سیستم تعلیق یا فربندی چیست ؟

سیستم تعلیق یا فنربندی یا Suspension

سیستم تعلیق یا فربندی قسمتی از خودرو است که باعث می‌شود نوسانات حاصل از حرکت خودرو بر روی سطوح ناهموار به جِرم معلق که شامل اتاق، شاسی، متعلقات و سرنشینان وارد نشود.

سیستم تعلیق از جِرم فنربندی‌شده، فنر، کمک‌فنر و جِرم فنربندی‌نشده تشکیل شده‌است.

سیستم تعلیق خودرو دو وظیفهٔ مهم را برعهده دارد که یکی جذب نوسانات و ارتعاشات وارد به چرخ‌ها بر اثر ناهمواری‌های جاده و دیگری تماس مؤثر لاستیک چرخ‌ها با سطح جاده است.

در سیستم تعلیق خودرو همیشه دو مقوله مورد بحث بوده: یکی کیفیت سواری دادن و دیگری قابلیت هدایت و کنترل.

که این دو مرتباً در تضاد با یکدیگرند. به عبارت دیگر، بهبود یکی باعث بروز اشکال در دیگری می‌شود.

انواع سیستم تعلیق

• سیستم تعلیق وابسته یا یکپارچه
• سیستم تعلیق مستقل

به‌طورکلی سیستم‌های تعلیق به‌صورت‌های زیر طبقه‌بندی می‌شوند:

طبقه‌بندی ازنظر استقلال:

۱- تعلیق‌های مستقل

۲- تعلیق‌های صُلب و وابسته

۳- تعلیق‌های نیمه‌مستقل

و طبقه‌بندی ازنظر محرک بودن:

۱- تعلیق محرک

۲- تعلیق غیرمحرک

و طبقه‌بندی ازنظر:

۱- کاربری در جلو

۲- کاربری در عقب

اجزای سیستم تعلیق چیست؟

سیستم تعلیق یا فربندی به‌طور عمومی از سه «گروه» از قطعات تشکیل می‌شود:

• بازو‌ها و بوش‌های متصل‌کننده چرخ به بدنه: درواقع این بازوها باعث می‌شوند مسیری برای حرکت چرخ به سمت بالا و پایین مشخص شوند. این بازو هستند که چرخ را در مسیر خود تثبیت می‌کنند و بوش‌ها، عملکردی مانند لولا دارند. 

• فنر: حرکت نوسانی چرخ به سمت بالا و پایین بر عهده این قطعه است. یعنی وقتی در یک سرعت‌گیر، چرخ به سمت داخل (بالا) جمع می‌شود، وظیفه فنر این است که آن را به‌جای اول برگرداند. معمولاً در محور جلوی خودروها، مانند این شکل از فنر لوله‌ای استفاده می‌شود.

در محور عقب نیز بسته به نوع خودرو از انواع مختلف فنر (مثل فنرهای برگی) استفاده می‌شود.

• کمک‌فنر: کمک‌فنر، قطعه‌ای است که در مقابل هرگونه حرکت مقاومت می‌کند. خصوصیت کمک‌فنر این است که هرچه سعی کنید با سرعت بیشتری آن را حرکت دهید، مقاومت آن بیشتر می‌شود.

مثلاً اگر به‌سرعت از روی یک سرعت‌گیر عبور کنید، کمک‌فنر بیشترین مقاومت را دارد و اگر به‌آرامی عبور کنید، کمک‌فنر خیلی نرم، به فنر اجازه می‌دهد که جمع شود. وظیفه اصلی کمک‌فنر این است که نوسانات فنر را خنثی کند. بدون کمک‌فنر، خودرو مثل یک الاکلنگ نوسان می‌کند.

بیشتر بخوانید : توربوشارژر چیست؟

 

هر سیستم تعلیقی که در خودروها مشاهده می‌کنید باید این سه عضو را داشته باشد. اینکه این سه عضو چگونه به شکل یک سیستم تعلیق استفاده می‌شوند، ممکن است تفاوت داشته باشد.

مثلاً ممکن است کمک‌فنر داخل فنر لول قرار گیرد، ممکن است که فنر برگی استفاده شود و کمک‌فنر در کنار آن باشد و یا هر چیدمان دیگری.

اما یادتان باشد، هر سیستم تعلیقی باید حتماً فنر، کمک‌فنر و بازو داشته باشد. مثلاً در چرخ جلوی موتورسیکلت‌ها، مجموعه این سه نقش در یک قطعه به نام «دوشاخه» خلاصه شده‌اند و در چرخ‌های عقب، بازو به‌صورت جداگانه وجود دارد و فنر و کمک‌فنر، با یکدیگر ادغام شده‌اند.

انواع سیستم های تعلیق

سیستم های تعلیق بطور گسترده به دو دسته مستقل و وابسته تقسیم می شوند که هر یک از این دو نیز شامل انواع متفاوتی می باشند .

