کمک فنر و فنر در سیستم تعلیق خودرو
فنر و کمک فنر در سیستم تعلیق خودرو
در ابتدا لازم بذکر است فنر و کمک فنر 2 جزء مستقل از سیستم تعلیق خودرو هستند که وظیفه فنر تحمل وزن اتاق روی سیستم تعلیق و وظیفه کمک فنر جذب ضربات ناشی از حرکت خودرو روی جاده است.
به طورکلی سیستم تعلیق خودرو از پنج قسمت مختلف شامل فنر، کمکفنر، سیبک، بوش، طبق تشکیل شده است.
البته هر کدام از این بخشها نیز به نوبه خود به زیرشاخههای متعددی تقسیمبندی میشوند که در اینجا به فنر و کمکفنر خودرو میپردازیم.
فنر (Spring) خودرو
قسمتی از سیستم تعلیق میباشد که وزن خودرو را ساپورت کرده، ارتفاع خودرو را در حد استانداردش ثابت نگهداشته و ضربات جاده را نیز دفع مینماید.
فنرها که اغلب میلهها یا حلقههای فولادی انعطافپذیری هستند، به شاسی و اتاق خودرو اجازه میدهند تا بدون اخلال در حرکت خودرو، دستاندازها را یکی پس از دیگری پشت سر بگذارد.
فنربندی برای خودروهایی که با شتاب نسبی زیادی حرکت میکنند به دلایل زیر ضروری میباشد:
* جذب ضربات چرخ که از جاده وارد میشود و کاستن انتقال ان به اتاق و سرنشینان
* استهلاک ضربات چرخها و جلوگیری از انتقال آنها به اتصالات و مفصلها
* فشردن دائم چرخها به سطح زمین و نتیجه افزایش نیروی کششی چرخها محرک
* تماس چرخهای جلو با سطح جاده و تسلط راننده بر هدایت و کنترل بهتر خودرو
ضریب فنر
شاخص نرمی یا سختی فنر را ضریب فنر مینامند. ضریب فنر باری است که برای جابجا کردن فنر، به اندازه معین، لازم است ضریب فنری که به صورت یکنواخت فشرده میشود.
فنرهای ضریب متغیر با آهنگ ثابت حرکت نمیکند یا تغییر طول نمیدهند .
هر گاه فنر لول با استفاده از مفتول مخروطی پیچیده شود ضریب آن متغیر خواهد بود در نوع دیگری از فنر لول ضریب متغیر، پیچها در بالای فنر، نسبت به پایین فنر به هم نزدیکترند، یا به صورت مخروط یا بشکه پیچیده شدهاند.
کنترل کار فنر
فنری برای سیستم تعلیق خودرو ایدهآل است که ضربه دستانداز را به سرعت جذب کند و سپس به آهستگی به وضعیت عادی خود برگردد اما ساخت چنین فنری دشوار است اگر فنر خیلی انعطافپذیر یا نرم باشد، بیش از اندازه تغییر طول میدهد.
اگر فنر خیلی سفت یا سخت باشد، خودرو نرم حرکت نمیکند وضعیت مطلوب با استفاده از یک فنر متوسط و یک کمک فنر تامین میشود.
کمک فنر مانع تداوم نوسان فنر میشود. منظور از تداوم نوسان فنر ادامه یافتن حرکتهای آن پس از عبور از خودرو از دست انداز است.
جرم فنربندی شده و جرم فنربندی نشده
با توجه به این که فنرها چگونه به چرخها و بدنه خودرو متصل شوند مهندسین و متخصصین خودروسازی بحثی را پیش کشیدند به نام جرم فنربندی شده و جرم فنربندی نشده unsprung mass.
جرم فنر بندی شده خودرو آن قسمتی از خودرو است که وزن آن روی فنربندی قرار میگیرد در حالیکه قسمتی از خودرو که بین جاده و فنر قرار میگیرد جرم فنربندی نشده میگویند.
میزان سختی فنر مشخص میکند که جرم فنربندی شده در برابر دستاندازها و هنگام رانندگی چگونه عمل کند فنری که نسبت به جرم فنربندی شده سختی کمتری دارد سبب نرمی سواری میشود.
