اتو مکانیک28 - مقاله ترجمه شده رایگان مکانیک خودرو درباره سیستم ت
مکانیک خودرو
 مقاله ترجمه شده رایگان مکانیک خودرو درباره سیستم تعلیق (قسمت دوم)

مقاله ترجمه شده رایگان مکانیک خودرو درباره سیستم تعلیق (قسمت دوم)

Dampers: Shock Absorbers

­ Unless a dampening structure is present, a car spring will extend and release the energy it absorbs from a bump at an uncontrolled rate. The spring­ will continue to bounce at its natural frequency until all of the energy originally put into it is used up. A suspension built on springs alone would make for an extremely bouncy ride and, depending on the terrain, an uncontrollable car.

Enter the shock absorber, or snubber, a device that controls unwanted spring motion through a process known as dampening. Shock absorbers slow down and reduce the magnitude of vibratory motions by turning the kinetic energy of suspension movement into heat energy that can be dissipated through hydraulic fluid. To understand how this works, it's best to look inside a shock absorber to see its structure and function.

كمك فنر

A shock absorber is basically an oil pump placed between the frame of the car and the wheels. The upper mount of the shock connects to the frame (i.e., the sprung weight), while the lower mount connects to the axle, near the wheel (i.e., the unsprung weight). In a twin-tube design, one of the most common types of shock absorbers, the upper mount is connected to a piston rod, which in turn is connected to a piston, which in turn sits in a tube filled with hydraulic fluid. The inner tube is known as the pressure tube, and the outer tube is known as the reserve tube. The reserve tube stores excess hydraulic fluid.

When the car wheel encounters a bump in the road and causes the spring to coil and uncoil, the energy of the spring is transferred to the shock absorber through the upper mount, down through the piston rod and into the piston. Orifices perforate the piston and allow fluid to leak through as the piston moves up and down in the pressure tube. Because the orifices are relatively tiny, only a small amount of fluid, under great pressure, passes through. This slows down the piston, which in turn slows down the spring.

Shock absorbers work in two cycles -- the compression cycle and the extension cycle. The compression cycle occurs as the piston moves downward, compressing the hydraulic fluid in the chamber below the piston. The extension cycle occurs as the piston moves toward the top of the pressure tube, compressing the fluid in the chamber above the piston. A typical car or light truck will have more resistance during its extension cycle than its compression cycle. With that in mind, the compression cycle controls the motion of the vehicle's unsprung weight, while extension controls the heavier, sprung weight.

All modern shock absorbers are velocity-sensitive -- the faster the suspension moves, the more resistance the shock absorber provides. This enables shocks to adjust to road conditions and to control all of the unwanted motions that can occur in a moving vehicle, including bounce, sway, brake dive and acceleration squat.  

Dampers: Struts and Anti-sway Bars

­A­nother common dampening structure is the strut -- basically a shock absorber mounted inside a coil spring. Struts perform two jobs: They provide a dampening function like shock absorbers, and they provide structural support for the vehicle suspension. That means struts deliver a bit more than shock absorbers, which don't support vehicle weight -- they only control the speed at which weight is transferred in a car, not the weight itself.

كمك فنر
Common strut design

Because shocks and struts have so much to do with the handling of a car, they can be considered critical safety features. Worn shocks and struts can allow excessive vehicle-weight transfer from side to side and front to back. This reduces the tire's ability to grip the road, as well as handling and braking performance.

Anti-sway Bars
Anti-sway bars (also known as anti-roll bars) are used along with shock absorbers or struts to give a moving automobile additional stability. An anti-sway bar is a metal rod that spans the entire axle and effectively joins each side of the suspension together.

ضربه گير
Photo courtesy HSW Shopper
Anti-sway bars

When the suspension at one wheel moves up and down, the anti-sway bar transfers movement to the other wheel. This creates a more level ride and reduces vehicle sway. In particular, it combats the roll of a car on its suspension as it corners. For this reason, almost all cars today are fitted with anti-sway bars as standard equipment, although if they're not, kits make it easy to install the bars at any time.  

Suspension Types: Front

­So far, ou­r discussions have focused on how springs and dampers function on any given wheel. But the four wheels of a car work together in two independent systems -- the two wheels connected by the front axle and the two wheels connected by the rear axle. That means that a car can and usually does have a different type of suspension on the front and back. Much is determined by whether a rigid axle binds the wheels or if the wheels are permitted to move independently. The former arrangement is known as a dependent system, while the latter arrangement is known as an independent system. In the following sections, we'll look at some of the common types of front and back suspensions typically used on mainstream cars.

