فنربندی شاسی خودرو

فنربندی شاسی خودرو

فنربندی شاسی خودرو

فنربندی شاسی خودرو
فنربندی شاسی خودرو

به گزارش تارک خودرو تقسیم بندی ساختمان یک خودروی باری به سه قسمت:

۱- بدنه و متعلقات (ستون ها، سقف، کف، سپر، درزگیرها و …)

۲- سیستم مولد قدرت (موتور) و سیستم انتقال قدرت (کلاچ، جعبه دنده، میل گاردان، دیفرانسیل و اکسل محرک)

۳- شاسی (تعلیق، فنر، کمک فنر، فرمان، ترمز، چرخ، تایر و فریم)

خط جدا کننده بالا

تعمیرگاه لکسوس تارک خودرو
By Admin  /  مرداد ۱۱, ۱۳۹۶
تعمیرگاه بی ام و تارک خودرو
By Admin  /  مرداد ۸, ۱۳۹۶
تعمیرگاه بنز تارک خودرو
By Admin  /  مرداد ۷, ۱۳۹۶

خط جدا کننده پایین

مقدمه

شاسی مجموعه ای از بخش های مختلف است که تایرها و چرخ ها را به بدنه ی خودرو وصل می کند. شاسی شامل فریم (قاب یا چارچوب)، سیستم تعلیق و فنربندی، سیستم فرمان و هدایت خودرو، سیستم ترمز و مجموعه ی چرخ و تایر است.

  • فریم (Frame) یک عضو ساختمانی و حمل کننده ی بار است که تکیه گاه موتور و بدنه ی خودرو را شکل داده، و در عوض توسط تعلیق و چرخ ها پشتیبانی می شود.
  • سیستم تعلیق (Suspension System) مجموعه ای برای تحمل وزن، جذب و خفه کردن ارتعاشات وارده از طرف جاده و کمک به تماس تایر با سطح جاده، به منظور تامین رابطه ی مناسب چرخ با شاسی، می باشد.
  • سیستم فرمان و هدایت خودرو (Steering System)، مکانیزمی یکپارچه است، که به راننده اجازه و امکان هدایت کردن وسیله ی نقلیه را می دهد.
  • سیستم ترمز (Brake System)، شامل مجموعه ای از قطعات و زیر مجموعه های مرتبط با یکدیگر است، که در کاهش سرعت، توقف وسیله ی نقلیه ی در حال حرکت و کنترل خودرو نقش بسزایی دارد.

 

با وجود سیستم تعلیق، خودرو این امکان را می یابد که از سطوح ناهموار بدون آنکه اتاقش بالا و پایین بپرد، عبور کند. به علاوه این سیستم به خودرو این امکان را می دهد، که با حداقل غلتش یا گرایش به کاهش کشش مابین تایر و سطح جاده، اقدام به دور زدن نماید. همچنین این سیستم نقش ضربه گیری را دارد، که اثرات ضربات وارده از سطح جاده را که در نتیجه ی عبور خودرو از روی ناهمواری ها بوجود می آید، به حداقل رسانده، و راحتی سرنشین را تامین می نماید.

در ادامه به تعدادی از تعاریف و نکاتی که برای درک بهتر مطالب بعدی مورد نیاز می باشد، اشاره می نماییم:

فاصله ی مابین خط مرکزی تایرهای قرار گرفته بر روی یک محور را Trake (ردپا یا خط سیر) و فاصله ی مابین خط مرکزی تایرهای جلو و عقب را Wheel Base (فاصله ی محور جلو از عقب) می نامند؛ و اگر خودرو در تنظیمات مناسب خود قرار داشته باشد، چرخ ها در خطی موازی با خط مرکزی هندسی خودرو می گردند.

