شرح سیستم تعلیق با فنر سازی زر گلپایگان – بخش پنجم
3-1-1 سیستم تعلیق نیمه مستقل (Semi Independed Suspension)
همانطور که اشاره شد در تعلیق های وابسته، محور و چرخ ها بصورت یک مجموعه کاملاً صلب می باشد و کل محور توسط یک تعلیق مشترک به شاسی متصل شده است و در تعلیق های مستقل، هر چرخ دارای یک سیستم تعلیق مجزا می باشد. ولی سیستم تعلیق نیمه مستقل، حالتی مابین این دو نوع تعلیق می باشد. یعنی نه کاملاً به صورت مستقل است و نه دارای وابستگی کامل می‌باشد.
در سیستم تعلیق نیمه مستقل، چرخ های طرفین با یکدیگر ارتباط دارند. ولی این ارتباط کاملاً صلب نیست و ممکن است در این میان از اجزاء انعطاف پذیر نیز استفاده شده باشد.بنابراین نوسانات یک چرخ تا حدودی بر چرخ مقابل تاثیر می گذارد.ولی شدت این تاثیرگذاری به اندازه سیستم های تعلیق وابسته نیست. نمونه های بارز تعلیق نیمه مستقل، تعلیق جلوی اتومبیل های رنو و پراید می باشد. زیرا همانطور که می دانید چرخ های جلو با یکدیگر در ارتباط هستند، ولی این ارتباط توسط اجزاء انعطاف پذیر و اتصالات خود تنظیم برقرار می گردد.
هر چند که ساختار تعلیق های نیمه مستقل می تواند بسیار متنوع و گوناگون باشد. ولی در اینجا به چند نمونه از این مدل ها اشاره می گردد.
1-3-1-1 سیستم تعلیق اسکات و راسل (Scott-Russel Suspension)
در این مدل از تعلیق نیمه مستقل، در دو طرف اکسل برای ارتباط محور با شاسی، از فنرهای لول استفاده شده است و برای حفظ ساختار و نحوه ارتباط شاسی با محور، از اهرم های مفصل بندی شده استفاده می شود.
این اهرم ها اجازه نوسان شاسی نسبت به محور را امکان پذیر می نمایند. به گونه ای که هر گاه به چرخ ها ضربه ای از طرف جاده وارد شود و یا بار سنگینی بر روی شاسی قرار گیرد، فاصله شاسی و محور کاهش یافته و در حالت عکس، این فاصله افزایش می‌یابد.
2-3-1-1 سیستم تعلیق دو دیون (De Dion Suspension)
در این مدل، دیفرانسیل به شاسی متصل گردیده و قسمتی از جرم فنربندی شده محسوب می شود. بنابراین نسبت به تعلیق های وابسته، دارای کیفیت سواری بهتری خواهد بود. برای اتصال پلوس ها از چهار مفصل استفاده شده است. یعنی اتصال هر دو پلوس هم به دیفرانسیل و هم به چرخ ها، بصورت مفصلی می باشد. چرخ ها نیز توسط فنر لول به شاسی متصل گردیده اند. بنابراین دیفرانسیل نسبت به شاسی ثابت است. ولی چرخ ها می توانند به راحتی نوسان نمایند. مهمترین مشخصه تعلیق دو دیون وجود مفصل در هر دو سر پلوس می باشد.
3-3-1-1 سیستم تعلیق محور پیچشی (Twist Axle Beam Suspension)
در این نوع تعلیق، هر چرخ بصورت جداگانه توسط یک کمک فنر و یک فنر لول به شاسی متصل گردیده است. ولی ارتباط دو چرخ توسط یک محور پیچشی برقرار گردیده است. این محور پیچشی هم می تواند گشتاورهای پیچشی را مهار نماید و هم تا حدی ارتعاشات یک چرخ را به چرخ دیگر منتقل نماید.
4-3-1-1 سیستم تعلیق ژامبون (Trailing Arm With Torsion Bars)
در این مدل سیستم تعلیق، به ازای هر چرخ یک بازوی خمیده وجود دارد که یک طرف این بازو به چرخ متصل شده و طرف دیگر آن به انتهای یک میله پیچشی وصل گردیده است. انتهای دیگر این میله پیچشی نیز به شاسی متصل می گردد.
نوسانات قائم چرخ باعث حرکت زاویه ای بازوی خمیده شده و در نهایت یک گشتاور پیچشی به انتهای میله پیچشی که نقش فنر پیچشی را ایفا می نماید، وارد می کند. اعمال این گشتاور پیچشی باعث تابیدگی فنر پیچشی و نوسانات پیچشی آن می شود.
از سوی دیگر کمک فنرهای هیدرولیکی در بین بازوهای خمیده و شاسی قرار گرفته اند و بدین ترتیب نوسانات چرخ را مستهلک می نمایند. همچنین گاهی اوقات در بین شاسی و بازوهای خمیده از فنر لول نیز استفاده می شود.