Dependent Front Suspensions
Dependent front suspensions have a rigid front axle that connects the front wheels. Basically, this looks like a solid bar under the front of the car, kept in place by leaf springs and shock absorbers. Common on trucks, dependent front suspensions haven't been used in mainstream cars for years.

Independent Front Suspensions
In this setup, the front wheels are allowed to move independently. The MacPherson strut, developed by Earle S. MacPherson of General Motors in 1947, is the most widely used front suspension system, especially in cars of European origin.


The MacPherson strut combines a shock absorber and a coil spring into a single unit. This provides a more compact and lighter suspension system that can be used for front-wheel drive vehicles.

The double-wishbone suspension, also known as an A-arm suspension, is another common type of front independent suspension.

سيستم تعليق
Photo courtesy Honda Motor Co., Ltd.
Double-wishbone suspension on Honda Accord 2005 Coupe

While there are several different possible configurations, this design typically uses two wishbone-shaped arms to locate the wheel. Each wishbone, which has two mounting positions to the frame and one at the wheel, bears a shock absorber and a coil spring to absorb vibrations. Double-wishbone suspensions allow for more control over the camber angle of the wheel, which describes the degree to which the wheels tilt in and out. They also help minimize roll or sway and provide for a more consistent steering feel. Because of these characteristics, the double-wishbone suspension is common on the front wheels of larger cars.

Now let's look at some common rear suspensions.

Suspension Types: Rear

Photo courtesy HowStuffWorks Shopper
Leaf spring

­Dependent Rear Suspensions
­ If a solid­ axle connects the rear wheels of a car, then the suspension is usually quite simple -- based either on a leaf spring or a coil spring. In the former design, the leaf springs clamp d­irectly to the drive axle. The ends of the leaf springs attach directly to the frame, and the shock absorber is attached at the clamp that holds the spring to the axle. For many years, American car manufacturers preferred this design because of its simplicity.

The same basic design can be achieved with coil springs replacing the leaves. In this case, the spring and shock absorber can be mounted as a single unit or as separate components. When they're separate, the springs can be much smaller, which reduces the amount of space the suspension takes up.

Independent Rear Suspensions
If both the front and back suspensions are independent, then all of the wheels are mounted and sprung individually, resulting in what car advertisements tout as "four-wheel independent suspension." Any suspension that can be used on the front of the car can be used on the rear, and versions of the front independent systems described in the previous section can be found on the rear axles. Of course, in the rear of the car, the steering rack -- the assembly that includes the pinion gear wheel and enables the wheels to turn from side to side -- is absent. This means that rear independent suspensions can be simplified versions of front ones, although the basic principles remain the same. 

ضربه گیر

تا زمانی که خودرویی فاقد یک ساختار تقلیل دهنده نیرو باشد، فنر آن، انرژی را که از یک دست انداز جذب کرده، به صورت و آهنگ کنترل نشده ای پخش کرده و رها می سازد. فنر در بسامد طبیعی خود باز و بسته می شود تا جایی که همه انرژی را که جذب کرده، از دست بدهد. تعلیقی که تنها بر اساس فنرها طراحی و ساخته شده باشد، سواری بسیار پرتحرک و بسته به نوع زمین، خودرویی غیرقابل کنترل را به وجود می آورد.

در تعریف ضربه گیر، یا کمک فنر، باید گفت "وسیله ای برای کنترل حرکات نامطلوب فنر در طی فرآیند تقلیل." کمک ها، کار تقلیل نیروی حرکات لرزشی را بر عهده دارند، بدین صورت که انرژی جنبشی (حرکت تعلیق) به انرژی گرمایی تبدیل می شود، و انرژی گرمایی نیز در سیّال روغنی (هیدرولیکی) از بین می رود. برای درک بهتر طرز کار آن، به درون یک کمک فنر نگاهی می اندازیم تا ساختار و عملکردش را بهتر ببینیم.

  كمك فنر

 کمک، اساساً یک پمپ روغن است که مابین بدنه خودرو و چرخ های آن قرار گرفته است. سر بالایی آن به بدنه (که همان وزن معلق باشد) و سر پایینی اش به اکسل، نزدیک چرخ (که همان وزن نامعلق باشد)، اتصال دارد. در یک طرح دو لوله ای، که یکی از رایج ترین انواع کمک ها می باشد، سر بالایی (از داخل) به یک میل پیستون متصل است، که آن نیز خود به یک پیستون اتصال دارد، که در نهایت پیستون در لوله ای حاوی سیّال روغنی قرار دارد. لوله ی داخلی را لوله فشار و لوله ی خارجی را لوله ذخیره (محافظ) می نامند. لوله ذخیره، سیال روغنی مازاد را ذخیره می کند.

