بخشی از مقاله
شاسي خودرو
________________________________________
به طور کلي خودرو از سه قسمت اصلي تشکيل شده که عبارتند از:
1- بدنه 2- موتور 3- شاسي
بدنه خودرو:
بدنه ي خودروهاي سواري از قسمتهاي مختلفي مثل اسکلت جوشکاري شده،درها، گلگيرها،سقف و غيره تشکيل شده است ولي بدنه ي خودروهاي باري شامل اتاق راننده و اتاق بار است.
تعريف موتور:
مجموعه اي از قطعات مکانيکي است که انرژي شيميايي به انرژي حرارتي و مکانيکي تبديل مي شود يا به عبارت ديگر موتور دستگاهي است که با مصرف سوخت، قدرت و حرکت توليد مي کند.
شاسي خودرو:
شاسي در اصل يک چهارضلعي است و از فولاد سخت به شکل ناوداني ساخته مي شود که قسمتهايي مثل موتور، سيستم انتقال قدرت، سيستم فنربندي و سيستم ترمز و فرمان روي ان نصب مي شود، مانند بسياري از اتومبيلهاي سواري قديمي و خودروهايي مثل جيپ و کاميون و اتوبوس ها را مي توان نام برد.
شاسي در شکلهاي مختلفي وجود دارد. يک نوع شاسي را مستقل مي گويند که از دو تکه ناوداني بلند از جنس فولاد سخت ولي سبک که به صورت موازي به هم وصل مي شوند تشکيل شده است. اين دو تکه به وسيله ي دو رام در دو سر به يکديگر متصل مي شوند. شاسي معمولا در قسمت عقب کمي بالاتر امده است و اين به خاطر ايجاد فضاي بيشتر براي ديفرانسيل و فنرهاست و در قسمت جلو کمي باريکتر ساخته مي شود که اين نيز به خاطر فرمان دهي بهتر است. در بعضي از اتومبيلهاي قديمي براي استحکام شاسي در چند نقطه به رام هاي زيادتري مجهز مي شوند. در صورتي که در اتومبيلهاي جديد رامهاي تقويتي وسطي به کار برده نمي شوند. بلکه اتاق را محکم با بستهاي خوب به شاسي متصل مي کنند.
ولي در نوع ديگر شاسي به اسم شاسي هاي سر خود، شاسي، در واقع جزئي از اسکلت اتاق است.(براي سبکتر بودن وزن اتومبيل و به خاطر اينکه نيروي محرکه ي ان افزايش پيدا کند.) در طراحي شاسي سر خود از ورقهاي نازک فلزي که انها را به روش شکل دادن(پروفيل) توليد مي کنند، استفاده مي کنند. البته قسمتهايي از شاسي مثل کف و محوطه ي موتور و همچنين تکيه گاه هاي محورهاي جلو و عقب که بيشترين نيرو و فشار بر انها اعمال مي شود بايد از ورقهايي که ضخامت بيشتري دارند، درست شوند. ضخامت ورقها معمولا 2 تا 3 ميليمتر است و به گونه اي
جوش داده مي شوند که از استحکام خوبي برخوردارند. خودروهاي سواري در مقايسه با خودروهاي سنگين نيروي کمي را تحمل مي کنند و روي شاسي انها بار استاتيکي کمتري وارد مي شود. بنابر اين خودروهاي سواري مي توانند با سرعت زياد حرکت کنند و اصولا طراحي شاسي سر خود به همين منظور بوده است.
بنابر اين شاسي خودرو را به دو دسته ي کلي خودروهاي شاسي و بدنه جدا از هم و نوع دوم خودروهاي شاسي سرخود يا شاسي بدنه ي يکپارچه مي نامند.
شاسي هاي غير رايج
در قسمتهاي قبلي انواع رايج شاسي که اکثرا" جهت توليد انبوه يا نيمه انبوه به کار ميرفتند مورد بررسي قرار گرفتند.
در اين بخش که آخرين بخش از مبحث شاسي ميباشد به بررسي انواع غير رايج شاسي که کمتر مورد استفاده قرار ميگيرند و عمدتا" جهت ساخت خودروهاي اسپورت يا سوپر اسپورتي با تيراژ توليد محدود و البته قيمت بالا توليد شده اند خواهيم پرداخت.شاسي هاي مورد بررسي در اين قسمت جهت توليد انبوه مورد استفاده قرار نگرفته اند.