در نوع وابسته به طور معمول از یک اکسل یکپارچه ، برای هر دو چرخ یک محور استفاده می شود ؛ که چرخها را به موازات یکدیگر و عمود بر اکسل نگه می دارد و زمانی که تنظیم یک چرخ بر هم بخورد ، تنظیم چرخ مقابل آن نیز بر هم خواهد خورد .

همچنین اگر یک چرخ با دست اندازی روبر شود و بالا یا پایین برود چرخ دیگر نیز موازی با آن تحت تاثیر این حرکت واقع خواهد شد .

اما در نوع مستقل که نوع پیشرفته تری محسوب می شود ، هر چرخ توانایی حرکت مستقل و بدون تاثیر گرفتن از چرخ مقابل را داراست .

سیستم تعلیق یا فربندی جلو، همیشه پیچیده‌تر از سیستم تعلیق عقب است، چرا که باید با سیستم فرمان یکپارچه شود، و البته در خودروهای دیفرانسیل جلو یا دو دیفرانسیل، سیستم انتقال قدرت نیز به پیچیدگی این سیستم می‌افزاید.

به‌کل این سیستم، «جلوبندی» گفته می‌شود. طبیعی است که جلوبندی، به خاطر حجم پیچیدگی قطعات آن، نسبت به تعلیق عقب خرابی بیشتری دارد.

انواع سیستم فنربندی مستقل

فنربندی مک‌فرسون

سیستم تعلیق مک‌فرسون (MacPherson Suspension Strut) در سال ۱۹۴۷ میلادی توسط یکی از مهندسان جنرال موتورز، ارل اس. مک‌فرسون (Earle S. MacPherson) ابداع شد.

این سیستم در بسیاری از خودروهای امروزی یافت می‌شود، اما استفاده از آن در خودروهای اروپایی شایع‌تر است.

به‌طور ساده در این سیستم کمک‌فنر داخل فنر لول تعبیه شده است و این دو به‌صورت واحدی یکپارچه عمل می‌کنند.

بیشتر بخوانید : سوپرشارژر چیست؟

 

از این سیستم بیشتر در خودروهای محور جلو محرک استفاده می‌شود. مزیت سیستم فنربندی مک‌فرسون کاهش حجم و وزن سیستم فنربندی مستقل برای محور جلوی خودرو است.

فنربندی دو جناغی

سیستم فنربندی دو جناغی (Double Wishbone) از دو قطعه‌ی جناغی شکل (A-Arm) تشکیل شده است که با فاصله‌ای عمودی روی هم و در راستای یکدیگر قرار می‌گیرند.

یک سر قطعات جناغی به چرخ و سر دیگرشان به ساختار خودرو متصل می‌شود. در میان دو قطعه‌ی جناغی از فنر و کمک فنر استفاده می‌شود تا ضربات وارد شده خنثی شود.

این سیستم کنترل بسیار خوبی روی حرکت چرخ‌ها به‌خصوص زاوایای کمبر اعمال می‌کند و امروزه در خودروهای بسیاری نظیر آئودی، فراری، هوندا و… مورد استفاده قرار می‌گیرد.

سیستم فنربندی دو جناغی خود دارای انواع مختلفی است که هر یک برای موارد خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فنربندی بازوی نگهدارنده/تریلینگ آرم

سیستم فنربندی بازوی نگهدارنده (Trailing arm Suspension) به‌دلیل مشکلات زیاد در کنترل خودرو هنگام عبور از پیچ‌ها مدت‌ها پیش توسط خودروسازان فراموش شده است.

این سیستم که در فارسی به‌ نام‌های مختلفی همچون بازوی نگهدارنده، بازوهای دنباله‌ای و اهرم دو شاخه‌ای ساده و خم‌شونده شناخته می‌شود،

بسیار شبیه سیستم دو جناغی عمل می‌کند با این تفاوت که شکل خاص بازوها سبب می‌شود تا یک سر آن‌ها به شاسی خودرو متصل شود.

بیشتر بخوانید : سیستم انتقال قدرت چیست ؟

 

این سیستم در هنگام عبور از ناهمواری‌ها تنها اجازه‌ی حرکت عمودی را به چرخ‌ها می‌دهد و درنتیجه از تغییر زاویه‌ی کمبر در هنگام شتاب‌گیری و عبور از پیچ‌ها خبری نیست.

به همین دلیل حفظ سطح اتکای مناسب در چرخ‌ها امکان‌پذیر نیست و درنتیجه کنترل خودرو با اشکال مواجه می‌شود.

این سیستم فنربندی در فولکس‌واگن بیتل استفاده می‌شد.

فنربندی تیر کشانش دوقلو

سیستم فنربندی تیر کشانش دوقلو (Twin I-beam Suspension) به‌طور انحصاری توسط فورد و در وانت‌های سری F به کار گرفته شد.

این سیستم تلفیقی از سیستم‌های مستقل و وابسته است که از ترکیب سیستم فنربندی بازوی نگهدارنده و سیستم اکسل صلب ابداع شده است. این سیستم از نصب دو تیر در جلوی خودرو تشکیل شده است.