هنگامی که چرخ خودرو با دست اندازی در جاده برخورد می کند و باعث باز و بسته شدن فنر می شود، انرژی فنر از طریق سر بالایی به آن منتق می گردد، و سپس به میل پیستون و در نهایت به پیستون می رسد. منافذی که بر روی پیستون وجود دارند، به سیّال اجازه گذر از خود را می دهند و می گذارند تا در حین حرکت پیستون به سمت بالا و پایین، درلوله فشار جریان داشته یاشد. به علت اندازه نسبتاً ریز سوراخ ها، تحت فشار بالا، تنها مقدار کمی روغن  از آنها درز می کند. این عمل، حرکت پیستون و در نتیجه حرکت فنر را کند می سازد.

کمک فنرها در دو گردش کار می کنند – گردش تراکم و گردش بسط (یا کشش). گردش تراکم هنگامی اتفاق می افتد که پیستون به سمت پایین حرکت کرده و سیال روغنی را در محفظه زیر پیستون متراکم می کند. گردش بسط در زمان حرکت پیستون به سمت بالای لوله ی فشار رخ می دهد که سبب متراکم شدن سیّال، در قسمت بالای پیستون می گردد. یک خودروی معمولی و یا یک کامیونت، در طول گردش بسط نسبت به گردش تراکم مقاومت بیشتری نشان خواهد داد. با در نظر گرفتن این مطلب، در می یابیم که گردش تراکم، حرکت وزن نامعلق خودرو را کنترل می نماید؛ در حالی که دور بسط، کار دشوارتری را بر عهده دارد: کنترل وزن معلق.

همه کمک های جدید، نسبت به سرعت حساس هستند – هر چه تعلیق سریع تر حرکت کند، کمک، مقاومت بیشتری را از خود نشان می دهد. این، کمک ها را قادر می سازد تا با شرایط جاده هماهنگ شده و همه تکان های نامطلوب ناشی از حرکت یک خودرو را، از قبیل پرش، موج، شیرجه ترمز و یا نشست شتاب، کنترل نماید.


ستون-پایه و میل موج گیر

سیستم رایج دیگر برای تقلیل نیرو، ستون و پایه (استرات) نام دارد: اصولاً کمکی که درون فنر قرار دارد. ستون-پایه ها دو کار انجام می دهند: روند تقلیل نیرو را اعمال می کنند، نظیر کمک ها؛ و برای سیستم تعلیق خودرو پشتیبانی ساختاری فراهم می آورند. بدان معنا که ستون-پایه ها وزن بیشتری را نسبت به کمک ها انتقال می دهند؛ که شامل وزن خودرو نمی شود – آنها تنها سرعتی را که وزن در آن منتقل می شود کنترل می نمایند، نه خود وزن را.

  كمك فنر

 به دلیل ارتباط زیاد کمک ها و ستون-پایه ها با کنترل خودرو، آنها را می توان به عنوان مشخصه های اصلی امنیتی به حساب آورد. ستون-پایه ها و کمک های کار کرده، ممکن است اجازه انتقال وزن از طرفی به طرف دیگر و از جلو به عقب را دهند. این کار توانایی لاستیک را برای چسبیدن به جاده کاهش می دهد، و البته به همان میزان از دست فرمان (قدرت کنترل خودرو) و کارائی ترمز می کاهد.

میل موج گیرها (همچنین با نام میل پیچ گیر) همراه با کمک ها یا ستون-پایه ها استفاده می شوند تا به خودروی در حال حرکت، استقامت بیشتری دهند. میل موج گیر، میله ای است فلزی که کلّ اکسل را در بر می گیرد و به صورت موثری دو طرف تعلیق را به یکدیگر متصل می گرداند.

  ضربه گير

هنگامی که تعلیق در یک چرخ، بالا وپایین می رود، میل موج گیر حرکت را به چرخ دیگر انتقال می دهد. این کار باعث ایجاد یک سواری یک سطح تر شده و موج خودرو را کاهش می دهد. به خصوص، هنگامی که خودرو در حال دور زدن می باشد، میل موج گیر، با موج خودرو بر سیستم تعلیق درگیر می شود. به همین خاطر، تقریباً همه خودروهای امروزی دارای میل موج گیر، به عنوان تجهیزات استاندارد می باشند. هرچند اگر خودرویی فاقد این مزیت باشد، با استفاده از کیت ها به راحتی می توان آن را، در هر زمانی نصب نمود.


