بررسی انواع سیستم های تعلیق خودرو

پلتفرم چیست ؟

قبل از بررسی انواع سیستم های تعلیق خودرو، بایستی با جایگاه آن در پلتفرم خودرو آشنا شد.
پلتفرم چیست؟
حتما تاکنون نام پلتفرم (Platform) را در صنعت خودرو شنیده اید. به عنوان مثال خودروی رانا بر روی پلتفرم پژو 206 صندوقدار ساخته شده است. یا پلتفرم خودروی سمند با خودروی پژو 405 یکسان است.بهترین تعریفی که می توان از پلتفرم کرد بدین شکل است:

هرآنچه که از خودرو قابل دیدن نیست جزو پلتفرم است!

از سیستم تعلیق گرفته تا سیستم بالا و پایین بردن شیشه های خودرو، جزو پلتفرم آن خودرو است.

پلتفرم شامل سه قسمت اصلی است:

1- سازه زیرین خودرو

سازه زیرین خودرو منظور قسمت هایی مثل صفحه آتش است. صفحه آتش به صفحه ای گفته می شود که مابین اتاق و محفظه موتور قرار دارد.

2- سیستم های شاسی خودرو

سیستم های شاسی خودرو شامل موارد زیر است:

• سیستم تعلیق
• سیستم ترمز
• سیستم فرمان

3- سیستم های موتور و انتقال قدرت

که شامل موتور و گیربکس خودرو است.

بنابر این، سیستم تعلیق جزو یکی از زیر سیستم های شاسی خودرو است. و شاسی خودرو نیز یکی از قسمت های تشکیل دهنده ی پلتفرم خودرو می باشد.
حال که با جایگاه سیستم تعلیق در خودرو آشنا شدیم، به بررسی انواع آن می پردازیم.

(سیستم های تعلیق و انواع آن)

وظیفه اصلی سیستم های تعلیق جلوگیری از ارتعاشات ناشی از جاده به بدنه ی خودرو است. تمام سیستم های تعلیق به سه دسته ی کلی تقسیم بندی می شوند:

1- سیستم تعلیق مستقل (Independent)

در سیستم های تعلیق مستقل، مفهوم این است که چرخ های چپ و راست خودرو می توانند به صورت مستقل حرکت کنند. بدون اینکه از هم تاثیر بپذیرند.

از مهم ترین ویژگی های سیستم های تعلیق مستقل می توان به موارد زیر اشاره کرد:

• معمولا کوچک هستند و فضای کمی اشغال می کنند.
• چرخ های چپ و راست مستقل از هم عمل می کنند. که ویژگی مهم و مناسبی است.
• ویژگی های سینماتیکی این نوع سیستم های تعلیق مناسب تر از سیستم های تعلیق دو دسته ی دیگر است.
• راحت تر می توان سیستم را فرمانگیر (steerable) کرد. به دلیل اینکه لینک هایی که در این نوع سیستم تعلیق وجود دارد یا به عبارتی درجات آزادی ای که وجود دارد، راحت تر می توان در جهت های خاصی تحت کنترل قرار داد.
• وزن کمتری نسبت به دیگر سیستم های تعلیق دارند که ویژگی خوبی است زیرا هرچقد وزن فنر بندی نشده ی خودرو (Unsprung Mass) کمتر باشد، سواری خودرو بهتر و راحت تر است. از همین رو خودروسازان سعی می کنند با آلیاژهای آلومینیوم و مواد کامپوزیتی، برخی از قطعات سیستم تعلیق را بسازند. تا علاوه بر وزن کمتر، استحکام بالاتری داشته باشند.

سیستم تعلیق های زیر جزو گروه سیستم های تعلیق مستقل هستند:

مک-فرسون (McPherson)

اکثر خودروهای شهری مخصوصا در کلاس اقتصادی، سیستم تعلیق جلویشان از نوع مک فرسون می باشد. زیرا این سیستم تعلیق به خوبی فضای مورد نیاز برای قرار دادن موتور و گیربکس و دیفرانسیل را در جلوی خودرو به ما می دهد.

دو جناغی (Double Wishbone)

این نوع سیستم های تعلیق بخاطر خاصیت های خوب سینماتیکی و الاستوسینماتیکی، در خودروهای لوکس سدان استفاده می شود. همچنین به دلیل استحکام نسبتا مناسبی که دارند، در برخی خودروهای وانت (Pickup) نیز دیده می شود.