اگر میخوای تازهترین اطلاعات رو در مورد برند کیا و محصولات این شرکت خودروسازی داشته باشی کلیک کن….
وزن فنربندی شده :
وزن قسمتهایی از خودرو که روی فنرها قرار دارد را میگویند.
وزن فنربندی نشده :
وزن قسمتهایی از خودرو که زیر فنرها قرار دارد.
فنر سخت شونده :
فنری که با نیروی کم تغییرات طولی زیادی داشته باشد و با افزایش نیرو تغییرات طولی آن کاهش یابد فنر سخت شونده میگویند این فنر در خودروهای سنگین کاربرد دارد.
فنر نرم شونده :
فنری که ابتدا در مقابل بار کم دارای تغییرات طولی کم و سپس با افزایش بار دارای تغییرات طولی زیادی باشد فنر نرم شونده گویند.
*نکته
| حتماٌ دقت داشته باشید برای تعویض کمک فنرهای خودرو، باید دو سمت (راست و چپ) باهم تعویض شود. در غیر اینصورت خودروی شما بالانس نخواهد شد و باعث خرابی کمک فنرها میشود. |
انواع فنر خودرو :
* فنرهای فولادی :
این نوع فنر از فولادهایی با الیاژ منگنز، سیلیسیم، کوروم و غیره میباشد فنرهای فولادی به صورت شمشی و مارپیچی و پیچشی در تعلیق خودروها بهکارمیرود.
* فنرهای غیر فولادی :
فنرهای غیر فولادی به صورت لاستیکی، پنوماتیکی، روغنی و گازی میباشد.
* فنر شمشی یا برگهای (Leaf spring) :
این نوع از فنربندی از چند لایه شمش فلزی تشکیل شده است که به یکدیگر متصل شدهاند و مانند یک واحد عمل میکنند. به این نوع فنر لیف هم میگویند.
این نوع فنر ابتدا در گاریهایی که با اسب کشیده میشد استفاده شد و در سال 1985 در خودروهای آمریکایی به صورت گسترده مورد استفاده قرار گرفت.
این نوع فنربندی هنوز در بیشتر خودروهای باری و برخی از خودروهای سنگین وزن مورد استفاده قرار میگیرد.
نصب این نوع فنرها
برای نصب این نوع فنرها در قسمت جلو به شاسی از طریق قامه فنر و یک پیچ و مهره و بوش قامه فنر که از جنس برنج است استفاده میشود و در طرف دیگر توسط گوشواره به رام وصل میگردد. برای جلوگیری از سایش اتصالات گریسکاری میشوند.
وظیفه گوشواره این است که امکان تغییر طول فنر در اثر نوسانات خودرو را فراهم میکند بین لایههای فنرها فیلمی از روغن گرافیت قرار میدهند تا لایهها بهراحتی بتوانند روی هم بلغزند و خاصیت نوسانگیری آن زیاد شود و همچنین از زنگزدگی فنرها جلوگیری میشود.
اخیرا به جای گریس با گذاشتن ورقههای مخصوص از جنس پلاستیک بین لایههای فنرها این کار را انجام میدهند.
* فنر مارپیچی یا لولهای (helical Spring – Coil Spring) :
این فنرها در بیشتر خودروهای سواری کاربرد دارند زیرا فضای کمتری را اشغال میکنند، همچنین وزن کمتر و نیاز به مراقبت و نگهداری کمتر از محاسن آنها است.
تنها عیبی که این فنرها دارند این است که نیروی کششی یا فشاری را نمیتوانند منتقل کنند به همین جهت باید حتماً در سیستم تعلیق به کار روند که نیروهای عرضی به کمک طبق با اهرمی به شاسی منتقل شود.
دو انتهای فنرهای مارپیچی مسطحاند تا در بشقابکهای مخصوص در طبق یا محل خود بهتر مستقر شوند فنرهای مارپیچی فاقد خاصیت ضربهگیری هستند و باید مکمل آن یک کمک فنر باشد تا بتواند نوسانات خودرو را به سرعت گرفته و راحتی سفر را فراهم کند.
