نحوه عملکرد سیستم تعلیق خودرو

وقتی مردم به عملکرد خودرو فکر می کنند، معمولاً به اسب بخار، گشتاور و شتاب صفر تا{1}} فکر می کنند. اما اگر راننده نتواند ماشین را کنترل کند، تمام نیروی تولید شده توسط یک موتور پیستونی بی فایده است. به همین دلیل مهندسان خودرو تقریباً به محض تسلط بر موتور احتراق داخلی چهار زمانه توجه خود را به سیستم تعلیق معطوف کردند.

وظیفه سیستم تعلیق خودرو به حداکثر رساندن اصطکاک بین لاستیک ها و سطح جاده، ایجاد ثبات فرمان با هندلینگ خوب و اطمینان از راحتی سرنشینان است. در این مقاله، نحوه عملکرد سیستم تعلیق خودرو، چگونگی تکامل آنها در طول سال ها و طراحی سیستم تعلیق در آینده را بررسی خواهیم کرد.

اگر جاده ای کاملا صاف و بدون بی نظمی بود، نیازی به تعلیق نبود. اما جاده ها از هموار بودن فاصله زیادی دارند. حتی بزرگراه‌های تازه آسفالت‌شده دارای نواقص ظریفی هستند که می‌توانند با چرخ‌های خودرو تعامل داشته باشند. این عیوب است که به چرخ ها نیرو وارد می کند. طبق قوانین حرکت نیوتن، همه نیروها هر دو را دارندبزرگیوجهت. یک دست انداز در جاده باعث می شود که چرخ به صورت عمود بر سطح جاده به سمت بالا و پایین حرکت کند. البته بزرگی به این بستگی دارد که آیا چرخ با یک برآمدگی عظیم برخورد می کند یا یک لکه کوچک. در هر صورت، چرخ ماشین تجربه یکشتاب عمودیهمانطور که از یک نقص عبور می کند.

سیستم تعلیق روی ماشین شما اصطکاک بین لاستیک و جاده را به حداکثر می رساند و ثبات فرمان را فراهم می کند.

بدون ساختار مداخله ای، تمام انرژی عمودی چرخ به قاب منتقل می شود که در یک جهت حرکت می کند. در چنین شرایطی، لاستیک ها می توانند به طور کامل تماس خود را با جاده قطع کنند. سپس، تحت نیروی گرانش رو به پایین، لاستیک ها می توانند دوباره به سطح جاده برخورد کنند. چیزی که شما نیاز دارید سیستمی است که انرژی چرخ شتاب‌دهنده عمودی را جذب کرده و به بدنه و بدنه اجازه می‌دهد تا بدون مزاحمت حرکت کنند در حالی که لاستیک‌ها برآمدگی‌های جاده را دنبال می‌کنند.

مطالعه نیروهایی که بر روی یک ماشین متحرک کار می کنند نامیده می شوددینامیک خودرو، و برای درک اینکه چرا تعلیق در وهله اول ضروری است باید برخی از این مفاهیم را درک کنید. اکثر مهندسان خودرو دینامیک یک خودروی متحرک را از دو منظر در نظر می گیرند:

سوار شوید: توانایی ماشین برای هموارسازی جاده های پر دست انداز

هندلینگ: توانایی خودرو در شتاب گیری ایمن، ترمزگیری و پیچیدن

این دو ویژگی را می توان در سه اصل مهم بیشتر توضیح داد:جداسازی جاده, برگزاری جادهوپیچیدن. جدول زیر این اصول و چگونگی تلاش مهندسان برای حل چالش های منحصر به فرد هر یک را توضیح می دهد.

این جدول جداسازی جاده، نگه داشتن جاده و پیچیدن جاده را توصیف می کند.

سیستم تعلیق یک خودرو با اجزای مختلف آن، تمامی راه حل های توضیح داده شده را ارائه می دهد.

بیایید به بخش‌های یک سیستم تعلیق معمولی نگاه کنیم، از تصویر بزرگ‌تر شاسی گرفته تا اجزای منفرد که سیستم تعلیق را درست می‌کنند.

مطالب

قطعات سیستم تعلیق خودرو

دمپرها: کمک فنر

دمپرها: تسمه ها و میله های نوسانی

انواع سیستم تعلیق: جلو

انواع سیستم تعلیق: عقب

تعلیق های تخصصی: باجا باگ

تعلیق های تخصصی: مسابقات فرمول یک

تعلیق های تخصصی: هات میله

قطعات سیستم تعلیق خودرو

سیستم تعلیق خودرو در واقع بخشی از شاسی است که شامل تمام سیستم های مهمی است که در زیر بدنه خودرو قرار دارند. این سیستم ها عبارتند از:

راقاب: اجزای ساختاری و باربری که موتور و بدنه خودرو را پشتیبانی می کند که به نوبه خود توسط سیستم تعلیق پشتیبانی می شوند.

