2-1 اجزای سیستم تعلیق
به طور کلی سیستم تعلیق از دو عنصر فنر و کمک فنرو میل موجگیر تشکیل شده است که فنرها، ضربه ها را جذب نموده و آن را تبدیل به نوسان می نمایند و کمک فنرها از بین برنده این نوسانات می باشند میل موجگیر نیز در تعادل خودرو موثر است. حتی در بسیاری از موارد، چرخ ها نیز جزو سیستم تعلیق محسوب می شوند زیرا چرخ ها نیز تواما هر دو وظیفه جذب ضربات و از بین بردن آنها را انجام می دهند.
1-2-1 فنر (Spring)
به شکل های مختلفی وجود دارند ولی همه آنها دارای یک وظیفه مشترک می باشند و آن این که کلیه فنرها با تغییر شکل قابلیت جذب انرژی را دارند گاهی اوقات از این خاصیت فنر به منظور ذخیره سازی انرزی استفاده می شود تا انرژی در هنگام مقتضی تخلیه و مورد بهره برداری قرار گیرد ولی در سیستم تعلیق فنرها انرزی حاصل از ضربات را جذب می نمایند تا این انرژی به تدریج و به آرامی تخلیه گردیده و توسط کمک فنرها از بین برده شود.
بنابراین هنگامی که به یک فنر ضربه وارد می شود ابتدا تغییر شکل داده و سپس شروع به نوسان می کند میزان تغییر شکلی که یک فنر می دهد در فنرهای خطی متناسب با نیرویی است که از طریق ضربه به فنر وارد میشود. یعنی هرچقدر نیروی بیشتری به فنر وارد شود فنر از خود تغییر شکل بیشتری نشان می دهد. پارامتر دیگری که در مقدار تغییر شکل فنر موثر است نیز سختی فنر است.
در ادامه این مطلب از فنر سازی زر گلپایگان ، مدل های مختلف فنر که در سیستم تعلیق خودرو به کار می رود بررسی میگردد.
2-2-1 فنرلول (Coil Spring)
از یک مفتول مارپیچ با جنس فولاد فنری ساخته می شود. فنر مارپیچ دارای قابلیت ارتجاعی خوب بوده و می تواند تغییر شکل های بزرگ داشته باشد همچنین توان جذب انرژی و محدوده نوسان آن بسیار زیاد می باشد به همین دلیل نرمی و آسایش مناسبی را برای سرنشینان فراهم می آورد. ضمنا فضای زیادی را نیز اشغال نمی کند. به همین دلیل استفاده از فنرهای مارپیچ در سیستم‌های تعلیق مخصوصا در سیستم تعلیق خودروهای سواری مرسوم است.
فنرهای مارپیچ از قانون هوک پیروی می کنند و هرچقدر بیشتر فشرده شوند از خود مقاومت بیشتری نشان داده و برای فشردگی بیشتر نیاز به نیروی زیادتری دارند ولی نسبت افزایش مقدار نیرو با تغییرات طولی فنر، بصورت خطی می باشد.
اگر یک فنر در ابتدا با نیروی کم، تغییرات طولی زیادی داشته باشد و بعد با افزایش نیرو تغییرات طولی آن کاهش یابد فنر سخت شونده Progressive نامیده می شود و اگر در ابتدا در مقابل نیروی کم تغییرات طولی کوچکی داشته باشد و سپس در هنگام اعمال بارهای زیاد تغییر طول زیادی داشته باشد فنر نرم شونده Degressive نامیده می شود.
3-2-1 فنر تخت پارابولیک (Parabolic Leaf spring)
در این مدل لایه های فنر به شکل سهمی بوده و ضخامت لایه های آن در وسط بیش از دو طرف فنر می باشد از این فنرها بیشتر در خودروهای سنگین که وزن آنها در حالت خالی ودارای بار خیلی متفاوت است، استفاده می شود زیرا فنر پارابولیک به صورت دو مرحله ای عمل می کند.
هنگامی که بار کمی بر روی فنر قرار می گیرد فقط دو طرف لایه اصلی فنر که نازک تر است تغییر شکل می دهد ولی زمانی که بار سنگین روی فنر قرار می گیرد قسمت وسط لایه اصلی فنر که ضخیم تر است نیز تغییر شکل می دهد یعنی تغییر شکل فنرهای پارابولیک به صورت تدریجی بوده و از سر نازک فنر شروع می شود. قسمت های ضخیم وسط فنر فقط در هنگام اعمال بارهای زیاد، تغییر شکل می دهد.