 

فنربندی شاسی خودرو
فنربندی شاسی خودرو

شکل ۲-۳-فاصله چرخ ها

 

همانطور که چرخ و تایر یک خودرو، حرکت آنرا ممکن می سازد؛ مقدار چسبندگی و اصطکاک مابین تایر و سطح جاده نیز از مشخصه هایی می باشد، که میزان محدوده های شتاب گیری، مانورپذیری در سر پیچ ها و توقف خودرو را معین می سازد. تماس تایرهای خودرو با سطح جاده متاثر از نیروهای مختلفی می باشد، که دینامیک خودرو علمی است که درباره ی این نیروها و تاثیراتشان در حرکت خودرو بحث می کند.

هندسه ی خودرو، تعلیق و طراحی فرمان از عوامل مهمی می باشند، که بر روی فرمان پذیری خودرو تاثیر مستقیمی دارند. برای بهتر فهمیدن این فاکتور اساسی، دانستن ایزولاسیون خودرو از جاده، ره گیری مسیر و مشخصه های دور زدن از موارد مهم می باشند.

ایزولاسیون جاده (Road Isolation)، به توانایی خودرو در جذب یا جداسازی ارتعاشات وارده از سمت جاده به قسمت قرارگیری سرنشینان خودرو اشاره دارد؛ که میزان کنترل این فاکتور، به شرایط سیستم تعلیق و متعلقاتش بستگی دارد؛ بطوریکه عملکرد مناسب سیستم تعلیق امکان حرکت خودرو بر روی جاده های خشن و ناهموار را بدون برهم خوردن آرامش سرنشین فراهم می کند؛ که این کار بوسیله ی استفاده از ترکیب بوش ها، فنرها و کمک فنرهای هیدرولیکی صورت می گیرد.

زمانی که خودرو با دست اندازی روبرو می شود، فنرها متراکم شده و انرژی جنبشی را در خود ذخیره می کنند، و سپس این انرژی را به خودرو منعکس و باز می گردانند. میزان متراکم شدن فنر که از موارد مهم در فرمان پذیری و راحتی سرنشین می باشد، توسط دمپرهای هیدرولیکی نظیر کمک فنر یا استرات (ستون، پایه-Strut) کنترل شده، و محدوده ی انتقال ورودی از طرف جاده به سرنشین را معین می کند.

ره گیری جاده معیاری است، که به نگه داشتن مناسب خودرو بر روی سطح جاده به هنگامی که خط سیرهای منحنی و مستقیم را می پیماید، اشاره دارد. برای درک اهمیت این مطلب، بخاطر بیاورید که قابلیت هدایت، ترمز و شتاب گیری خودرو در درجه ی اول به میزان اصطکاک و چسبندگی مابین تایر و سطح جاده بستگی دارد. تغییرات نیروی وارده به تایر مقیاس توانایی خودرو در ره گیری جاده بوده، و مستقیما به عملکرد کمک فنر یا استرات بستگی دارد.

کمک فنر و استرات، با حفظ و تقسیم مناسب بار عمودی وارده به تایر، از طریق پایدار کردن خودرو در بالا و پایین پریدن، غلتش و جهشی که در طول انتقال وزن رخ می دهد، کمک می نمایند. آنها همچنین بر کاهش شیرجه ی خودرو به هنگام ترمز کردن و پریدن خودرو به هنگام شتابگیری ناگهانی، به منظور متعادل رانده شدن خودرو، تاثیر گذارند.

کمک فنرها یا استرات های فرسوده با اجازه دادن به انتقال بیش از حد وزن خودرو از یک طرف به طرف دیگر یا از قسمت جلو به عقب، از چسبیدن مناسب تایرها به سطح جاده جلوگیری کرده، و زمینه ی فرمان پذیری و ترمزگیری نامناسب را فراهم می کنند؛ که این خود نهایتا باعث از دست رفتن ایمنی خودرو و سرنشین می شود؛ بنابراین کمک فنرها را می توان جزء قسمت های تامین کننده ی ایمنی دانست.