اولين و قديميترين و البته پرکاربردترين انواع غير رايج شاسي که از نظر قيمت ساخت نيز قيمت معقولي دارد شاسي و بدنه فايبر گلاس ميباشد.
فايبر گلاس براي بسياري از خودروسازان در مقياس کوچک و توليد غير انبوه يک ماده کامل و کاربردي محسوب ميشود.از فولاد و آلومينيوم سبکتر است و به سادگي شکل ميگيرد و در مقابل پوسيدگي و خوردگي از مقاومت بالائي برخوردار است.مهمترين مزيت اين شاسي و بدنه سادگي و قيمت ارزان جهت ساخت ميباشد.در حقيقت براي ساخت اين شاسي شما فقط به تعداد معدودي ابزار ارزانقيمت و دو دست جهت شکل دادن به بدنه و شاسي داريد!
اين موضوع مهمترين مزيت جهت ساخت حتي به صورت توليد در مقياس کوچک و به صورت دستي ميباشد.
تنها ايرادات وارده به اين نوع از شاسي و بدنه شامل موارد معدود زير است:
دقت پائين و تولرانس بالا در ساخت اين گونه از شاسي به سبب ساخت بدون قالب و معمولا" به صورت دستي.
عدم علاقه خريداران به سوار شدن و استفاده از يک خودروي پلاستيکي!
توسعه و پيشرفت اين نوع از شاسي و بدنه بوسيله خوروسازان انگليسي و خصوصا" شرکتهاي توليد کننده اتومبيلهاي دست ساز صورت گرفت زيرا ساخت بدنه و شاسي فايبر گلاس تنها راه جهت توليد خودرو در مقياس کوچک با قيمت اقتصادي معقول ميباشد.پيشرو ساخت شاسي از جنس فايبرگلاس شرکت لوتوس ميباشد.اين شرکت نخستين بار در دهه پنجاه ميلادي در مل اليت خود که يک خودروي اسپرت کوچک بود از شاسي فايبرگلاس استفاده کرد.مهمترين مشخصه هاي اين شاسي که کليه قسمتهاي فني از قبيل موتور گيربکس و سيستم تعليق را در برگرفته بود مقاومت بالا در حد شاسي هاي فيبرکربن مونوکوک امروزي بود و مزيت ديگر وزن بسيار پائين خودرو بود ( وزن اين خودرو با احتساب کليه متعلقات کمتر از 660 کيلوگرم بود! )
البته اين مورد را هم بايد عنوان کرد که اين خودرو مشکلات زيادي را براي سازنده بوجود آورد.بزرگترين مشکل موجود اين بود که اتصال قطعات فني نظير موتور يا سيستم تعليق با شاسي نياز به تولرانس بسيار پائين و مقاومت بالا در نقطه تماس دارد در حالي که فايبرگلاس فاقد اين مشخصات ميباشد.لوتوس جهت ساخت نمونه هائي با تولرانس و کيفيت مورد نظر مجبور به ساخت تعداد زيادي شاسي شد تا نمونه هاي با تولرانس مناسب جهت ساخت مورد استفاده قرار گرفته و بقيه بلااستفاده رها شوند.همچنين جهت بدست آوردن دقت مناسب بايد مراقبت بسيار زيادي جهت ساخت شاس صورت ميگرفت.در هر صورت مدل اليت هرگز براي شرکت لوتوس مدل موفقي محسوب نشد وکليه اليت هاي ساخت لوتوس با ضرر در هنگام فروش مواجه شدند.
اين مورد باعث عدم بکارگيري اين نوع از شاسي در ديگر خودروها شد و شاسي فايبرگلاس به فراموشي سپرده شد.
امروزه از شاسي و بدنه فايبرگلاس در قسمت نيمه بالاي شاسي و قسمتهائي که معمولا" تحت تنش و فشار کاري کم قرار دارند و احتياج به تولرانس پائين هم در هنگام ساخت ندارند در بسياري از خودروها نظير لوتوس .تي وي آر.مارکوس.کوروت.کامارو و فايربرد.ونتوري و ...... که همگي خودروهائي زيبا و آئروديناميک از گونه اسپرت محسوب ميشوند استفاده ميشود و در قسمتهاي تحت تنش شاسي همچنان از گونه هاي شاسي لوله اي.شاسي فضائي آلومينيومي يا مونوکوک مسطح ( نظير مونوکوک معمولي بدون داشتن قطعات اتصالي شاسي در قسمت بدنه و ارتفاع خودرو ) استفاده ميکنند.