 انواع سیستم های تعلیق

تا به اینجا، مبحث ما بر سر این بود که فنرها و کمک ها چگونه بر روی چرخ ها عمل می کنند. ولی چهار چرخ خودرو با یکدیگر در دو نظام مستقل کار می کنند – دو چرخ متصل به اکسل جلویی و دو چرخ متصل به اکسل عقب. این بدان معناست که یک خودرو می تواند دو نوع متفاوت از سیستم تعلیق در جلو و عقب داشته باشد و معمولاً بدین گونه است. بیشتر بدین بستگی دارد که دو چرخ توسط اکسلی یک تکه متصل گردیده اند، یا به صورت مستقل در حرکت اند. حالت اولی به نام سیستم یکپارچه شناخته شده، و دومی را نیز با نام سیستم جداگانه می شناسند.

سیستم تعلیق یکپارچه جلویی، دارای یک اکسل جلو است که دو چرخ را به هم متصل می کند. اساساً همانند یک میله محکم است که در قسمت زیرین جلویی خودرو قرار داشته و در جایش به وسیله فنرهای تخت و کمک ها محکم شده است. این سیستم به طور معمول در کامیون ها و خودروهای باری، استفاده می شود. و سال هاست که در عمده خودروهای سواری به کار گرفته نمی شود.

در یک سیستم تعلیق یکپارچه جلویی، چرخ های جلویی اجازه حرکت به صورت مستقل دارند. ستون-پایه مک فِرسُن (MacPherson) که توسط شخص وی، از شرکت جنرال موتورز در سال 1947 گسترش پیدا کرد، پر کاربرد ترین سیستم تعلیق جلویی می باشد، به خصوص در خودروهای منطقه ی اروپا.

  كمك فنر

ستون-پایه مک فرسن، کمک و فنر پیچشی را ترکیب کرده و به صورت یک واحد در می آورد. این عمل، سیستم تعلیق فشرده تر وسبک تری را برای خودروهای دیفرانسیل جلو فراهم می آورد.

سیستم تعلیق دو جناغی (همچنین بازوی A شکل) نوع دیگر معمول سیستم تعلیق جداگانه جلویی است.

  سيستم تعليق

Double-wishbone suspension on Honda Accord 2005 Coupe

 در حالی که پیکربندی های بسیار گوناگونی وجود دارد، این طراحی به طور خاص برای حفظ چرخ، از دو بازوی جناغ شکل استفاده می کند. هر جناغ، که دارای دو محل اتصال به شاسی و یکی به چرخ می باشد، یک کمک و فنر پیچشی را برای جذب لرزش ها، حمل می کند. سیستم های تعلیق دو جناغی اجازه کنترل بیشتری را روی زاویه تمایل چرخ می دهند و آن، زاویه ای است که چرخ به خارج یا داخل تمایل پیدا می کند. آنها همچنین کمک به حداقل رسانیدن پیچ یا موج می کنند و احساس هدایت مطمئن تری را فراهم می نمایند. به خاطر همین مشخصات، به طور معمول از سیستم های تعلیق دوجناغی بر چرخ های جلویی خودروهای بزرگتر استفاده می شود.

حال نگاهی به سیستم های تعلیق عقب می اندازیم.

فنر شمشي

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 می باشد – بر پایه یک فنر تخت یا پیچشی. در طرح اولی، فنرهای تخت 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 نسخ ساده شده جلویی ها دانست، اگر چه قسمت های اصلی به قوت خویش باقی می مانند.

منبع انگلیسی :  http://auto.howstuffworks.com/car-suspension.htm 

منبع ترجمه : پارسی خودرو http://www.parsikhodro.com

(ترجمه از  sidewinder )


قرار دادن متن انگلیسی به همراه ترجمه فارسی  تنها جهت افزایش اگاهی شما می باشد


برچسب‌ها: مقاله ترجمه شده رایگان مکانیک خودرو درباره سیستم ت, قسمت دوم
|+| نوشته شده توسط فردین و پژمان در چهارشنبه بیست و هشتم تیر 1391  |
 مقاله ترجمه شده رایگان مکانیک خودرو درباره سیستم تعلیق (قسمت اول)

مقاله ترجمه شده رایگان مکانیک خودرو درباره سیستم تعلیق (قسمت اول)

How Car Suspensions Work

When people think of automobile performance, they normally think of horsepower, torque and zero-to-60 acceleration. But all of the power generated by a piston engine is useless if the driver can't control the car. That's why automobile engineers turned their attention to the suspension system almost as soon as they had mastered the four-stroke internal combustion engine.

Car Suspension Image Gallery

Photo courtesy Honda Motor Co., Ltd.
Double-wishbone suspension on Honda Accord 2005 Coupe. See more car suspension pictures.

