شرح سیستم تعلیق با فنر سازی زر گلپایگان – بخش هشتم
15-2-1 کمک فنر (Shock absorber)
همان گونه که اشاره شد ضربات وارده به خودرو توسط فنرها جذب گردیده و تبدیل به نوسان می شود اما وسیله دیگری نیز وجود دارد تا بتواند این نوسانات را به تدریج از بین ببرد.این وظیفه توسط دمپر یا کمک فنر انجام می شود.
بهترین حالت سیستم تعلیق این است که ضربات به سرعت جذب فنرها شود ولی آن را به آهستگی منتقل نماید. به عبارتی در لحظه اعمال ضربه که فنر در حال جمع شدن است کمک فنر که به موازات آن قرار دارد نیز باید بتواند به راحتی منقبض گردد ولی در هنگام باز شدن از خود مقاومت نشان داده و به راحتی باز نشود و بدین طریق باعث استهلاک انرژی ناشی از ضربه گردد. بنابراین در اکثر اوقات فنر و کمک فنر با هم یک مجموعه مرکب را تشکیل می دهند. مثلا در خیلی از موارد یک کمک فنر درون یک فنر لول قرار می گیرد.
کمک فنر یک سیلندر پر از روغن است که درون آن یک پیستون منفذ دار در حال بالا و پایین رفتن می باشد هرگاه که به دسته پیستون نیرویی وارد شود تمایل دارد که پیستون را درون سیلندر به حرکت درآورده و روغن را از طریق منافذ درون پیستون، در بین فضاهای بالا و پایین پیستون جابجا نماید. از آنجایی که جابجایی روغن، درون منافذ به سختی انجام می پذیرد، نیاز به نیروی بسیاری زیادی می باشد. بنابراین انرژی حاصل از ضربه، صرف جابجا نمودن این روغن گردیده و بدین طریق از بین می رود
قابل ذکر این که نیروی مورد نیاز برای جایجا نمودن پیستون کمک فنر بستگی به دو عامل مهم دارد. یکی از این عوامل ضریب میرایی کمک فنر می باشد که آن را با حرف C نشان می دهند. مقدار ضریب میرایی و یا ضریب Damping به ساختمان کمک فنر بستگی دارد. به گونه ای که هر چقدر جابجایی روغن سخت تر و با نیروی بیشتری انجام پذیرد، ضریب میرایی بیشتر خواهد بود. عامل دیگر، سرعت جابجایی پیستون می باشد که با حرف V نشان داده می شود. هرچقدر بخواهیم که پیستون سریعتر و با سرعت بیشتری جابجا گردد، نیاز به نیروی بیشتری می باشد. یعنی مقدار نیروی مورد نیاز برای جابجا نمودن پیستون کمک فنر که با حرف F نشان داده می شود برابر است با :F=C.V.
که در آن V بر حسب متر بر ثانیه، ضریب میرایی C بر حسب نیوتن ثانیه بر متر و نیرو بر حسب نیوتن می باشد.کمک فنرهایی که در سیستم تعلیق خودرو مورد استفاده قرار می گیرند و وظیفه مستهلک نمودن انرژی حاصل از ضربات و ارتعاشات ناشی از آن را بر عهده دارند دارای ساختارها و مکانیزم های متفاوتی می باشند که در ادامه تشریح خواهند شد.
1-15-2-1 کمک فنر روغنی (Hydraulic Shock absorber)
اکثر کمک فنرها توسط روغن کار می کنند. در کمک فنرها ی روغنی، یک سیلندر پر از روغن وجود دارد که درون آن یک پیستون در حال حرکت می باشد. هنگامی که به دسته پیستون نیرویی وارد می شود روغن از طریق سوراخ هایی که بر روی پیستون وجود دارد از یک طرف به سمت دیگر پیستون منتقل می گردد و امکان جابجایی پیستون درون روغن را فراهم می نماید. از آنجایی که میزان عبور روغن از مجراهای پیستون محدود می باشد پیستون از خود مقاومت نشان داده و به آهستگی جابجا می‌گردد. همین موضوع مانع حرکت سریع پیستون و از بین رفتن نوسانات می شود.