 

فنربندی شاسی خودرو
فنربندی شاسی خودرو

شکل ۳-۳- انتقال وزن خودرو در طی دور زدن، ترمز کردن و شتاب گیری

 

بارگذاری تایر، به دلیل انتقال مرکز ثقل خودرو (Vehicle’s Center Of Gravity) در طول شتابگیری، کاهش سرعت و دور زدن، تغییر می یابد؛ و بالطبع میزان سطح تماس هر چهار چرخ با سطح جاده که تامین کننده ی کشش مورد نیاز تایرهاست، با تغییرات بارگذاری تایرها نیز تغییر می یابد.

زمانی که خودرو ترمز می کند، اینرسی باعث تغییر مکان نقطه ی ثقل خودرو شده، و وزن خودرو را از تایرهای عقب به تایرهای جلو منتقل می کند؛ که این انتقال وزن خودرو از قسمت عقب به جلو در هنگام ترمز کردن را شیرجه زدن (Dive) می نامند. به همین ترتیب، در هنگام شتاب گیری، وزن خودرو از قسمت جلوی خودرو به عقب منتقل شده، و با عنوان چمباتمه نشستن (Squat) شناخته می شود. با این تفاصیل مشخص می گردد که کنترل انتقال وزن خودرو و حرکات تعلیق، توانایی و قابلیت خودرو در ره گیری جاده و نهایتا عملکرد ایمنش را تامین می کند.

 

فنربندی شاسی خودرو
فنربندی شاسی خودرو

شکل ۴-۳-انتقال وزن

 

دور زدن با توانایی خودرو در طی کردن مسیری منحنی تعریف می شود، و به توان دور زدن یا شتاب جانبی نیز اشاره دارد. موارد بسیاری از جمله فاکتورهای زیر در دور زدن خودرو موثرند:

  • ساختمان تایر
  • آج تایر
  • سطح جاده
  • تنظیمات چرخ
  • بارگذاری تایر

هنگامی که خودرو در حال دور زدن است، نیروی گریز از مرکز با نیروی کششی تایرها مخالفت می کند، و باعث حرکت نقطه ی ثقل به سمت بیرون می شود. کنش متقابل این دو نیرو، وزن را از سمتی که در داخل پیچ است به سمتی که در خارج پیچ می باشد، منتقل می کند. زمانی که این اتفاق می افتد، وزن از فنرهای داخل پیچ برداشته شده، و به فنرهای طرف مقابل منتقل می شود؛ این همان چیزی است که با عنوان غلتش بدنه (Body Roll) معرفی می گردد. زمانی که اقتضائات دور زدن برای مانوری جزئی، کمتر از کششی باشد که توسط تایرها فراهم می شود، آنوقت خودرو همانطوری که راننده فرمان می دهد، هدایت شده، و در خط سیری که انتظارش را داریم حرکت می کند؛ اما اگر نیروی دور زدن از مقدار کشش مقدور تایرها بیشتر شود، تایرها در طول مسیر لغزیده و سر می خورند.

 

فنربندی شاسی خودرو
فنربندی شاسی خودرو

شکل ۵-۳- تغییر مسیر خودرو

 

برای ذکر وظایف سیستم تعلیق می توان آنرا از دو منظر مورد بررسی قرار داد. از منظر عملی، سیستم تعلیق سیستمی است که چرخ ها را به بدنه ی وسیله ی نقلیه متصل می کند؛ و از منظر تئوری، سیستم تعلیق سیستمی است که باید درجات آزادی ((DOF) Degree Of Freedom) چرخ را از ۶ به ۲ کاهش دهد؛ و حرکات چرخ را به دو حرکت عمودی و چرخش حول محور عمودی محدود کند.

اجزای سیستم تعلیق را فنرها و قطعات مربوط به آنها که وزن اتاق خودرو را روی اکسل ها و چرخ ها نگه می دارند، تشکیل می دهند. به عبارتی فنرها و کمک فنرها دو جزء اصلی سیستم تعلیق را شامل می شوند. فنرها وزن خودرو را تحمل و ضربه ی دست اندازها را جذب می کنند؛ کمک فنرها نیز وظیفه ی کنترل یا میرا کردن حرکت فنرها را بر عهده دارند.