* فنر پنوماتیکی :
از خاصیت تراکمپذیری هوا و گازهای دیگر به جای فنر در تعلیق خودروها استفاده میشود. فنرهای هوایی که از اتاقکهای هوای استوانهای شکل و پیستون تشکیل شدهاند بین چرخ و بدنه نصب میشود و با استفاده از خاصیت تراکم پذیری هوا میتواند نوسانات چرخ را جذب کند.
این روش که بیشتر در خودروهای سنگین و گاهی هم در خودروهای سبک کاربرد دارد دارای نرمش خوبی است دستگاه فنر هوایی از کمپرسور و محفظه با کیسه هوایی و لوله های انتقال هوا و رگلاتور تنظیم فشار تشکیل شده است.
نحوه کار فنر پنوماتیکی
طرز کار این سیستم به این شرح است که اهرم متصل به شاسی نسبت به ارتفاع آن بالا و پایین میرود، با حرکت اهرم رگلاتور به بالا یا پایین سوپاپهای رگلاتور باز و بسته میشود با حرکت اهرم سوپاپ ورودی باز شده هوای فشرده از مجرا به کیسههای فنر ارسال میشود.
وقتی که اهرم در جهت مخالف حرکت کند سوپاپ ورودی بسته و سوپاپ خروجی باز میشود در این موقع باد کیسه فنر تا حدی خالی میشود که اهرم در حالت وسط قرار بگیرد. بنابراین نسبت به افزایش بار خودرو فشار باد در کیسههای هوایی زیاد میشود و با کاهش بار فشار هوای فنر کاهش پیدا میکند.
کمک فنر ( Shock Absorber یا Damper ) خودرو :
در صورتی که خودرویی تنها مجهز به فنر باشد، زمانی که باری اضافه بر روی فنرها اعمال شود یا وسیله نقلیه با یک دستانداز روبرو شود، فنر با جمع شدن آن را جذب میکند، اما زمانی که یک فنر جمع میشود، مقداری انرژی در خود ذخیره میکند.
برای تخلیه این انرژی، فنر باز شده و انرژی وارده را به شکلی غیر قابل کنترل رها میسازد و از آنجایی که فیزیک یک فنر با نوسان و ارتعاش آمیخته است پس از باز شدن دوباره جمع شده و سپس دوباره باز میشود، و این حرکت تا زمان تخلیه کامل انرژی ادامه می یابد، البته هر بار با فرکانسی کمتر از بار قبل.
میخوای لوازم یدکی ماشینتو از یه فروشگاه معتبر آنلاین سفارش بدی؟؟؟ اینجا کلیک کن….
این سیکل باعث جدا شدن چرخ از سطح جاده، خارج کردن کنترل خودرو از دست راننده و از بین بردن نرمی و راحتی سواری و ایجاد حالتی مشابه قایق سواری، میگردد.
انواع کمک فنر
کمک فنرهای مختلف ساختارها و مکانیزم های مختلفی دارند که در این مقاله به بررسی چند نوع کمک فنر میپردازیم:
* کمک فنر روغنی (هیدرولیکی): Hydraulic Shock Absorber
در این نوع از کمک فنرها، یک سیلندر پر از روغن وجود دارد که یک پیستون داخل آن در حرکت است. پس از اعمال نیرو به پیستون، روغن از سوراخ هایی که روی پیستون محدود است، در هنگام حرکت پیستون مقاومت زیادی وجود دارد در نتیجه پیستون به آهستگی حرکت خواهد کرد و نوسانات را از بین میبرد.
هر چه تعداد سوراخهای پیستون کمتر و اندازهی آنها کوچکتر باشد، ضریب میرایی کمک فنر بیشتر خواهد بود و بر عکس هر چه تعداد سوراخها بیشتر و سایز آنها بزرگتر باشد، ضریب میرایی کمک فنر کمتر است.