واضح است که هر چقدر تعداد سوراخ های موجود در پیستون کمتر و سایز آنها کوچکتر باشد ضریب میرایی کمک فنر بیشتر است و برعکس هر چقدر تعداد سوراخ ها بیشتر و سایز آنها بزرگتر باشد ضریب میرایی کمک فنر کمتر می باشد.
2-15-2-1 کمک فنر تلسکوپی (Telescopic Shock absorber)
یکی از متداول ترین انواع کمک فنر مدل تلسکوپی است در واقع مدل خاصی از کمک فنر های روغنی می باشد. در این مدل نیز روغن از درون سوراخ های پیستون عبور می نمایدبا این تفاوت که در هنگام جمع شدن کمک فنر، روغن از سوراخ های درشت تری عبور نموده و مقاومت کمتری از خود نشان می دهد. ولی در موقع باز شدن کمک فنر، چون روغن مجبور است از سوراخ‌های ریزتری عبور نمایند، مقاومت بیشتری خواهد داشت. یعنی کمک فنرهای تلسکوپی به راحتی جمع شده تا بتواند ضربه را به خوبی جذب نماید، ولی در هنگام باز شدن از خود مقاومت زیادی نشان می دهند تا باعث استهلاک نوسانات گردد.
به منظور این که جمع شدن کمک فنر راحت انجام پذیرد و در هنگام باز شدن از خود مقاومت زیادتری نشان دهد، از روشهای مختلفی استفاده می شود. گاهی اوقات سطح مقطع سوراخ ها را به صورت Vشکل یا مخروطی در نظر می گیرند، تا در هنگام جمع شدن کمک فنر، روغن با دهانه بزرگ مخروط مواجه شود و به راحتی عبور نماید ولی در هنگام باز شدن کمک فنر، روغن با دهانه کوچک مخروط مواجه شده و با مقاومت بیشتری عبور نماید. حتی گاهی دیگر ممکن است برای این منظور از سوپاپ یک طرفه و یا ساچمه استفاده شود.
3-15-2-1 کمک فنر هیدرواستاتیکی (Hydrostatic Shock absorber)
در کمک فنرهای روغنی ممکن است در اثر عبور سریع روغن از منافذ، روغن هوا بگیرد و حباب های محلول در روغن به وجود آید. برای برطرف نمودن این مشکل، درون محفظه سیلندر از گاز تحت فشاری مثل نیتروژن استفاده می گردد اکثر مواقع برای جلوگیری از تماس مستقیم گاز نیتروژن با روغن، گاز تحت فشار درون محفظه ای لاستیکی قرار می گیرد تا با روغن ترکیب نشود.
در بسیاری مواقع نیز محفظه گاز توسط یک پیستون آزاد و شناور از روغن جدا گردیده است و پیستون اصلی که به دسته پیستون متصل است همچون سایر کمک فنرهای روغنی دارای مجراهایی برای عبور روغن می باشد. در مواقعی نیز محفظه گاز در جداره سیلندر تعبیه می گردد.
4-15-2-1 کمک فنر بادی (Air Shock absorber)
دارای یک محفظه آب بندی هوای فشرده می باشد که هوای فشرده داخل آن توسط یک کمپرسور تامین می گردد در این حالت به منظور کنترل فشار هوای درون سیلندر، سوپاپ های کنترل ورودی و خروجی هوا تعبیه گردیده است.
5-15-2-1 کمک فنر قابل تنظیم (Adjustable Shock absorber)
مکانیزم این نوع کمک فنر به گونه ای است که ضریب میرایی آن قابل تنظیم می باشد. حتی در برخی مدل های آن تغییر سفتی کمک فنر و تغییر ضریب میرایی آن متناسب با شرایط حرکتی خودرو وجود دارد. به گونه ای که بتواند هوشمندانه و متناسب با شرایط، از خود واکنش نشان دهد.مثلا در هنگامی که یک خودرو با سرعت زیاد از روی یک دست انداز عبور می نماید ضربه ای شدید در مدت بسیار کوتاه به سیستم تعلیق وارد می شود. برای واکنش مناسب سیستم تعلیق در این حالت لازم است که کمک فنرها نرم تر عمل نمایند. در صورتی که اگر خودرو از روی همین دست انداز عبور می نمود، لازم بود که کمک فنر سفت تر باشد.