اگر کنترل حرکت فنر توسط کمک فنر صورت نپذیرد، بعد از اینکه خودرو با دست اندازی مواجه شد، فنر دچار نوسان شده، و تا مدتی به حرکت نوسانی خود ادامه می دهد؛ که همین امر باعث بالا و پایین پریدن چرخ می شود. به عبارتی کمک فنرها به فنرها این امکان را می دهند که حرکت اصلی خود را بدون واجهش های ناخواسته ی بعدی انجام دهند. برای درک بهتر مطلب سه حالت زیر را مطالعه نمایید:

۱- در حالت اول، خودرویی را ئر نظر بیاورید که فاقد سیستم تعلیق است. در این حالت، هنگام عبور خودرو از روی ناهمواری های سطح جاده، ضربات مستقیما به سرنشینان وارد می شود.

۲- در حالت دوم، خودرویی را در نظر بیاورید که مجهز به سیستم فنربندی می باشد، اما مجهز به ارتعاش گیر (کمک فنر) نشده است. در این حالت، هنگام عبور خودرو از روی ناهمواری های سطح جاده، خودرو به نوسان می افتد، و نوسانات آن قطع نمی شود؛ و اگر ارتفاع ناهمواری ها زیاد باشد، این امکان وجود دارد که دامنه ی نوسانات با هم جمع شده، و منجر به واژگون شدن خودرو شود.

۳- در حالت سوم، تعلیق خودرو مجهز به سیستم های فنربندی و ارتعاش گیر می باشد. در این حالت، نوسانات جاده به وسیله ی فنر و ارتعاش گیر به خوبی جذب شده، و ارتعاشات ایجاد شده فقط در قسمت فنربندی نشده ی سیستم بوجود می آید.

 

  • وزن فنربندی شده و وزن فنربندی نشده:

وزن کل خودرو، مجموع وزن فنربندی شده (Sprung Weight) و وزن فنربندی نشده (UnSprung Weight) خودرو می باشد. وزن قسمت هایی از خودرو که روی فنرها قرار دارند را وزن فنربندی شده، و وزن قسمت هایی از خودرو که زیر فنرها قرار دارند را وزن فنربندی نشده می نامند. بدین ترتیب، وزن اکسل ها، میل پلوس ها، چرخ ها، تایرها، اهرم بندی فرمان و ترمز و چیزهایی که بین جاده و فنر قرار دارند را وزن فنربندی نشده، و بقیه ی قسمت ها را وزن فنربندی شده می نامند.

با افزایش وزن فنربندی نشده، از نرمی حرکت خودرو کاسته می شود؛ بنابراین تا حد ممکن سعی بر آن است، که وزن فنربندی نشده کاهش یابد.

 

فنربندی شاسی خودرو
فنربندی شاسی خودرو

جهش چرخ: (Wheel Bounce) | وزن فنربندی شده: (Sprung Weight)

تعلیق Suspension | وزن فنربندی نشده: (UnSprung Weight)

تراکم و فشردگی تایر: Tire Compression

شکل ۶-۳- وزن فنربندی شده و وزن فنربندی نشده، در مدار ساده ی خودرو

 

  •  وظایف سیستم تعلیق:

۱- ایزولاسیون: تضمین کننده ی راحتی سفر

۲- پایداری: تضمین کننده ی فرمان پذیری خوب

۳- تماس همیشگی چرخ ها با سطح جاده: تضمین کننده کشش مناسب

 

  • اجزای اصلی سیستم تعلیق:

۱- هندسه ی تعلیق (Suspension Geometry)

۲- فنر تعلیق (Suspension Spring)

۳- کمک فنر تعلیق (Suspension Shock Absorber)

 

  • خواسته های ما از سیستم تعلیق:

۱- عملکردش به سیستم ها و اجزای دیگر وابسته نباشد؛ و در تمامی شرایط (حتی در صورت خرابی قسمت های دیگر خودرو) به وظیفه اش عمل کند.