این مدل سیستم تعلیق، در چرخ های عقب بسیاری از خودروهای متداول امروزی همچون سمند، پژو 405 و پراید کاربرد دارد. البته لازم به ذکر است که گاهی اوقات بازوهای خمیده به یک فنر پیچشی مشترک متصل می گردند که در این صورت، سیستم تعلیق از نوع نیمه مستقل خواهد بود. ولی گاهی دیگر بازوی هر چرخ به یک فنر پیچشی مستقل متصل می شود که در این حالت یک سیستم تعلیق مستقل را خواهیم داشت.
5-3-1-1 سیستم تعلیق با اتصالات چندگانه (Multi Link Suspension)
در این نوع سیستم تعلیق که جزء سیستم تعلیق های نیمه مستقل است، محور دارای ساختار چند جزئی می باشد. یعنی محور از چندین اهرم مختلف تشکیل شده است. در این حالت محور توانایی تحمل بارهای وارده و گشتاورهای پیچشی را به خوبی دارا می‌باشد و در هنگام اعمال ضربات به چرخ ها، اجزاء محور از خود انعطاف پذیری نشان داده و ضربه را تبدیل به نوسان می نمایند.
در بسیاری از موارد چنین محوری توسط یک فنر لول و کمک فنر به شاسی متصل می گردد.
4-1-1 سیستم تعلیق غیرفعال
تعليق هاي غير فعال شامل تعدادي از اجزاي رايج مي باشند كه دارا ي مشخصه هاي فنريت يا ميرا كنندگي بوده و حركاتي مستقل از زمان دارند. به عبارتي اجزاي غير فعال تنها مي توانند بخشي ازانرژي را در قسمتي از سيكل كاري سيستم تعليق جذب (فنرها) و يا در قسمتي ديگر تلف نمايند (كمك فنرها). دراين نوع از تعليق انرژي از خارج مستقيما وارد سيستم نمي شود. بيشتر سيستم هاي تعليق انفعالي يا غير فعال اند. مثلا تايري كه برآمدگي سطح جاده برخورد مي كند يا درچاله اي مي افتد ممكن است تماسش را با سطح جاده از دست بدهد دراين صورت سيستم تعليق با فشرده يا باز كردن فنر عكس العمل نشان مي دهد كه اين شيوه عملكردي همانطور كه بر كيفيت سفر و رانندگي تاثير گذار است باعث انتقال ضربه و لرزش به اتاق خودرو نيز مي گردد.
5-1-1 سیستم تعلیق خود تنظیم
درخودروهاي سواري زماني كه از حداكثر تحمل بار خودرو استفاده ميشود خودرو تمايل به خوابيدن بر روي سطح جاده دارد كه همين امر راحتي سفر و ارتفاع خودرو از سطح جاده را تحت تاثير قرار مي دهد. براي پيشگيري از اين حالت هاي ناخواسته سيستم هاي تعليق خود تنظيم گسترش يافته اند.
مدلهاي قديمي تر سيستم خود تنظيم از تعليق بادي (Air Suspension ) بهره مي بردند.
مدلهاي مدرن سيستم خود تنظيم از تعليق هيدرو پنوماتيكي ( Hydro – Pneumatic Suspension) استفاده مي نمايند (مانند زانتيا) تعليق خود تنظيم مجهز به سنسور كنترل ارتفاع مي باشند. علاوه بر قابليت خود سيستم هميشه امكان تنظيم ارتفاع از سوي راننده نيز فراهم مي باشد.این سيستم عملكرد آرامي دارد. خودروسازان معمولا از اين تعليق بر روي خودروهاي پيشرفته خود بهره مي برند.
برخي از اين تعليق هاي هيدروپنوماتيكي را مي توان در گروه تعليق نيمه فعال نيز جاي داد.
6-1-1 سیستم تعلیق نیمه فعال
اين سيستم تعليق شامل اجزاي فنري و ميراكننده اي مي باشد كه بوسيله كنترل خارجي قابل تنظيم و تغيير است. بطور مثال يك سيگنال از واحد كنترل مركزي سيستم تعليق مي تواند به منظور تغيير خصوصيات تعليق بكار برده شود.
لازم به ذكراست كه توجه به سيستم هاي تعليق نيمه فعال و فعال از پتانسيل اين سيستم ها براي بهبود عملكرد سواري خودرو بدون تغيير در نحوه كنترل خودرو ناشي مي شود.
نكاتی که در خصوص این سیستم قابل تامل است به شرح ذیل است
كمك فنرهاي انطباق پذير از قطعات اصلي اين تعليق به شمار مي روند.
اين نوع تعليق مجهز به سنسورهاي مختلف و واحد كنترل الكترونيكي نيز مي باشد.