اين ترکيب وزن بسيار پائين در گونه
فايبر گلاس کامل را تا حدودي افزايش ميدهد.
گونه بعدي از شاسي هاي غير رايج شاسي مونوکوک فيبر کربن ميباشد.
استفاده اوليه از فيبر کربن و بعدها کولار در ساخت شاسي و بدنه خودرو به دهه هشتاد ميلادي باز ميگردد.و در حقيقت نمونه اي ديگر از راهيابي مواد مورد استفاده در صنايع هوا فضا به صنعت خودروسازي ميباشد.
فيبر کربن نوعي خاص از مواد مرکب با بيس پليمري و آرماتور بندي بوسيله الياف کربن ( همانگونه که ميدانيد سخت ترين ماده موجود در دنيا کربن ميباشد ) به صورت ماتريسي ميباشد.
الياف کربن بالاترين ميزان مقاومت در برابر وزن را در بين مواد صنعتي موجود در دنيا دارا هستند و پس از تارعنکبوت با مقاومت 20 برابر در مقابل هم وزن خود فولاد کولار با مقاومت 7تا 9 برابر در برابر هم وزن خود فولاد و فيبر کربن با مقاومت 5 تا 6 برابر هم وزن خود فولاد قرار دارد.
پس از اينکه در ابتداي دهه 80 فيا ( فدراسيون جهاني اتومبيلراني ) مجوز استفاده از شاسي و بدنه با مواد غير فلزي را صادر کرد فيبر کربن کم کم راه خود را به دنياي خودروهاي مسابقه اي و سپس خياباني اسپورتي باز کرد.
در ابتداي دهه هشتاد تعدادي اتومبيل اسپرت که در بخشهائي از پانلهاي بدنه آنها از فيبر کربن استفاده شده بود معرفي شدند که معروفترين آنها پورشه 959 و فراري 288 جي تي او بودند.
طريقه ساخت قطعات بدنه و شاسي بوسيله فيبرکربن به اين صورت است که ابتدا صفحه هاي بافته شده از فيبر کربن که معمولا" به شکل پارچه هستند در قطعات مختلف و مورد نياز بريده شده ( لازم به ذکر است که الياف کربن قبل از مخلوط شدن با رزين به عنوان بيس از قابليت انعطاف و
استحکام بسيار پائيني نظير پارچه برخوردارند و به سادگي قابليت برش و فرم دهي با دست را دارند ) و برروي فويلهاي آلومينيومي که به شکل قطعه مورد نياز است قرار ميگيرند.
سپس لايه اول بوسيله رزين مايع پوشانده شده و رزين کليه قسمتهاي الياف کربن را در بر ميگيرد.سپس لايه هاي بعدي از پارچه کربني برروي لايه اول چسبانده شده و مجددا" رزين اندود ميشود و بسته به مقاومت مورد نياز تعداد لايه ها افزايش ميابد.
پس از اتمام لايه گذاري و رزين کاري قطعه شکل گرفته به اين ترتيب جهت پخت وارد يک کوره بزرگ با دماي 120 درجه سانتيگراد و فشار 90 پوند بر اينچ مربع شده و به مدت سه ساعت در اين شرايط پخته ميشود.
پس از اتمام اين عمليات قطعات نرم الياف کربن و رزين تبديل به يک ماده فرم داده شده بسيار سخت ( مقاومت حدو 6 برابر هم وزن خود از جنس فولاد! ) ميشود.
قطعات بدنه اي که به اين طريق ساخته شده اند وزن بسيار پائين و مقاومت بسيار بالائي دارند.
بسياري از خودروهاي سوپر اسپرت در دهه هشتاد و نود در قسمتهائي از بدنه و بعضا" قسمتهائي شاسي خود جهت کاهش وزن از قطعات فيبرکربن استفاده کردند.نمونه هائي از اين خودروها عبارتند از پورشه 959.فراري288 جي تي او.فراري اف 40.لامبورگيني ديابلو اس وي و جي تي.
