مفهوم
یک ساختار سیستم تعلیق معمولی از عناصر الاستیک، مکانیزم‌های هدایت، کمک‌فنرها و غیره تشکیل شده است و برخی از ساختارها همچنین دارای بلوک‌های ضربه‌گیر، میله‌های تثبیت‌کننده و غیره هستند. عناصر الاستیک به شکل فنرهای تخت، فنرهای بادی، فنرهای لول و فنرهای میله پیچشی هستند. سیستم تعلیق خودروهای مدرن بیشتر از فنرهای لول و فنرهای میله پیچشی استفاده می‌کند و برخی از خودروهای لوکس از فنرهای بادی استفاده می‌کنند.
عملکرد قطعه:
ضربه گیر
عملکرد: کمک فنر جزء اصلی تولید نیروی میرایی است. عملکرد آن کاهش سریع لرزش خودرو، بهبود راحتی سواری خودرو و افزایش چسبندگی بین چرخ و زمین است. علاوه بر این، کمک فنر می‌تواند بار دینامیکی قسمت بدنه را کاهش داده و عمر مفید خودرو را افزایش دهد. کمک فنری که به طور گسترده در خودرو استفاده می‌شود، عمدتاً کمک فنر هیدرولیکی از نوع سیلندری است و ساختار آن را می‌توان به سه نوع تقسیم کرد: نوع دو سیلندری، نوع تک سیلندری بادی و نوع دو سیلندری بادی. [2]
اصل کار: وقتی چرخ بالا و پایین می‌پرد، پیستون کمک فنر در محفظه کار حرکت رفت و برگشتی انجام می‌دهد، به طوری که مایع کمک فنر از روزنه روی پیستون عبور می‌کند، زیرا مایع ویسکوزیته خاصی دارد و وقتی مایع از روزنه عبور می‌کند، با دیواره سوراخ در تماس است. اصطکاک بین آنها ایجاد می‌شود، به طوری که انرژی جنبشی به انرژی گرمایی تبدیل شده و در هوا پخش می‌شود تا عملکرد میرایی ارتعاش حاصل شود.
(2) عناصر الاستیک
عملکرد: تحمل بار عمودی، کاهش و مهار لرزش و ضربه ناشی از سطح ناهموار جاده. عناصر الاستیک عمدتاً شامل فنر تخت، فنر لول، فنر میله پیچشی، فنر بادی و فنر لاستیکی و غیره هستند.
اصل: قطعات ساخته شده از موادی با خاصیت ارتجاعی بالا، هنگامی که چرخ تحت تأثیر ضربه بزرگی قرار می‌گیرد، انرژی جنبشی به انرژی پتانسیل الاستیک تبدیل و ذخیره می‌شود و هنگامی که چرخ به پایین می‌پرد یا به حالت اولیه رانندگی برمی‌گردد، آزاد می‌شود.
(3) مکانیزم راهنما
نقش مکانیزم هدایت، انتقال نیرو و گشتاور است و همچنین نقش هدایتی ایفا می‌کند. در طول فرآیند رانندگی خودرو، می‌توان مسیر چرخ‌ها را کنترل کرد.
اثر
سیستم تعلیق یک مجموعه مهم در خودرو است که به صورت الاستیک، شاسی را به چرخ‌ها متصل می‌کند و با عملکردهای مختلف خودرو مرتبط است. از بیرون، سیستم تعلیق خودرو فقط از تعدادی میله، لوله و فنر تشکیل شده است، اما فکر نمی‌کنید خیلی ساده باشد. برعکس، سیستم تعلیق خودرو، مجموعه ای از خودرو است که برآورده کردن الزامات کامل آن دشوار است، زیرا سیستم تعلیق هم برای برآورده کردن الزامات راحتی خودرو و هم برای برآورده کردن الزامات پایداری هندلینگ آن ضروری است و این دو جنبه در مقابل یکدیگر قرار دارند. به عنوان مثال، برای دستیابی به راحتی خوب، لازم است که لرزش خودرو تا حد زیادی کاهش یابد، بنابراین فنر باید نرم‌تر طراحی شود، اما فنر نرم است، اما به راحتی باعث می‌شود که خودرو "سر تکان دهد"، شتاب بگیرد "سر به بالا" و به طور جدی به چپ و راست بچرخد. این تمایل برای فرمان خودرو مساعد نیست و به راحتی باعث ناپایداری خودرو می‌شود.
سیستم تعلیق غیر مستقل
ویژگی ساختاری سیستم تعلیق غیر مستقل این است که چرخ‌های دو طرف توسط یک محور انتگرالی به هم متصل شده‌اند و چرخ‌ها به همراه محور از طریق سیستم تعلیق الاستیک در زیر شاسی یا بدنه خودرو معلق هستند. سیستم تعلیق غیر مستقل مزایای ساختار ساده، هزینه کم، استحکام بالا، نگهداری آسان و تغییرات کوچک در تراز چرخ‌های جلو در حین رانندگی را دارد. با این حال، به دلیل راحتی و پایداری ضعیف در هندلینگ، اساساً دیگر در خودروهای مدرن استفاده نمی‌شود و بیشتر در کامیون‌ها و اتوبوس‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد.
سیستم تعلیق غیر مستقل فنر تخت
فنر تخت به عنوان عنصر الاستیک سیستم تعلیق غیرمستقل استفاده می‌شود. از آنجا که به عنوان یک مکانیزم هدایت نیز عمل می‌کند، سیستم تعلیق بسیار ساده شده است.