راسیستم تعلیق: تنظیمی که وزن را تحمل می کند، ضربه را جذب و کاهش می دهد و به حفظ تماس تایر کمک می کند

راسیستم فرمان: مکانیزمی که راننده را قادر می سازد تا وسیله نقلیه را هدایت و هدایت کند

رالاستیک و چرخ: اجزایی که حرکت وسیله نقلیه را از طریق گرفتن و/یا اصطکاک با جاده ممکن می سازند

بنابراین سیستم تعلیق تنها یکی از سیستم های اصلی در هر خودرویی است.

با در نظر گرفتن این نمای کلی تصویر بزرگ، زمان آن رسیده است که به سه جزء اساسی هر سیستم تعلیق نگاه کنیم: فنرها، دمپرها و میله های تاب.

سیستم های فنری امروزی بر اساس یکی از چهار طرح اساسی است:

فنرهای کویلرایج ترین نوع فنر هستند و در اصل یک میله پیچشی سنگین است که حول یک محور پیچیده شده است. فنرهای سیم پیچ فشرده و منبسط می شوند تا حرکت چرخ ها را جذب کنند.

چشمه های برگشامل چندین لایه فلزی (به نام "برگ") است که به یکدیگر متصل شده اند تا به عنوان یک واحد عمل کنند. فنرهای برگ برای اولین بار در کالسکه های اسبی مورد استفاده قرار گرفت و تا سال 1985 در اکثر خودروهای آمریکایی یافت می شد. آنها هنوز هم در اکثر کامیون ها و وسایل نقلیه سنگین استفاده می شوند.

میله های پیچشیاز خواص پیچشی یک میله فولادی برای ارائه عملکرد فنر مانند استفاده کنید. نحوه کار آنها به این صورت است: یک انتهای میله به قاب وسیله نقلیه متصل می شود. انتهای دیگر به یک استخوان جناغی متصل است که مانند اهرمی عمل می کند که عمود بر میله پیچشی حرکت می کند. هنگامی که چرخ به یک دست انداز برخورد می کند، حرکت عمودی به استخوان جناغی و سپس از طریق عمل اهرمی به میله پیچشی منتقل می شود. سپس میله پیچشی در امتداد محور خود می پیچد تا نیروی فنر را تامین کند. خودروسازان اروپایی مانند پاکارد و کرایسلر در ایالات متحده در دهه های 1950 و 1960 به طور گسترده از این سیستم استفاده کردند.

چشمه های هواشامل یک محفظه استوانه ای از هوا است که بین چرخ و بدنه خودرو قرار دارد و از کیفیت فشاری هوا برای جذب ارتعاشات چرخ استفاده می کند. این فناوری امروزه در بسیاری از وسایل نقلیه لوکس استفاده می‌شود، اما این مفهوم در واقع بیش از یک قرن قدمت دارد و می‌توان آن را روی کالسکه‌های اسب کشیده پیدا کرد. چشمه‌های هوای این دوره از دیافراگم‌های چرمی پر از هوا درست می‌شدند که بسیار شبیه یک دم می‌شد. آنها در دهه 1930 با فنرهای هوای قالب گیری شده جایگزین شدند.

بر اساس محل قرارگیری فنرها روی خودرو - یعنی بین چرخ ها و قاب - مهندسان اغلب صحبت در موردتوده فنریوتوده فنر نشده.

راتوده فنریجرم وسیله نقلیه است که روی فنرها پشتیبانی می شود، در حالی کهتوده فنر نشدهبه طور ضعیف به عنوان جرم بین جاده و فنرهای تعلیق تعریف می شود. سفتی فنرها بر نحوه واکنش توده فنر در حین رانندگی تأثیر می گذارد. اتومبیل‌هایی که فنرهای شل دارند، مانند اتومبیل‌های لوکس (مرسدس بنز کلاس C را در نظر بگیرید)، می‌توانند برآمدگی‌ها را ببلعند و سواری فوق‌العاده نرمی ارائه دهند. با این حال، چنین خودرویی در هنگام ترمزگیری و شتاب گیری مستعد شیرجه رفتن و چمباتمه زدن است و در حین پیچیدن تمایل به تاب خوردن یا غلتیدن بدن دارد. خودروهایی که فنر محکمی دارند، مانند خودروهای اسپورت (مثلاً Mazda Miata MX-5) در جاده های پر دست انداز کمتر بخشنده هستند، اما حرکت بدن را به خوبی به حداقل می رسانند، به این معنی که می توان آنها را به شدت حتی در پیچ ها رانندگی کرد.

بنابراین، در حالی که فنرها به خودی خود مانند وسایل ساده به نظر می رسند، طراحی و اجرای آنها بر روی خودرو برای متعادل کردن راحتی سرنشینان و هندلینگ کار پیچیده ای است. و برای پیچیده‌تر کردن مسائل، فنرها به تنهایی نمی‌توانند سواری کاملاً نرمی را فراهم کنند. چرا؟ زیرا فنرها در جذب انرژی عالی هستند، اما در جذب آن چندان خوب نیستندپراکنده شدنآن را سازه های دیگر، معروف بهدمپرها، ملزم به انجام این کار هستند.