانع از نوسان خودرو می‌شوند. برای مثال هنگامی که خودرو به سرعت از روی یک سرعت گیر عبور میکند کمک فنرها مانع از جمع شدن سریع فنرها می‌شوند. در مقابل وقتی خودرو به آرامی از روی سرعت گیر می‌گذرد کمک فنرها اجازه جمع شدن را به فنرها می‌دهند.