The job of a car suspension is to maximize the friction between the tires and the road surface, to provide steering stability with good handling and to ensure the comfort of the passengers. In this article, we'll explore how car suspensions work, how they've evolved over the years and where the design of suspensions is headed in the future.

If a road were perfectly flat, with no irregularities, suspensions wouldn't be necessary. But roads are far from flat. Even freshly paved highways have subtle imperfections that can interact with the wheels­ of a car. It's these imperfections that apply forces to the wheels. According to Newton's laws of motion, all forces have both magnitude and direction. A bump in the road causes the wheel to move up and down perpendicular to the road surface. The magnitude, of course, depends on whether the wheel is striking a giant bump or a tiny speck. Either way, the car wheel experiences a vertical acceleration as it passes over an imperfection.

Without an intervening structure, all of wheel's vertical energy is transferred to the frame, which moves in the same direction. In such a situation, the wheels can lose contact with the road completely. Then, under the downward force of gravity, the wheels can slam back into the road surface. What you need is a system that will absorb the energy of the vertically accelerated wheel, allowing the frame and body to ride undisturbed while the wheels follow bumps in the road.

The study of the forces at work on a moving car is called vehicle dynamics, and you need to understand some of these concepts in order to appreciate why a suspension is necessary in the first place. Most automobile engineers consider the dynamics of a moving car from two perspectives:

*        Ride - a car's ability to smooth out a bumpy road

*        Handling - a car's ability to safely accelerate, brake and corner

These two characteristics can be further described in three important principles - road isolation, road holding and cornering. The table below describes these principles and how engineers attempt to solve the challenges unique to each.





Road Isolation

The vehicle's ability to absorb or isolate road shock from the passenger compartment

Allow the vehicle body to ride undisturbed while traveling over rough roads.

Absorb energy from road bumps and dissipate it without causing undue oscillation in the vehicle.

Road Holding

The degree to which a car maintains contact with the road surface in various types of directional changes and in a straight line (Example: The weight of a car will shift from the rear tires to the front tires during braking. Because the nose of the car dips toward the road, this type of motion is known as "dive." The opposite effect -- "squat" -- occurs during acceleration, which shifts the weight of the car from the front tires to the back.)

Keep the tires in contact with the ground, because it is the friction between the tires and the road that affects a vehicle's ability to steer, brake and accelerate.

Minimize the transfer of vehicle weight from side to side and front to back, as this transfer of weight reduces the tire's grip on the road.


The ability of a vehicle to travel a curved path

Minimize body roll, which occurs as centrifugal force pushes outward on a car's center of gravity while cornering, raising one side of the vehicle and lowering the opposite side.

Transfer the weight of the car during cornering from the high side of the vehicle to the low side.

A car's suspension, with its various components, provides all of the solutions described.

Let's look at the parts of a typical suspension, working from the bigger picture of the chassis down to the individual components that make up the suspension proper.


Car Suspension Parts

­ The suspension of a car is actually part of the chassis, which comprises all of the imp­ortant systems located beneath the car's body.


These systems include:

        The frame - structural, load-carrying component that supports the car's engine and body, which are in turn supported by the suspension

        The suspension system - setup that supports weight, absorbs and dampens shock and helps maintain tire contact

        The steering system - mechanism that enables the driver to guide and direct the vehicle

        The tires and wheels - components that make vehicle motion possible by way of grip and/or friction with the road

So the suspension is just one of the major systems in any vehicle.

With this big-picture overview in mind, it's time to look at the three fundamental components of any suspension: springs, dampers and anti-sway bars.

Today's springing systems are based on one of four basic designs:

        Coil springs - This is the most common type of spring and is, in essence, a heavy-duty torsion bar coiled around an axis. Coil springs compress and expand to absorb the motion of the wheels.

        Leaf springs - This type of spring consists of several layers of metal (called "leaves") bound together to act as a single unit. Leaf springs were first used on horse-drawn carriages and were found on most American automobiles until 1985. They are still used today on most trucks and heavy-duty vehicles.

        Torsion bars - Torsion bars use the twisting properties of a steel bar to provide coil-spring-like performance. This is how they work: One end of a bar is anchored to the vehicle frame. The other end is attached to a wishbone, which acts like a lever that moves perpendicular to the torsion bar. When the wheel hits a bump, vertical motion is transferred to the wishbone and then, through the levering action, to the torsion bar. The torsion bar then twists along its axis to provide the spring force. European carmakers used this system extensively, as did Packard and Chrysler in the United States, through the 1950s and 1960s.