دو سیستم تعلیقی که در بالا بررسی شدند، هر دو از نوع مستقل هستند و بیشتر برای محور جلوی خودرو استفاده می شوند. گرچه سیستم تعلیق دو جناغی بر روی محور عقب برخی خودروها نیز دیده می شود. عکس زیر تفاوت بین سیستم تعلیق مک فرسون و دو جناغی را به خوبی نشان می دهد.

در ادامه ی سیستم های تعلیق مستقل، علاوه بر مک فرسون و دو جناغی می توان به موارد زیر اشاره کرد:

Trailing Arm

این سیستم تعلیق از دسته سیستم های تعلیق مستقل، ساده ترین نوع سیستم تعلیق است. چرا که تنها یک بازو تمامی نیروهای عمودی، طولی و جانبی را تحمل می کند. از این سیستم تعلیق برای محور عقب خودرو استفاده می شود

Semi-Trailing Arm

بدلیل مشکلاتی که در سیستم تعلیق Trailing Arm وجود دارد، از مکانیزم Semi-Trailing Arm استفاده می شود. همچنین از لحاظ استحکام نیز بهتر از سیستم تعلیق Trailing Arm می باشد.

Multi Link

بهترین نوع سیستم تعلیق چه از لحاظ سینماتیکی و چه از لحاظ استحکام، سیستم تعلیق مستقل Multi Link می باشد. که از این سیستم تعلیق در خودروهای گران قیمت استفاده می شود.

2- سیستم های تعلیق صلب (Rigid or Solid Axles)

در سیستم های تعلیق صلب، بر خلاف سیستم های تعلیق مستقل، چرخ های چپ و راست کاملا به هم وابسته هستند و با یک جسم صلب یا Rigid به هم متصل می شوند. در این نوع سیستم های تعلیق چنانچه یکی از چرخ ها حرکت کند، دیگری هم تحت تاثیر قرار می گیرد.

سیستم های تعلیق صلب به دو دسته تقسیم بندی می شوند:

سیستم تعلیق صلب با فنر حلقوی

سیستم تعلیق صلب با فنر تخت

3- سیستم های تعلیق مرکب (Compound Axle)

سیستم های تعلیق مرکب، نه مستقل هستند و نه صلب. بلکه با یک جسم انعطاف پذیر (Flexible) چرخ های چپ و راست به هم مربوط شده اند که میتواند deformation در آن ایجاد شود. در این گروه از سیستم های تعلیق، دو نوع سیستم تعلیق قرار میگیرد:

Torsion Beam Axle

از این سیستم تعلیق جمع و جور برای محور عقب خودروهای کوچک استفاده می شود. خودروی پراید از این سیستم تعلیق در محور عقبش برخوردار است.

Torsion Crank Axle

تفاوتی که Torsion Crank Axle با Torsion Beam Axle دارد در این است که از میله ی ضعیف تری برای اتصال دو چرخ استفاده می شود تا deformation بیشتری حاصل شود. برای جبران استحکام کمتری که در این نوع سیستم های تعلیق وجود دارد، از یک میله ی کمکی دیگری بنام Panhard Arm استفاده می شود.

مهندسان خودروساز از نرم افزار تخصصی Adams و به خصوص ماژول مربوط به تحلیل دینامیکی خودروی این نرم افزار یعنی Adams-Car برای طراحی و بهینه سازی سیستم های تعلیق استفاده می کنند. به این ترتیب که نقاط قرار گیری لینک های سیستم تعلیق را بر اساس بهبود مشخصات سینماتیکی محاسبه و تعیین می کنند، سپس با شبیه سازی دقیق و کامل خودرو در نرم افزار کارآیی سیستم تعلیق طراحی شده را می سنجند.

درضمن یک مرجع تخصصی خوب برای مهندسانی که قصد دارند راجع به سیستم های تعلیق خودرو و مهندسی این سیستم ها تحقیق کنند، کتاب اصول مهندسی شاسی خودرو (The Automotive Chassis:Engineering Principles) نوشته ی Prof. Dipl.-Ing. Jornsen Reimpell می باشد که توسط انجمن مهتدسان خورد (SAE) انتشار یافته است.