* کمک فنر تلسکوپی: Telescopic Shock Absorber
این کمک فنر مدل خاصی از کمک فنرهای روغنی است، در هنگام خروج روغن از پیستون، روغن از سوراخهای بزرگتری خارج میشود و در این هنگام مقاومت کمتر است ولی موقع بازشدن کمک فنر روغن باید از سوراخهای کوچکتری عبور کند، پس با مقاومت بیشتری مواجه هستیم.
در این نوع کمک فنر، جمع شدن به آسانی انجام میشود تا ضربه در همان ابتدا خوب جذب شود ولی هنگام بازشدن از خود مقاومت زیادی نشان میدهند تا نوسانات را از بین ببرد.
* کمک فنر هیدرو استاتیکی:Hydrostatic Shock Absorber
در کمک فنرهای روغنی، ممکن است وقتی روغن با سرعت از سوراخها عبور میکند، هوا بگیرد و کف کند. برای از بین بردن این مشکل، درون محفظه سیلندر معمولاً گاز نیتروژن فشرده وارد میکنند. این گاز معمولاً در کیسه لاستیکی قرار میگیرد تا با روغن ترکیب نشود.
* کمک فنر بادی – گازی :Air Shock Absorber
در کمک فنر بادی، محفظه هوای فشرده آببندی شده وجود دارد که هوای فشردهی آن توسط یک کمپرسور تأمین میشود. برای کنترل فشار هوای داخل سیلندر، سوپاپهای کنترل ورودی و خروجی هوا وجود دارد.
بزرگترین امتیاز کمک فنر گازی نسبت به کمک فنر هیدرولیکی در انتقال سریع حرارت میباشد چون لوله خارجی آن در تماس مستقیم با هوا است. این نوع کمک فنرها در درجه حرارتی بیش از 200 درجه سانتیگراد به خوبی کار میکنند. معمولا طراحی آنها از یک یا دو لوله هم محور ساخته شده است.
* کمک فنرهای قابل تنظیم: Adjustable Shock Absorber
ضریب میرایی این کمک فنرها، قابل تنظیم است. امکان تغییر ضریب میرایی و ثابت فنر وجود دارد تا متناسب با شرایط، واکنش از خود نشان دهد. به عنوان مثال، وقتی خودرو با سرعت زیاد از روی دستانداز عبور میکند، ضربهای شدید در زمان کوتاه به سیستم تعلیق وارد میشود، در این حالت باید کمک فنرها نرمتر کار کنند در حالی که اگر خودرو آهسته از همین دستانداز عبور کند، باید کمک فنر سفتتر باشد.
در این کمک فنرها سنسورهایی وجود دارد که شرایط حرکت خودرو مانند سرعت، شتاب و نیروهای وارده را دریافت کرده و پس از پردازش این اطلاعات، باز و بسته شدن سوپاپهای ورودی و خروجی را کنترل میگیرد. از این طریق، ورود و خروج مقدار روغن و یا هوا، میزان سختی کمک فنرها، متناسب با شرایط تنظیم میشود.
* کمک فنر اهرمی: Lever Shock Absorber
در این مدل، نیرو توسط یک اهرم به داخل سیلندر منتقل میشود. در این حالت پیستونها به یک سمت و روغن در جهت مخالف جریان مییابد. وقتی فنر جمع شود، روغن از درون مجراهای درشت عبور کرد هنگام باز شدن فنر، روغن از مجراهای ریز عبور میکند. این موضوع در کمک فنر، ایجاد حالت مقاومت در برابر حرکت کرده و باعث از بین رفتن نوسانات میشود.
* کمک فنر دو تیوپه :
در این مدل از کمک فنر، یک تیوپ اصلی وجود دارد که پیستون در آن حرکت میکند و تیوپ دوم که تیوپ ذخیره نام دارد، در گرداگرد تیوپ اصلی قرار گرفته تا سیال مازاد را در خود جای دهد.