اما خودروهائي که از شاسي مونوکوک تمام کربني به همراه بدنه فيبرکربن تا قبل از قرن 21
استفاده کردند عبارت بودند از مک لارن اف 1( اولين خودروي سوپراسپرت خياباني تمام کربني ).بوگاتي ا بي 110 اس اس ( با گونه جي تي اشتباه نشود ) و فراري اف 50.
اين سه خودرو بيشترين مقاومت در برابر وزن را در خودروهاي ساخته شده در دنيا را داشته و قويترين گونه شاسي هاي دنيا متعلق به اين خودروها ميباشد.
ضمنا" شاسي مونوکوک فيبر کربني ( نظير مونوکوک فلزي ولي از جنس فيبرکربن ) نخستين بار توسط مک لارن برروي خودروي مسابقه اي ام پي 1/4 فرمولا که يک خودروي مسابقه اي فرمول 1 بود معرفي و سپس برروي مدل اف وان اين شرکت به عنوان اولين خودروي خياباني با اين نوع شاسي نصب شد.
در مورد فراري اف 50 و مک لارن اف وان بايد گفت که گذشته از استفاده اين دوخودرو از شاسي فيبرکربني خودروهاي فرمولا وان هر دو خودرو از تکنيک ديگر تمامي خودروهاي فرمولا يعني استفاده از موتور بعنوان بخش عقبي شاسي خودرو هم استفاده ميکنند.
اين تکنيک که اولين بار در مسابقات فرمولا وان در سال 1963 بوسله لوتوس مورد استفاده قرار گرفت و موجب پيروزي لوتوس در اين مسابقات گرديد توسط کالين چپمن ( بنيانگذار لوتوس ) معرفي شد و در خوردوري فرمولا وان لوتوس موتور و گيربکس بعنوان محل اتصال سيستم تعليق عقب جهت کاهش وزن و عرض شاسي و همچنين کاهش ارتفاع محل نصب موتور و نتيجتا" افزايش پايداري خودرو به سبب مرکز ثقل پائينتر و همچنين بهبود ضريب دراگ آئروديناميکي خودرو به سبب ارتفاع کمتر خودرو شده بود.
مزيت اينکار کاهش چشمگير ارتفاع و ابعاد شاسي و وزن در قسمت عقب خودرو و ايراد آنهم انتقال لرزش به صورت مستقيم از موتور به بدنه و درون کابين ميباشد.
به صورت کلي مزيت شاسي مونوکوک فيبر کربني وزن بسيار پائين و مقاومت بسيار بالاي اين نوع شاسي و حجم اشغال شده کم در قسمت شاسي و بدنه ميباشد.بزرگترين مشکل اين نوع از شاسي هم قيمت بسيار بالا و پروسه ساخت وقت گير و پيچيده آن ميباشد.اين مورد در زمان تعميرات شاسي هم خودنمائي ميکند و جهت تعميرات به
همان دستگاههاي اوليه که جهت ساخت شاسي استفاده شده اند مجددا" نياز داريم.
در مورد خودروهاي بعد از سال 2000 فراري انزو از همين ترکيب استفاده ميکند.
جديدترين و آخرين گونه شاسي شاسي آلومينيومي مورد استفاده در لوتوس اليزه ميباشد که جهت اتصالات بين قطعات مختلف آلومينيومي اين شاسي که بوسيله روش اکسترود شکل گرفته اند از چسب جهت انجام اتصالات استفاده شده که موجب بالارفتن مقاومت شاسي خصوصا" در برابر گشتاورهاي پيچشي شده است.
روش شاخت در اين نوع شاسي نظير سيستم Asf آئودي بوده و تفاوت فقط در طريقه اتصال قطعات ميباشد.
رنو اسپورت اسپايدر هم از اين نوع شاسي منتهي با اتصالات نقطه جوش براي اتصال قطعات استفادهع ميکند که در مقام مقايسه بايد گفت که شاسي لوتوس داراي وزن 65 کيلوگرم در برابر 80 کيلوگرم براي رنو است.