Photo courtesy HowStuffWorks Shopper
Torsion bar

*        Air springs - Air springs, which consist of a cylindrical chamber of air positioned between the wheel and the car's body, use the compressive qualities of air to absorb wheel vibrations. The concept is actually more than a century old and could be found on horse-drawn buggies. Air springs from this era were made from air-filled, leather diaphragms, much like a bellows; they were replaced with molded-rubber air springs in the 1930s.

Photo courtesy HSW Shopper
Air springs

Based on where springs are located on a car -- i.e., between the wheels and the frame -- engineers often find it convenient to talk about the sprung mass and the unsprung mass.

Springs: Sprung and Unsprung Mass
The sprung mass is the mass of the vehicle supported on the springs, while the unsprung mass is loosely defined as the mass between the road and the suspension springs. The stiffness of the springs affects how the sprung mass responds while the car is being driven. Loosely sprung cars, such as luxury cars (think Lincoln Town Car), can swallow bumps and provide a super-smooth ride; however, such a car is prone to dive and squat during braking and acceleration and tends to experience body sway or roll during cornering. Tightly sprung cars, such as sports cars (think Mazda Miata), are less forgiving on bumpy roads, but they minimize body motion well, which means they can be driven aggressively, even around corners.

So, while springs by themselves seem like simple devices, designing and implementing them on a car to balance passenger comfort with handling is a complex task. And to make matters more complex, springs alone can't provide a perfectly smooth ride. Why? Because springs are great at absorbing energy, but not so good at dissipating it. Other structures, known as dampers, are required to do this

سیستم های تعلیق خودرو چگونه کار می کنند؟ 

هنگامی که مردم در مورد کارایی اتومبیل فکر می کنند، معمولاً کلماتی نظیر: اسب بخار، گشتاور و شتاب صفر تا صد به ذهن شان خطور می کند. ولی اگر راننده نتواند خودرو را کنترل کند، همه قدرتی که توسط موتور ایجاد می گردد، بدون استفاده است. به همین دلیل، مهندسین خودرو تقریباً از هنگامی که به فناوری موتورهای احتراق داخلی چهار زمانه دست پیدا کردند، توجهشان به سیستم تعلیق معطوف گردید.


 کار تعلیق خودرو، در به حداکثر رسانیدن اصطکاک بین لاستیک و سطح جاده، برای فراهم آوردن هدایت پایدار، دست فرمان خوب و اطمینان از اینکه سرنشینان در راحتی به سر می برند، خلاصه می شود. در این مقاله ما به کاوش چگونگی کارکرد سیستم تعلیق می پردازیم، و اینکه در طول سال ها چگونه متحول شده، و اینکه طراحی سیستم های تعلیق در آینده به کدام جهت سوق پیدا می کند.

اگر جاده ها کاملاً صاف بودند و بدون هیچ دست اندازی، ما نیازی به سیستم تعلیق نداشتیم. ولی جاده ها از صاف بودن فاصله زیادی دارند. حتی جاده هایی هم که به تازگی آسفالت شده اند، دارای ناصافی هایی جزئی هستند که می توانند بر چرخ های خودرو تاثیر بگذارند. این ناصافی ها  بر چرخ ها نیرو وارد می کنند و طبق قوانین حرکت نیوتن، همه نیروها جهت و اندازه دارند. یک دست انداز باعث می شود تا چرخ به صورت عمودی بر سطح جاده بالا و پایین برود. البته نیرو به بزرگی و کوچکی دست انداز بستگی دارد. در عین حال، چرخ خودرو هنگامی که از نا هم سطحی عبور می کند، یک شتاب عمودی را نیز به دست می آورد.

 بدون یک نظام مداخله کننده، همه انرژی عمودی چرخ، به شاسی که در همان جهت در حال حرکت است انتقال می یابد. در چنین شرایطی، ممکن است که چرخ ها به طور کامل ازجاده جدا شده و سپس، تحت نیروی جاذبه، مجدداً با سطح جاده برخورد کنند. چیزی که شما نیاز دارید، سیستمی است که انرژی چرخ را (که دارای شتاب عمودی است) در حال عبور از دست انداز، جذب کرده و به شاسی و بدنه اجازه دهد تا به راحتی حرکت کنند.

مطالعه نیروهای موجود در یک خودروی متحرک را دینامیک خودرو می نامند، و برای درک بهتر ضرورت وجود یک سیستم تعلیق، در وحله اول، نیاز به دانستن بعضی مفاهیم می باشد. اکثر مهندسان اتومبیل، دینامیک خودروی متحرک را از دو دیدگاه بررسی می کنند:

●      سواری – توانایی خودرو برای به نرمی عبور کردن از یک جاده پر دست انداز.