کمکهای دو تیوپه انواع متنوعی دارند، که برخی از لحاظ تکنولوژی منحصر به یک یا چند کارخانه بوده و دارای قیمتهای بالا و کارآییهای خاصی نیز میباشند، اما انواع متداول آن به شرح زیر میباشند:
* کمک فنر دو تیوپه گازی :
گسترش کمک فنرهای گازی باعث ایجاد برتری عمدهای در رانندگی با خودروهای مجهز به این نوع کمک فنر گردیده است.
این نوع از کمک فنر به مشکلات موجود در کنترل و هدایت خودروهایی که مجهز به شاسی و بدنه یکپارچه هستند یا فاصله چرخهایشان کم است یا نیاز به فشار بالای باد تایرها دارند، خاتمه بخشیده است. این کار تنها با افزودن مقداری گاز نیتروژن با فشار کم در تیوپ ذخیره انجام میگیرد.
این در حالی است که تصور عامه بر این است که در کمکهای گازی تنها از نوعی گاز استفاده میشود و از روغن خبری نیست. اما چنین نیست، در این نوع کمک فنر، گاز (نیتروژن) تنها حجم بسیارکمی از حجم مواد موجود در کمک را شامل میشود. فشار نیتروژن درون تیوپ ذخیره نیز ما بین۱۰۰تا۱۵۰ psi میباشد .
درمورد شرکت هیوندا و محصولاتش چی میدونی؟؟؟ این مقاله رو بخون و اطلاعاتت رو به روز کن..
محاسن کمک فنر دو تیوپه گازی:
یکی دیگر از محاسن نیتروژن جلوگیری از ایجاد کف در کمک فنر است. این کف (Foam) که حاصل ترکیب شدن روغن با هوا (در کمک فنرهای دو تیوپه هیدرولیکی به جای نیتروژن، هوا وجود دارد) است، قابل فشرده شدن می باشد.
از این رو باعث اخلال در کار کمک شده و نرمی و راحتی رانندگی را از بین میبرد همچنین واکنشهای کمک فنر را با تاخیر مواجه میکند. اما در انواع گازی، نیتروژن تحت فشار قابلیت ترکیب شدن با روغن را دارا نیست.
در صورتی هم که مقادیر کمی هوا در پروسه تولید یا در حین کارکرد کمک وارد آن شده باشد، بدلیل وجود فشار نیتروژن تنها به صورت حباب در روغن پخش میشود .
* کمک فنر دو تیوپه هیدرولیکی :
عینا مشابه نوع گازی میباشند،با این تفاوت که در آنها ب جای نیتروژن تحت فشار کم،از هوا در فشار معمولی استفاده میشود، که مشکلاتی نظیر ایجاد کف در آنها اجتناب ناپذیر است ( نوع هیدرولیکی، نسل اول کمک فنرهای دو تیوپه محسوب میشوند، که هماکنون جای خود را به انواع گازی سپردهاند).
* کمک فنر دو تیوپه Foam Cell :
در این نوع بجای اینکه اجازه داده شود گاز نیتروژن در تماس با سیال هیدرولیکی ( روغن ) قرار گیرد،سلولهایی از نیتروژن اشباع شده بکار میرود، این نوع نیز همانند نوع گازی، از ایجاد کف هوا و روغن جلوگیری میکند، اما در صورتی که در دماهای بسیار بالا قرار گیرد (کارکرد در جادههای با دستانداز بسیار زیاد در مدت زیاد) پس از سرد شدن دیگر کیفیت اولیه خود را باز نخواهد یافت.
معایب کمک فنر دو تیوپه:
یکی از اشکالات کمکهای دو تیوپه، نداشتن قابلیت نصب شدن به صورت زاویه دار و یا سر و ته میباشد، این امر باعث میشود، در مواردی که سازنده با کمبود جا مواجه است امکان استفاده از این نوع کمک را نداشته باشد.
دیگر اشکال کمکهای دو تیوپه نیز دفع نشدن کافی گرما به خارج میباشد، چرا که تیوپ ذخیره مانعی بر سر خروج گرمای تولیدی در پیستون بوده و گرما نیز باعث کاهش ویسکوزیته روغن میگردد، که این امر کارآیی کمک فنر را کاهش میدهد (این مشکل در نوع گازی کمتر بوجود میآید).