همچنين نيروي مورد نياز براي پيچاندن شاسي به اندازه 1 درجه براي لوتوس 11000 نيوتون متر و براي رنو 10000 نيوتون متر ميباشد.همچنين با توجه به ضخامت قطعات آلومينيومي که در لوتوس 1.5 ميليمتر و در رنو 3 ميليمتر ميباشد شاسي لوتوس به مراتب قويتر و پيشرفته تر ميباشد.
محاسن اين نوع از شاسي شامل هزينه پائين جهت ساخت به صورت توليد محدود و همچنين مقاومت نسبت به وزن پائين ( تقريبا" نزديک به شاسي مونوکوک فبيرکربن ) ميباشد.
ايراد اين نوع از شاسي حجم اشغال شده بالاي آن ميباشد و ضمنا" درها به سبب قرار داشتن قسمتي از شاسي در ارتفاع بايد در ارتفاع بالائي نسب شوند.
مجموع اين موارد موجب بکارگيري اين نوع از شاسي در خودروهاي اسپورتي کوچک نظير لوتوس اليزه.لووس ام 250 و اپل اسپيد استر ( که در حقيقت همان لوتوس اليزه با مارک اپل است ) ميباشد.
شاسي بدنه
در واقع تبديل انرژي شيميايي به انرژي مکانيکي اولين پروسه اي است که جهت حرکت در اتومبيل شکل ميگيرد مسئله بعدي انتقال اين انرژي است به چرخها است براي اين منظور اتومبيل بايد داراي چنان مکانيسمي باشد که بتواند اين مهم را انجام دهد براي اين منظور در وهله نخست مي بايد اين اجزائ بر روي قطعه اي به متصل گرددند اين مجموع قطعه عات را در اتو مبيل شاسي و بدنه اتومبيل نام مي نهند که از طريق اين سيستم انرژي توليد شده به چرخها مرسد و سپس حرکت معناي دگر مي يابد
سيستم تعليق يک خودرو در حقيقت بخشي از شاسي است که شامل تمام سيستم هاي مهمي که در زير بدنه قرار دارند، مي شود.
اين سيستم ها شامل بخش هاي زير مي شوند:
● شاسي(فريم)- قطعه ساختاري و حامل بار که بدنه موتوردار خودرو را حمل مي کند، پس در نتيجه توسط سيستم تعليق پشتيباني مي شود.
● سيستم تعليق – تشکيلاتي که وزن را تحمل مي کند، شوک و فشار را جذب کرده و کاهش مي دهد و تماس لاستيک را کنترل مي کند.
● سيستم هدايت – مکانيزمي که راننده را قادر مي سازد تا وسيله را هدايت کرده و جهت بدهد.
● چرخ ها و لاستيک ها – اجزايي که حرکت خودرو را، با درگيري (اصطکاک) با سطح جاده، ميسر مي سازند.
پس تعليق، يکي از سيستم هاي اصلي در خودرو مي باشد.
با مرور اين شماي کلي در ذهن، نوبت پرداخت به سه قطعه بنيادين هر سيستم تعليق مي رسد: فنرها، کمک فنرها و ميل موج گير.
فنرها:
سيستم فنرهاي امروزي بر پايه ي يک طرح از چهار طرح کلي مي باشند:
● فنرهاي پيچشي – رايج ترين نوع فنر بوده و در اصل يک ميله فلزي سخت و محکم مي
باشد که حول يک محورپيچيده است. فنر پيچي ها باز و بسته
مي شوند تا جا به جايي چرخ ها را جذاب کنند.
● فنرهاي تخت – اين نوع از فنر از لايه هاي مختلف فلزي تشکيل شده که به يکديگر متصل مي شوند تا به عنوان يک واحد عمل کنند. فنرهاي تخت، اول بار در کالسکه هاي اسب کش استفاده شدند و تا سال 1985 بر روي اکثر اتومبيل هاي آمريکايي به کار گرفته مي شدند. امروزه نيز هنوز بر روي اکثر کاميون ها و خودروهاي سنگين استفاده مي شوند.