●     دست فرمان – امنیت خودرو در شتاب، ترمز و در پیچ ها و دورها.

این دو خصیصه را می توان به صورت عمیق در سه بخش مهم توضیح داد – ایزولاسیون جاده، نگهدارندگی جاده و پیچ. جدول زیر این اجزاء را توضیح داده و به این می پردازد که مهندسان چگونه سعی بر حل این مشکلات، به صورت جداگانه و بسته به نوع خودشان دارند:





راه حل


ایزولاسیون جاده

توانایی خودرو برای جذب  یا جداسازی شوک جاده از قسمت سرنشین.

به بدنه خودرو این اجازه را بدهد تا به راحتی روی جاده های خراب حرکت کند.

انرژی را از دست اندازها گرفته و آن را آزاد کند، بی آن که بر خودرو تکان اضافی وارد سازد.



نگهدارندگی جاده

درجه ای که خودرو در آن تماس خود با سطح جاده را در طی تغییرات مختلف جهت و آن هم در یک خط مستقیم، تنظیم می نماید. (مثال: هنگامی که راننده ترمز می کند، وزن خودرو از لاستیک  های عقب به لاستیک های جلو منتقل می گردد. به خاطر نزدیک شدن نوک ماشین به سطح جاده، این نوع از حرکت را "شیرجه" می نامند. اثر مخالف –نشست- در هنگام شتاب گرفتن رخ می دهد، و وزن خودرو از لاستیک های جلو به عقب هدایت می شود.



نگهداشتن لاستیک ها در تماس با زمین، زیرا این اصطکاک بین لاستیک ها و جاده است که بر توانایی خودرو برای فرمان گرفتن، ترمز کردن و شتاب گرفتن تاثیر می گذارد.



به حداقل رسانیدن انتقال وزن  خودرو از طرفی به طرف دیگر و از جلو به عقب، که این انتقال وزن، از چسبندگی لاستیک ها به جاده می کاهد.




توانایی یک خودرو برای طی یک مسیر پیچ دار.

به حداقل رساندن چرخش خودرو، که بر اثر وارد شدن نیروی گریز از مرکز به مرکز ثقل خودرو در حین دور زدن، و سپس بلند کردن یک طرف و پایین آوردن طرف مقابل.


انتقال وزن خودرو در هنگام دورزدن از طرف بالای خودرو به طرف پایین تر.

سیستم تعلیق یک خودرو، با تمام قطعات مختلفش، زمینه تمامی این راه حل ها را فراهم می آورد. بگذارید به قسمت هایی از یک سیستم تعلیق استاندارد نگاهی بیندازیم. کار را از شاسی شروع کرده و به ترتیب پایین می رویم و به اجزای مشخصی که سیستم تعلیق را تشکیل می دهند، می پردازیم.


سیستم تعلیق یک خودرو در حقیقت بخشی از شاسی است که شامل تمام سیستم های مهمی که در زیر بدنه قرار دارند، می شود.


 این یت ها شامل بخش های زیر می شوند:

●   شاسی(فریم)- قطعه ساختاری و حامل بار که بدنه موتوردار خودرو را حمل می کند، پس در نتیجه توسط            سیستم تعلیق پشتیبانی می شود.

●   سیستم تعلیق – تشکیلاتی که وزن را تحمل می کند، شوک و فشار را جذب کرده و کاهش می دهد و تماس     لاستیک را کنترل می کند.

●   سیستم هدایت – مکانیزمی که راننده را قادر می سازد تا وسیله را هدایت کرده و جهت بدهد.

●  چرخ ها و لاستیک ها – اجزایی که حرکت خودرو را، با درگیری (اصطکاک) با سطح جاده، میسر می سازند. 


پس تعلیق، یکی از سیستم های اصلی در خودرو می باشد.

با مرور این شمای کلی در ذهن، نوبت پرداخت به سه قطعه بنیادین هر سیستم تعلیق می رسد: فنرها، کمک فنرها و میل موج گیر.


سیستم فنرهای امروزی بر پایه ی یک طرح از چهار طرح کلی می باشند:

فنرهای پیچشی – رایج ترین نوع فنر بوده و در اصل یک میله فلزی سخت و محکم می باشد که حول یک محورپیچیده است. فنر پیچی ها باز و بسته می شوند تا جا به جایی چرخ ها را جذاب کنند.

 فنرهای تخت – این نوع  از فنر از لایه های مختلف فلزی تشکیل شده که به یکدیگر متصل می شوند تا به عنوان یک واحد عمل کنند.  فنرهای تخت، اول بار در کالسکه های اسب کش استفاده شدند و تا سال 1985 بر روی اکثر اتومبیل های آمریکایی به کار گرفته می شدند. امروزه نیز هنوز بر روی اکثر کامیون ها و خودروهای سنگین استفاده می شوند.