سيستم هاي تعليق نيمه فعال فقط مي توانند حركت هاي با فركانس پايين بدنه را كنترل كنند و محدوده هاي فركانسي بالا بايد توسط قطعات تعليق انفعالي كنترل شود.
اين نوع تعليق مي تواند بطور محسوسي راحتي سفر و فرمان پذيري خودرو را بهبود بخشد.
بسياري از مدلهاي خودروهاي پيشرفته نظير مرسدس و جنرال موتورز به اين نوع از تعليق مجهز مي باشند.
7-1-1 سیستم تعلیق فعال
راهبرد کنترلی این سیستم ها بر دو متد اصلی استوار است :
1.روش پایش چرخ 2. روش نگاه به جلو
سيستم هاي تعليق فعال نيازمند نيرو يا انرژي خارجي مي باشند تا آنها را قادر سازد كه سيستم كنترل را مستمرا فعال ساخته نيروهايي كه از طريق سيستم تعليق منتقل مي شوند را تحت كنترل قرار دهند. سیستم های تعلیق فعال توان زیادی را در حدود 15 تا 30 کیلو وات به خود اختصاص می دهند.
ازآنجايي كه از جنبه تكنيكي، سيستم هاي فعال نمي توانند بدون اندازه گيري پارامترهاي مختلفي نظير سرعت ها و عكس العمل هاي قسمت هاي مختلف عملي شوند و همچنين از آنجايي كه به يك انرژي خارجي براي فعال كردن سيستم نيازمند مي باشند همه اينها سبب پيچيده شدن اجزا و افزايش قيمت اين سيستم نسبت به سيستم هاي كلاسيك شده است.
درنوعي سيستم تعليق فعال بجاي استفاده از فنر و كمك فنر از كاراندازهاي هيدروليكي استفاده مي شود. اين كارانداز وسيله ايست كه انرژي هيدروليكي سيال تحت فشار را به حركت مكانيكي تبديل مي كند. اين سيستم به كمك فشار هيدروليكي،هرتاير را با نيروي ثابتي به سطح جاده مي فشارد بطوريكه با بالا و پايين رفتن چرخها اين نيرو تغيير مي كند. همچنين زماني كه مركز ثقل خودرو در اثر دور زدن تغيير مي يابد و يا بر اثر ترمز كردن شيرجه مي رود و بر اثر شتاب گيري عقب خودرو مي خوابد و حالت چمباتمه نشستن پيدا مي كند مقدار اين نيرو تغيير مي كند.
سنسوري كه در كارانداز )Actuator ) قرار گرفته است تغييرات نيروي وارده به تاير را از طريق ارسال سيگنال به اطلاع واحد كنترل الكترونيكي مي رساند. همچنين سنسورهاي ديگري كه درخودرو تعبيه شده اند تغيير وضعيت فرمان شتاب و پايداري اتاق را به اطلاع واحد كنترل الكترونيكي مي رسانند. يك ژيروسكوپ به منزله سنسور دوران حول محور قائم عمل كرده هرگونه انحراف يا تغيير جهت خودرو از مسير مستقيم را مشخص مي كند.
واحد كنترل الكترونيكي ورودي هاي سنسور هاي مختلف را دريافت كرده ازطريق شيري كه با سيگنال هاي الكترونيكي كنترل مي شود سيال تحت فشار را به كارانداز مي فرستد كارانداز نيز چرخ را به بالا و پايين برده و تاير را با نيروي ثابتي به سطح جاده مي‌فشارد درنتيجه خودروهمواره دريك سطح باقي مي ماند و درعين حال كيفيت سفر و رانندگي نيز حفظ مي شود. خودروهاي مجهز به سيستم تعليق فعال ممكن است فنر هم داشته باشند. اين فنرها معمولا عملكرد نرمي دارند و تحت تاثير كاراندازهاي قويتر قرار مي گيرند در صورت خراب شدن سيستم هاي هيدروليكي بدليل وجود اين فنر ها باز امكان رانندگي مهيا مي باشد.
سيستم وقتی كاملا فعال است كه سختي تعليق و ميزان مير اكنندگي سيستم را مداما تحت كنترل داشته باشد.
این سیستم قادر است قبل از رسیدن به ناهمواری ها تنظیمات لازم را انجام دهد و چرخها را همیشه در تماس با سطح جاده نگه دارد بطوریکه چرخها بارسیدن به ناهمواری ها بالا رفته و سپس پایین می آیند که همین امر متضمن حرکتی نرم و آرام است.
این نوع تعلیق مجهز به عملگرهای سروهیدرولیک (Servo Hydraulic Actuators )سیستم هیدرولیکی واحد کنترل الکترونیکی (ECU )و سنسور های مختلف می باشد.
سیستم های کاملا فعال قادرند که حرکات بدنه را در بازه ی گسترده تری از فرکانس ها کنترل کنند.