● ميله هاي پيچشي – ميله هاي پيچشي از خواص پيچش يک ميله استيل استفاده مي کند تا کارايي همانند فنر پيچشي را ايجاد کند. طريقه کارش به اين صورت مي باشد که يک سر ميله به بدنه خودرو قلاب و متصل شده. انتهاي ديگر به يک جناغ متصل است که مانند اهرمي عمل مي کند که با زاويه º 90 نسبت به ميله پيچشي حرکت مي کند. هنگامي که چرخ با يک دست انداز برخورد مي کند، حرکت عمودي به جناغ انتقال يافته و سپس، در طي عمل هم سطح سازي، به ميله پيچشي مي رسد. پس از آن ميله پيچشي به دور محورش مي پيچد تا نيروي فنري ايجاد نمايد. خودروسازان اروپايي از اين سيستم به صورت گسترده اي استفاده کردند، و نيز در
ايالات متحده، پاکارد و کرايسلر در طول سال هاي 1950 تا 1960 اين کار را انجام دادند.
● فنرهاي بادي – فنر بادي که شامل يک محفظه سيلندري هوا مي باشد، بين چرخ و بدنه خودرو قرار گرفته، و از خواص فشرده سازي هوا استفاه مي کند تا لرزش هاي چرخ را بگيرد. طرح آن بيش از يک قرن قدمت دارد و مي توان آن را در کالسکه هاي اسب کش يافت. فنرهاي بادي در آن دوران از کيسه هاي چرمي پر از هوا درست مي شدند، بسيار شبيه به کيسه هاي سازهاي بادي؛ در سال 1930 فنرهاي بادي چرمي-قالبي جايگزين اين کيسه ها شدند.
با توجه به محلي که فنرها در خودرو قرار دارند – که همان بين چرخ ها و بدنه مي باشد – مهندسان، اغلب صحبت درباره جرم معلق و جرم نامعلق (= جرمي که در تماس با جاده مي باشد) را مناسب مي دانند.
فنرها: جرم معلق و نامعلق
جرم معلق، جرم خودرو بر فنرها است، حال آنکه جرم نامعلق به صورت جداگانه، جرم بين جاده و فنرهاي سيستم تعليق تعريف مي شود. خشکي فنر، بر عکس العمل جرم معلق در هنگام رانندگي تاثير مي گذارد. خودروهايي که داراي جرم معلق ضعيفي هستند، نظير خودروهاي
اشرافي (مانند خودروي شهري لينکلن) مي توانند دست اندازها را به راحتي هضم کرده و يک سواري فوق العاده نرم و راحت را فراهم آورند؛ هر چند، اين چنين خودرويي از شيرجه و نشست، در هنگام ترمز کردن و شتاب گرفتن رنج مي برد و در سر پيچ ها و دورزدن ها، تمايل بيشتري به تجربه موج يا پيچش بدنه نشان مي دهد. خودروهايي که داراي فنرهاي سخت مي باشند، مانند خودروهاي اسپرت (مثل Mazda Miata) نسبت به جاده هاي پر دست انداز، خشونت بيشتري
نشان مي دهند. ولي اين نوع اتومبيل، به خوبي حرکت بدنه را به حداقل مي رساند؛ واين بدان معناست که آنها قابليت سواري به صورت ديوانه وار را دارا هستند، حتي در سر پيچ ها. پس در حالي که فنرها به خودي خود، قطعاتي ساده به نظر مي آيند، طراحي و به کارگيري آنها بر روي يک خودرو به منظور تعادل بين راحتي سرنشين و کنترل خودرو، فرآيند پيچيده ايست. و براي پيچيده تر ساختن مسئله، همين کافي است که فنرها به تنهايي نمي توانند يک سواري کاملاً نرم را فراهم آورند. چرا؟ زيرا آنها در جذب انرژي بسيار عالي عمل مي کنند، ولي در رهاسازي اش به آن خوبي نيستند. قطعات ديگري، به عنوان کمک فنر نياز هستند تا اين کار به خوبي انجام پذيرد
سيستم تعليق چيست؟
امروزه راحتي سرنشينان مهم ترين هدف سازندگان خودرو است.يكي از مهم ترين عوامل راحتي سرنشينان جلوگيري از انتقال ارتعاشات حاصل از محيط خارج به سرنشينان است. اين ارتعاشات ميتواند ناشي از عوامل متعددي مانند ترمز كردن ،حركت در پيچ و ناهمواريهاي جاده و .... باشد.
براي تحقق اين هدف ،بين چارچوب شاسي و چرخهاي خودرو سيستم تعليق را كار گذاشته اند.