یک سر هر تیر به چرخ و سر دیگر روی یک محور قرار می‌گیرد. این دو تیر تا حدی همپوشانی دارند و در مرکز به یکدیگر متصل می‌شوند اما خللی در حرکت مستقل آن‌ها پدید نمی‌آید.

روی هر دو تیر و در سر نزدیک به چرخ مجموعه‌ی فنر و کمک فنر قرار می‌گیرد که سبب جذب و دفع ضربات می‌شود.

فنربندی لاستیکی مولتون

سیستم تعلیق لاستیکی مولتون (Moulton Rubber Suspension) در سال ۱۹۵۹ توسط یکی از مهندسان طراح مینی، دکتر آلکس مولتون معرفی شد.

این سیستم براساس تراکم یک جسم جامد لاستیکی عمل می‌کند و با حذف فنر و کمک فنر یک قطعه‌ی لاستیکی را جایگزین می‌کند.

این سیستم کم‌حجم و کم‌هزینه است و در حال حاضر از آن در دوچرخه‌های کوهستان استفاده می‌شود.

فنربندی طبق‌دار عرضی

سیستم تعلیق طبق‌دار عرضی (Transverse leaf spring Suspension) از ترکیب سیستم دوجناغی با فنر برگی (طبق) ابداع شده است.

با حذف فنر لول در سیستم دوجناغی و استفاده از یک طبق عرضی که به جناغ پایینی چرخ‌های روی یک محور متصل است، سیستم فنربندی طبق‌دار عرضی به‌وجود می‌آید.

وسط طبق عرضی روی اکسل خودروی قرار می‌گیرد و به چرخ‌ها اجازه می‌دهد تا به‌طور مستقل حرکت کنند. از این سیستم در شورولت کوروت استفاده شده است.

فنربندی وابسته/غیرمستقل

استفاده از سیستم فنربندی وابسته در خودروهای امروزی اغلب محدود به محور عقب است. دلیل این امر عدم نیاز به فرمان‌پذیری چرخ‌های عقب و درنتیجه تأثیر اندک محور عقب در کنترل خودرو در شرایط عادی است.

با این حال استفاده از سیستم‌های مستقل سبب راحتی و آسایش بیشتر سرنشینان خواهد شد.

در ادامه مروری بر چهار سیستم فنربندی وابسته خواهیم داشت که بعضی از آن‌ها هنوز هم در خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فنربندی اکسل صلب

سیستم فنربندی اکسل صلب (Solid axle) یکی از ساده‌ترین و در عین حال ارزان‌ترین سیستم‌های وابسته است. در این سیستم چرخ‌های روی یک محور توسط یک تیر افقی به یکدیگر متصل و فنرها روی این تیر نصب شده و به‌طور مستقیم به شاسی خودرو وصل می‌شوند.

بیشتر بخوانید : هدرز چیست؟

در این سیستم می‌توان از طبق یا فنرهای لول استفاده کرد. با استفاده از فنرهای لول استفاده از بازوهای کنترلی جهت حمایت از فنرها الزامی است.

فنربندی اکسل تیری شکل

سیستم فنربندی اکسل تیری شکل (Beam axle) نمونه‌ی بهبودیافته از سیستم فنربندی اکسل صلب است.

در سیستم اکسل صلب خودرو در حرکات افقی دچار لغزش و مشکل می‌شود که برای حل این معضل دو تیر از مرکز اکسل به‌صورت مورب به چرخ‌ها متصل می‌شود تا حرکات جانبی را به حداقل برساند.

فنربندی چهار میله‌ای

سیستم فنربندی چهار میله‌ای (۴bar) می‌تواند در محور جلو و عقب به‌کار گرفته شود. این سیستم که به دو دسته‌ی قطری و مثلثی تقسیم می‌شود، شامل چهار میله است که با زاویه‌های مختلف به اکسل و بدنه متصل شده‌اند.

در این سیستم میله‌های چهارگانه وظیفه‌ی حفظ مرکزیت اکسل را برعهده دارند که این امر در پیچ‌ها و شرایط گوناگون رانندگی از اهمیت به‌سزایی برخوردار است.

فنربندی دِدیون

در سیستم فنربندی دِدیون (De Dion Suspension) یک میله‌ی صلب که چرخ روی یک محور را به هم متصل می‌کند و اتصالاتی از هر چرخ به دیفرانسیل متصل می‌شود که سبب حرکت آزادانه‌ی چرخ نسبت به دیفرانسیل می‌گردد.

این سیستم درحقیقت ترکیبی پیچیده از سیستم تریلینگ آرم و محور صلب است. از مزایای این سیستم می‌توان به افزایش اصطکاک تایرها با سطح جاده و کاهش جرم فنربندی‌نشده اشاره کرد.

با وجود این مزایا، افزایش وزن و پیچیدگی‌های فنی این سیستم سبب شده است تا استقبال زیادی از آن به عمل نیاید.

منبع: زومیت