قابل ذکر است که فنرهای پارابولیک نسبت به سایر فنرهای تخت دارای لایه های کمتری بوده و به همین دلیل سبک تر و دارای حجم کمتری می باشد ولی به دلیل سطح مقطع متغیر از نظر ساخت دارای پیچیدگی بیشتر و هزینه بالاتری است.
4-2-1 فنر گازی (Gas spring)
معمولا دارای یک سیلندر لاستیکی هستند که درون آن هوای فشرده محبوس گردیده است بر روی این هوای فشرده یک پیستون لاستیکی قرار داردکه می تواند بالا یا پایین برود.
هرگاه به این فنر ضربه ای وارد گردد هوای درون سیلندر توسط پیستون فشرده تر شده و سپس در اثر افزایش فشار هوای درون آن پیستون دوباره به سمت بالا رانده می شود بدین طریق پیستون به نوسان درآمده و می تواند همچون یک فنر عمل نماید در این نوع فنر از خاصیت تراکم پذیری هوا استفاده می شود.در برخی از فنرهای گازی که دارای سیستم کنترلی می باشند سوپاپ های تخلیه نیز وجود دارند که در صورت بالا رفتن بیش از حد فشار امکان خروج هوا را فراهم می نمایند همچنین یک کمپرسور هوا نیز وجود دارد که در هنگام کاهش فشار هوای درون سیلندر می تواند فشار هوا را افزایش دهد.
در مدل دیگری از فنرهای گازی به جای استفاده از سیلندر و پیستون بادی از یک بالشتک هوا استفاده می شود. فشار درون این بالشتک متناسب با شرایط حرکتی خودرو کنترل می شود یعنی هوا می تواند از طریق یک سوپاپ ورودی وارد و یا از طریق یک سوپاپ خروجی خارج گردد.
5-2-1 میله (فنر) پیچشی (Torsion bar)
یک میله از جنس فولاد فنری است که در بیشتر خودروهای سواری امروزی در جهت عرضی و یا طولی خودرو نصب می گردد. در هنگام اعمال گشتاورهای پیچشی (با زاویه 90 درچه ) این میله های پیچشی دچار تابیدگی شده و سپس در اثر خاصیت ارتجاعی که داشته دوباره به حالت اول برمی گردد یا به عبارتی دیگر می توان گفت که گشتاورهای پیچشی وارد به شاسی توسط همین میله های پیچشی مهار گردیده و باعث حفظ تعادل خودرو می شوند.
از این میله، اغلب در سیستم های تعلیق مستقل و نیمه مستقل استفاده می شود. یک سر آن به شاسی و سر دیگر آن به طَبق یا سگدست متصل می گردد.لازم به ذکر است ضرورت دارد که طول این فنر بلند انتخاب شود تا بتواند گشتاور زیادی را که در تکیه گاه فنر ایجاد می شود مهار نماید.فنرهای پیچشی با کنترل نوسانات پیچشی مانع واژگونی خودرو شده و پایداری آن را افزایش می دهد. خودروسازان اروپایی از این سیستم به صورت گسترده ای استفاده کردند، و نیز درایالات متحده، پاکارد و کرایسلر در طول سال های 1950 تا 1960 این کار را انجام دادند.
مزايا: قيمت كمي دارد. نياز به تعمير و نگهداري ندارد قابل تنظيم بوده و فضاي كمتري اشغال مي كند.از اين رو در مواردي كه فضاي كافي براي فنر مارپيچ وجود ندارد از اين نوع فنر استفاده مي شود.
معايب: تحمل وزن كم و ذکر این نکته که راحتي فنر هاي مار پيچ را ندارد.
6-2-1 میل موجگیر (Stabilizer bar)
این میله نیز نوعی فنر پیچشی می باشد که با اتصال سگدست چرخ های دو طرف خودرو به یکدیگر سعی در بالانس نمودن و ایجاد تعادل در بین آنها دارد به گونه ای که اگر یکی از چرخ ها دچار نوسان گردد این نوسان را به چرخ مقابل هم منتقل می کند. میل موجگیر با ایجاد یک حالت تعادلی، سبب کاهش این نوسانات می گردد به همین خاطر به آن میل تعادل نیز گفته می شود.