۲- زاویه ی کمبر را به خوبی کنترل کند.

۳- از غلتیدن بدنه ی خودرو جلوگیری کند.

۴- فضای کمی را به خود اختصاص دهد؛ و فضای بیشتری را برای سرنشین فراهم کند.

۵- از انتقال سر و صدا، ارتعاش و تندی ((NVH) Noise-Vibration-Harshness) جلوگیری کند.

۶- وزن زیادی را به خودرو تحمیل نکند؛ به عبارتی وزن جرم فنربندی نشده را کاهش دهد.

۷- عمر طولانی داشته باشد.

۸- گران قیمت نباشد.

 

  • تاثیر کامپیوتر بر پیشرفت سیستم تعلیق:

۱- آنالیزهایی که به کمک کامپیوتر بر روی هندسه ی تعلیق و سینماتیک چرخ انجام شده است، پیشرفت قابل ملاحظه ای را در زمینه ی سیستم تعلیق رقم زده است.

۲- پایداری و فرمان پذیری خودروهای کنونی نسبت به خودروهای چند دهه ی پیش بهبود قابل ملاحظه ای داشته است؛ که این امر در اثر بهره برداری از آنالیزهای کامپیوتری حاصل شده است.

۳- طراحی و قاب بندی تعلیق های ابتکاری (مانند مالتی لینک) فقط در اثر بهره برداری از کامپیوتر حاصل شده است.

 

  • انواع فنر:

۱- فنر مارپیچی (Coil Spring)

۲- فنر میله پیچشی (Torsion Bar Spring)

۳- فنر برگه ای (Leaf Spring)

۴- فنرهای تناوبی (Alternative Spring)

۵- فنر ضد غلتش (Anti Roll Bar Spring)

 

  •  مزایا و معایب فنرهایی از جنس کامپوزیت (Composite Spring):

۱- وزن سیستم تعلیق را کاهش می دهند. (+)

۲- راحتی سفر را افزایش می دهند. (+)

۳- عمری طولانی دارند. (+)

۴- در برابر پوسیدگی و زنگ زدگی مقاوم هستند. (+)

۵- پروسه ی تولیدشان مشکل است. (-)

۶- قیمت بالایی دارند. (-)

 

  • میزان میرایی (استهلاک ارتعاش) کمک فنر:

۱- میرایی کم: راحتی سفر خوبی را فراهم می کند.

۲- میرایی زیاد: فرمان پذیری خودرو را بهبود می بخشد.

 

  • انواع کمک فنر:

۱- دو لوله ای (Twin Tube)

۲- تک لوله ای (Mono Tube)

۳- قابل تنظیم و انطباق پذیر (Adjustable & Adaptive)

 

  • کمک فنرهای قابل تنظیم و انطباق پذیر:

۱- نسل اول: دهه ۱۹۵۰ – مورد استفاده در خودروهای لوکس – با دست قابل تنظیم می باشد.

۲- نسل دوم: اواسط دهه ۱۹۸۰ – مورد استفاده در خودروهای لوکس (دایملر کرایسلر و فراری) – بطور اتوماتیک در ۳ یا ۴ وضعیت به وسیله ی سوپاپ سولنوئیدی قابل تنظیم است.

۳- نسل سوم: اواسط دهه ۱۹۹۰ – مورد استفاده در خودروهای لوکس (نیسان و پرزیدنت) – استفاده از تکنولوژی سوپاپ مستمرا متغیر

۴- نسل چهارم: سال ۲۰۰۳ – طراحی شده توسط شرکت دلفی – استفاده از تکنولوژی سیالات مغناطیسی

 

منبع: تکنولوژی شاسی خودرو، انتشارات پارتیان، مهندس حسین رمضانی

0 دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

Enter Captcha Here : *

Reload Image