در بسیاری از موارد سنسورهایی وجود دارد که اطلاعات مربوط به شرایط حرکتی خودرو از قبیل سرعت،شتاب و نیروهای وارده را دریافت نموده و پس از پردازش در ECU دستور بازو بسته شدن سوپاپ های ورودی و خروجی کمک فنرها را صادر می نماید. بدین ترتیب با ورود و خروج مقداری روغن و یا هوا میزان سفتی کمک فنرها متناسب با شرایط تنظیم می گردد.
همچنین در بعضی کمک فنرهای قابل تنظیم، با تغییر فشار هوا و یا روغن درون کمک فنر، می توان علاوه بر سفتی آن ارتفاع خودرو را نیز تنظیم نمود از این سیستم در بسیاری از خودروهای سنگین همچون کامیون ها و بعضی از خودروهای سواری همچون سیتروئن استفاده می گردد.
6-15-2-1 کمک فنر اصطکاکی (Friction Shock absorber)
گاهی اوقات برای از بین بردن نوسانات سیستم تعلیق از اصطکاک خشک بین صفحات استفاده می شود. این گونه صفحات که معمولا بین فنر تخت و شاسی نصب می گردند در هنگام نوسان فنر، به یکدیگر مالیده می شوند و در اثر اصطکاکی که بین این صفحات وجود دارد، نوسانات سیستم تعلیق مستهلک می گردد.
7-15-2-1 کمک فنر وزنه ای (Mass Shock Absorber)
از این نوع کمک فنر، در سیستم تعلیق های مستقل قدیمی استفاده می گردید. در این مکانیزم وزنه نسبتا سنگینی در داخل سیلندر وجود دارد که در زمان فشرده شدن سیستم تعلیق به سمت پایین حرکت می نماید. ولی در هنگام بالا رفتن، به علت سنگین بودن و داشتن اینرسی، مقداری از انرژی ارتعاشات فنر را می توان از بین برد.
8-15-2-1 کمک فنر اهرمی (Lever Shock absorber)
در این مدل، نیرو به وسیله یک اهرم به شیطانک داخل سیلندر منتقل شده و در نتیجه پیستون ها به یک سمت و روغن در جهت مخالف جریان پیدا می کند. در موقع جمع شدن فنر روغن از درون مجراهای درشت عبور نموده و در هنگام باز شدن فنر، روغن از مجراهای ریز عبور می نماید. این موضوع در کمک فنر، ایجاد حالت مقاومت در برابر حرکت نموده و باعث استهلاک نوسانات می گردد.
9-15-2-1 کمک فنر نواری (Belt Shock absorber)
در این مدل یک قرقره و تسمه ای که حول آن می پیچد وجود دارد. این تسمه در هنگام فشرده شدن فنر با اصطکاک کمتری حول قرقره پیچیده می شود و در هنگام باز شدن فنر با اصطکاک بیشتری از دور قرقره باز می گردد. همین اصطکاک باعث استهلاک نوسانات سیستم تعلیق می شود.
10-15-2-1 کمک فنر پره دار (Hydrodamp Shock absorber)
به اهرم کمک فنر محوری متصل بوده که بر روی آن تعدادی پره وجود دارد. با فشرده شدن فنرها این اهرم جابجا شده و باعث گردش محور به همرا پره هایش درون روغن می گردد مقاوتی که پره ها موقع گردش درون روغن از خود نشان می دهند باعث استهلاک نوسانات سیستم تعلیق می شود.
11-15-2-1 سیستم تعلیق عقب
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 بر پایه یک فنر تخت و یا فنر پیچشی می باشد.
در طرح استفاده از فنر تخت،این فنرها 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 نسخه ساده شده جلویی ها دانست، اگر چه قسمت های اصلی به قوت خویش باقی می مانند.
_____ پایان _____