کمکهای دو تیوپه در اکثر خودروهای سواری، وانتها، SUV ها و کامیونهای سبک بکار میرود.
* کمک فنر تک تیوپه :
در این نوع از کمک فنر همانطور که از نامش پیداست، تیوپ ذخیره وجود ندارد. در درون تیوپ اصلی ۲ پیستون وجود دارد؛ پیستون متحرک و پیستون جدا کننده ( معلق )، پیستون متحرک که به میله کمک فنر متصل است دقیقا مشابه انواع دو تیوپه عمل میکند.
اختلاف اصلی اینجاست که در این نوع از سوپاپ فشردگی خبری نیست و بجای آن یک پیستون جدا کننده، محفظه حاوی روغن را از محفظه گاز جدا مینماید، محفظه زیرین حاوی گاز با فشار ۳۶۰ psi میباشد.
در حین کارکرد در سیکل بازشدن، هنگامی که فشاری بر پیستون متحرک وارد نشود بر اثر فشار نیتروپن زیرین، بالا آمده و فضای خالی را پر می نماید. در سیکل فشرده شدن نیز تحت فشار، پیستون پایین میرود تا کمک تا انتها فشرده شود.
قابلیت کمک فنر تک تیوپه
این نوع کمک فنر قابلیت نصب در تمامی حالتها را داراست ، همچنین بدلیل فشار بالای نیتروژن ،
بر خلاف دیگر انواع کمک فنر قابلیت ساپورت مقدار کمی از وزن خودرو را نیز دارد . در این نوع بدلیل
نبود تیوپ ذخیره مشکل دفع حرارت تولیدی نیز وجود ندارد ، در صورت بروز گرما نیز نه تنها کارآیی
آن کاهش نمی یابد بلکه در پی افزایش فشار نیتروژن ( در اثر گرما ) بهبود نیز می یابد . همچنین
بدلیل نبود تماس بین روغن و گاز یا هوا مشکل تشکیل کف نیز وجود ندارد ،
اما عیب این نوع کمک فنر آسیب پذیری آن است چرا که بدلیل نبود تیوپ ذخیره ،
در صورت برخورد شیئی خارجی با پوسته کمک و ایجاد فرورفتگی ، پیستون از حرکت باز می ماند .
* کمک فنر با مخزن بیرونی :
این نوع که بهترین نوع کمک فنر محسوب میشود، برای کارهای برجستهای چون مسابقات اتومبیلرانی و موتورسیکلت رانی بکار میرود و قیمت بالایی نیز دارد.
در این نوع، از یک کمک فنر تک تیوپه سبک و کوچک استفاده میشود که بوسیله یک لوله به مخزنی که در قسمتی جدای از کمک فنر واقع شده و حاوی سیال و گاز میباشد وصل میشود، درون مخزن یک پیستون جداکننده و یک سوپاپ فشردگی قرار دارد، از این رو میتوان این نوع را ترکیبی از دو نوع قبلی یعنی دو تیوپه و تک تیوپه دانست.
عیب یابی کمک فنرها :
جالب است بدانید ایرادهای احتمالی کمک فنرها برخی قطعات دیگر از قبیل فنر تعلیق، جعبه فرمان، دیفرانسیل، لاستیک چرخها، بلبرینگ چرخها، بوشهای لاستیکی سیستم تعلیق، گیربکس، سیستم تعلیق و مجموعه سیبکهای فرمان خودرو را تحت تاثیر قرار می دهد و سبب فرسودگی آنها میشود.
**اگر کمک فنر نشتی دارد، یعنی روغن به شکل مشهود از آن چکه میکند، باید تعویض شود.
**اگر سرِ پیچ، خودرو بیش از حد بپیچد به نحوی که راننده احساس کند کنترل خودرو دشوار شده است، ممکن است کمک فنر خراب باشد.
** بالا-پایین رفتن یا به اصطلاح رقصیدن چرخها روی جاده ممکن است درنتیجه عملکرد ناصحیح کمک فنرهای خودرو باشد.