سيستم تعليق ،مجموعه فنرها،كمك فنرها و تمام سازوكارهايي است كه براي ايجاد راحتي سفر و فرمانپذيري خودرو به كار ميروند.
هر سيستم تعليق دو هدف كلي دارد:
۱-راحتي سرنشينان
۲-فرمايپذيري و كنترل خودرو
هدف اول به واسطه جدا كردن سرنشينان از ناهمواريهاي جاده فراهم ميشود. كه اين وظيفه به وسيله اجزاي انعطاف پذير مانند فنر و عضو ميرا كننده (كمك فنر)انجام ميپذيرد.در واقع اكثر كار سيستم را فنرها انجام ميدهند،از كمك فنرها نيز همان طور كه اشاره شد براي ميرا كردن نوسان فنرها بعد از برخورد با ناهمواريها در جاده استفاده ميشود.به طوري كه اگر كمك فنر استفاده نشود ،اتومبيل بعد از برخورد با ناهمواريها به دفعات و با دامنه نسبتا زياد نوسان ميكند و اين براي سرنشينان ناخوشايند است.
هدف دوم نيز به وسيله جلوگيري از غلط خوردن و پرتاب شدن خودرو و حفظ تماس چرخها با جاده ميسر ميشود.اين وظيفه با استفاده از بازوهاي مكانيكي كه اتصال اكسل يا چرخها به بدنه يا شاسي را ممكن ميسازد،انجام ميشود.
خواص يك سيستم تعليق كه براي ديناميك خودرو اهميت زياد دارد در رفتار حركتي و پاسخ ان به نيروها و ممنتوم هاي است كه از تايرها به شاسي انتقال ميابد.
در واقع سيستم تعليق يكي از اجزاي واحد شاسي در هر خودرو سبك و سنگين است كه در ناحيه اي بين محور عرضي انتقال قدرت چرخها و قسمت بدنه خودرو قرار ميگيرد.
اجزاي سيستم تعليق:
قبل از بررسي اجزاي تشكيل دهنده سيستم تعليق و سازو كارهاي ان بايد به خاطر داشته باشيم كه يك خودرو در حال حركت چيزي بيش از چرخش چرخهاست، به طوري كه با چرخش چرخها و حركت اتومبيل ،سيستم تعليق در هر لحظه در وضعيت تعادل ديناميكي ميباشد. يعني به طور مداوم اتومبيل را با شرايط متغير جاده تطبيق ميدهد.
اصلي ترين اجزاي سيستم تعليق عبارت است از:
۱-فنرها (spring)
2-كمك فنرها (shock absorber)
۳-ستونهاي نگهدارنده(struts)
۴-تاير(tire)
اين اجزا وديگر جزييات تشكيل دهنده سيستم تعليق به منظور ايفاي شش نقش زير طراحي ميشوند.
۱-ثابت نگه داشتن ارتفاع خودرو در حال حركت
۲-كاهش اثرات نيروهاي حاصل از ضربه
۳-حفظ مسير صحيح چرخها
۴-تحمل وزن خودرو
۵-حفظ تماس چرخها با جاده
۶-كنترل مسير حركت خودرو
نقش فنرها در سيستم تعليق:
فنرها اجزاي انعطاف پذيري هستند كه وزن بدنه و چارچوب و همچنين بار اضافي انومبيل را تحمل ميكند و ارتفاع ان را در حين حركت ثابت نگه ميدارد.همچنين با نوسان كردن از انتقال ارتعاشات شديد حاصل از برخورد با موانع به بدنه و چارچوب به طور نسبي جلوگيري ميكند.
بهترين فنرها به سرعت ارتعاشات به وجود امده توسط جاده را جذب ميكنند و به ارامي به حالت نرمال برميگردند.فنرهايي كه خيلي نرم و انعطاف پذير هستند نوسانات بيشتري را براي قسمت فوقاني اتومبيل باعث ميشوند،در صورتي كه فنرهاي سخت اجازه ارتعاش زياد را به اجزاي اتومبيل نميدهند.در واقع فنرها اتصال انعطاف پذير بين چرخها و بدنه ايجاد ميكنند.