میله های پیچشی – میله های پیچشی از خواص پیچش یک میله استیل استفاده می کند تا کارایی همانند فنر پیچشی را ایجاد کند. طریقه کارش به این صورت می باشد که یک سر میله به بدنه خودرو قلاب و متصل شده. انتهای دیگر به یک جناغ متصل است که مانند اهرمی عمل می کند که با زاویه º 90 نسبت به میله پیچشی حرکت می کند. هنگامی که چرخ با یک دست انداز برخورد می کند، حرکت عمودی به جناغ انتقال یافته و سپس، در طی عمل هم سطح سازی، به میله پیچشی می رسد. پس از آن میله پیچشی به دور محورش می پیچد تا نیروی فنری ایجاد نماید. خودروسازان اروپایی از این سیستم به صورت گسترده ای استفاده کردند، و نیز در ایالات متحده، پاکارد و کرایسلر در طول سال های 1950 تا 1960 این کار را انجام دادند.


فنرهای بادی – فنر بادی که شامل یک محفظه سیلندری هوا می باشد، بین چرخ و بدنه خودرو قرار گرفته، و از خواص فشرده سازی هوا استفاه می کند تا لرزش های چرخ را بگیرد. طرح آن بیش از یک قرن قدمت دارد و می توان آن را در کالسکه های اسب کش یافت. فنرهای بادی در آن دوران از کیسه های چرمی پر از هوا درست می شدند، بسیار شبیه به کیسه های سازهای بادی؛ در سال 1930 فنرهای بادی چرمی-قالبی جایگزین این کیسه ها شدند.


با توجه به محلی که فنرها در خودرو قرار دارند – که همان بین چرخ ها و بدنه می باشد – مهندسان، اغلب صحبت درباره جرم معلق و جرم نامعلق (= جرمی که در تماس با جاده می باشد) را مناسب می دانند.

 فنرها: جرم معلق و نامعلق

جرم معلق، جرم خودرو بر فنرها است، حال آنکه جرم نامعلق به صورت جداگانه، جرم بین جاده و فنرهای سیستم تعلیق تعریف می شود. خشکی فنر، بر عکس العمل جرم معلق در هنگام رانندگی تاثیر می گذارد. خودروهایی که دارای جرم معلق ضعیفی هستند، نظیر خودروهای اشرافی (مانند خودروی شهری لینکلن) می توانند دست اندازها را به راحتی هضم کرده و یک سواری فوق العاده نرم و راحت را فراهم آورند؛ هر چند، این چنین خودرویی از شیرجه و نشست، در هنگام ترمز کردن و شتاب گرفتن رنج می برد و در سر پیچ ها و دورزدن ها، تمایل بیشتری به تجربه موج یا پیچش بدنه نشان می دهد. خودروهایی که دارای فنرهای سخت می باشند، مانند خودروهای اسپرت (مثل Mazda Miata) نسبت به جاده های پر دست انداز، خشونت بیشتری نشان می دهند. ولی این نوع اتومبیل، به خوبی حرکت بدنه را به حداقل می رساند؛ واین بدان معناست که آنها قابلیت سواری به صورت دیوانه وار را دارا هستند، حتی در سر پیچ ها.

 پس در حالی که فنرها به خودی خود، قطعاتی ساده به نظر می آیند، طراحی و به کارگیری آنها بر روی یک خودرو به منظور تعادل بین راحتی سرنشین و کنترل خودرو، فرآیند پیچیده ایست. و برای پیچیده تر ساختن مسئله، همین کافی است که فنرها به تنهایی نمی توانند یک سواری کاملاً نرم را فراهم آورند. چرا؟ زیرا آنها در جذب انرژی بسیار عالی عمل می کنند، ولی در رهاسازی اش به آن خوبی نیستند. قطعات دیگری، به عنوان کمک فنر نیاز هستند تا این کار به خوبی انجام پذیرد. 


 منبع انگلیسی :  http://auto.howstuffworks.com/car-suspension.htm


منبع ترجمه : پارسی خودرو http://www.parsikhodro.com

(ترجمه از  sidewinder )


قرار دادن متن انگلیسی به همراه ترجمه فارسی  تنها جهت افزایش اگاهی شما می باشد



برچسب‌ها: مقاله ترجمه شده رایگان مکانیک خودرو درباره سیستم ت, قسمت اول
|+| نوشته شده توسط فردین و پژمان در چهارشنبه بیست و هشتم تیر 1391  |