در ضمن براي درك بهتر سازوكار فنرها در سيستم تعليق خودرو اشنايي با در مفهوم زير ضروري به نظر ميرسد.
sprung weight:قسمتهايي از خودرو كه وزن انها به وسيله فنرها ساپورت ميشود.مثل:بدنه،گيربكس،موتور،...
unsprung weight:قسمتهايي از خودرو كه وزن ان به وسيله ي فنرها ساپورت نميشود.مثل:تايرها،مجموعه ترمز،اكسل،...
يكي از متداول ترين فنرها ميباشد.امروزه تقريبا تمامي ماشينهاي سواري ازcoil spring استفاده ميكنند.تعداد زيادي از ماشينهاي باركش نيز از اين نوع فنر استفاده ميكنند،البته به دليل بارگذاري زياد در اين نوع ماشينها فنرهاي تخت (leaf spring) را در سيستم تعليق قسمت عقب به كار ميبرند.
سرعت جهش فنر(spring rate):
كه به ان deflection rate هم گفته ميشود و معياري براي اندازه گيري سختي فنر است.سرعت جهش فنر مقدار نيرويي است كه بايد وارد شود تا فنر ۱ اينچ تغيير شكل دهد(منبسط يا متراكم شود)،به فرض اگر براي فشرده شدن فنر به اندازه ۱ اينچ،۱۰۰ پوند نيرو لازم باشد ميتوان نتيجه گرفت كه براي متراكم شدن ان به اندازه ۳ اينچ بايد۳۰۰ پوند نيرو اعمال كرد.
تعداد حلقه هاي فنر،قطر حلقه ها،قطر سيمي كه فنر از ان ساخته شده است.
به طوري كه سختي فنر با قطر سيم نسبت مستقيم و با تعداد حلقه ها نسبت عكس دارد.
همچنين ميتوان اين نوع فنرها را طوري ساخت كه سختي متغير داشته باشند،اين سختي متغير عمدتا از طريق تغيير در پارامترهايي همچون،ضخامت در طول سيم،فواصل بين حلقه ها،و قطر حلقه ها ايجاد ميشود.اين نوع فنرها در شرايط بدون بار يا كم بار سختي كمتري از خود نشان ميدهند و در نتيجه حركت نرم و هموار را براي اتومبيل ايجاد ميكنند.اما تحت شرايط بارگذاري شده سختي انها بيشتر است كه نتيجه ان توانايي در تحمل بار و كنترل خودرو در شرايط متغير جاده است.
با توجه به گفته هاي بالا ميتوان نتيجه گرفت كه طراحي فنر در كنترل و فرمانپذيري خودرو نقش بسزايي دارد،به بيان ديگر هر چه فنر انرژي بيشتري جذب كند راحتي سفر خودرو بيشتر است.
فنر تخت (leaf spring):
اين نوع فنرها بيشتر در ماشينهاي سنگين مورد استفاده قرار ميگيرد و به دو صورت طراحي ميشود:
۱-چند لايه (multi-leaf spring) كه اغلب از استيل ساخته ميشود.
۲-يك لايه (mono-leaf spring) كه اغلب از الياژ ساخته ميشود.
نوع اول متشكل از چندين لايه با طول متفاوت است كه در بين لايه ها از پلاستيك يا نوعي لاستيك براي سهولت انعطاف استفاده ميشود.هنگام برخورد با ناهمواريها لايه هاي فلزي با خم شدن و سر خوردن بر روي يكديگر ارتعاشات را جذب ميكنند.
نوع دوم اين فنرها تنها از يك لايه تشكيل شده است كه در وسط نسبت به دو انتها ضخامت بيشتري دارد.
دو انتهاي اين نوع فنرها (leaf spring)به شكل حلقه خم شده تا بتوان از اين طريق ان را به چارچوب اتصال داد،كه البته يكي از اين اتصال ها ازاد است تا فنر بتواند به راحتي خم شود.
دانستنيها درباره سيستم تعليق
همانطور که قبلا ذکر شد ، بر خلاف تفکر عامه ، کمک فنر وزن خودرو را ساپورت نمی کند بلکه وظيفه اصلی آن کنترل نوسانات فنرها و حرکات سيستم تعليق و نگه داشتن چرخ به صورت چسبيده به جاده می باشد . اين کار با تبديل انرژی جنبشی حاصل از نوسانات فنر و سيستم تعليق و تبديل آن به انرژی گرمايی ( حرارتی ) در کمک فنر انجام می گردد .