سیستم تعلیق غیرمستقل با فنر تخت طولی از فنرهای تخت به عنوان عناصر الاستیک استفاده می‌کند و به موازات محور طولی خودرو روی خودرو قرار می‌گیرد.
اصل کار: وقتی ماشین روی یک جاده ناهموار حرکت می‌کند و با بار ضربه‌ای مواجه می‌شود، چرخ‌ها محور را به سمت بالا می‌پرانند و فنر تخت و انتهای پایینی کمک‌فنر نیز همزمان به سمت بالا حرکت می‌کنند. افزایش طول در حین حرکت رو به بالای فنر تخت می‌تواند با امتداد دادن دسته فنر عقب بدون دخالت هماهنگ شود. از آنجا که انتهای بالایی کمک‌فنر ثابت است و انتهای پایینی به سمت بالا حرکت می‌کند، معادل کار در حالت فشرده است و میرایی برای کاهش لرزش افزایش می‌یابد. هنگامی که میزان پرش محور از فاصله بین بلوک ضربه‌گیر و بلوک حد مجاز بیشتر شود، بلوک ضربه‌گیر با بلوک حد مجاز تماس پیدا کرده و فشرده می‌شود. [2]
طبقه بندی: سیستم تعلیق غیر مستقل فنر تخت طولی را می توان به سیستم تعلیق غیر مستقل فنر تخت طولی نامتقارن، سیستم تعلیق متعادل و سیستم تعلیق غیر مستقل فنر تخت طولی متقارن تقسیم کرد. این یک سیستم تعلیق غیر مستقل با فنرهای تخت طولی است.
۱. فنر تخت طولی نامتقارن با سیستم تعلیق غیرمستقل
سیستم تعلیق غیرمستقل فنر تخت طولی نامتقارن به سیستم تعلیقی اطلاق می‌شود که در آن فاصله بین مرکز پیچ U شکل و مرکز برآمدگی‌ها در دو انتها، هنگامی که فنر تخت طولی به محور (پل) ثابت شده است، برابر نیست.
۲. سیستم تعلیق متعادل
سیستم تعلیق متعادل، سیستم تعلیقی است که تضمین می‌کند بار عمودی وارد بر چرخ‌ها روی محور متصل (محور) همیشه برابر باشد. وظیفه استفاده از سیستم تعلیق متعادل، تضمین تماس خوب بین چرخ‌ها و زمین، بار یکسان و اطمینان از این است که راننده می‌تواند جهت خودرو را کنترل کند و خودرو نیروی محرکه کافی داشته باشد.
با توجه به ساختارهای مختلف، سیستم تعلیق تعادل را می‌توان به دو نوع تقسیم کرد: نوع میله رانش و نوع بازوی نوسانی.
① سیستم تعلیق تعادل میله رانش. این سیستم با یک فنر تخت عمودی تشکیل شده است و دو انتهای آن در تکیه‌گاه نوع صفحه کشویی در بالای غلاف محور عقب قرار گرفته‌اند. قسمت میانی از طریق پیچ‌های U شکل روی پوسته یاتاقان تعادل ثابت شده است و می‌تواند دور میل تعادل بچرخد و میل تعادل از طریق یک براکت روی شاسی خودرو ثابت شده است. یک سر میله رانش روی شاسی خودرو ثابت شده و سر دیگر آن به محور متصل است. میله رانش برای انتقال نیروی محرکه، نیروی ترمز و نیروی واکنش مربوطه استفاده می‌شود.
اصل کار سیستم تعلیق تعادل میله رانش، رانندگی یک وسیله نقلیه چند محوره در یک جاده ناهموار است. اگر هر چرخ از یک ساختار صفحه فولادی معمولی به عنوان سیستم تعلیق استفاده کند، نمی‌تواند اطمینان حاصل کند که همه چرخ‌ها در تماس کامل با زمین هستند، یعنی برخی از چرخ‌ها بار عمودی را تحمل می‌کنند. کاهش بار (یا حتی صفر) اگر روی چرخ‌های فرمان‌دار رخ دهد، کنترل جهت حرکت را برای راننده دشوار می‌کند. اگر این اتفاق برای چرخ‌های محرک رخ دهد، مقداری (اگر نه همه) از نیروی محرک از بین می‌رود. محور میانی و محور عقب وسیله نقلیه سه محوره را روی دو انتهای میله تعادل نصب کنید و قسمت میانی میله تعادل به صورت لولایی به قاب وسیله نقلیه متصل می‌شود. بنابراین، چرخ‌های روی دو پل نمی‌توانند به طور مستقل به بالا و پایین حرکت کنند. اگر هر چرخی در گودال فرو رود، چرخ دیگر تحت تأثیر میله تعادل به سمت بالا حرکت می‌کند. از آنجایی که بازوهای میله تثبیت‌کننده طول یکسانی دارند، بار عمودی روی هر دو چرخ همیشه برابر است.
سیستم تعلیق تعادل میله رانش برای محور عقب خودروی آفرود سه محوره ۶×۶ و کامیون سه محوره ۶×۴ استفاده می‌شود.
② سیستم تعلیق تعادل بازوی نوسانی. سیستم تعلیق محور میانی از ساختار فنر تخت طولی استفاده می‌کند. میله عقب به انتهای جلویی بازوی نوسانی متصل است، در حالی که براکت محور بازوی نوسانی به شاسی متصل است. انتهای عقب بازوی نوسانی به محور عقب (اکسل) خودرو متصل است.
اصل کار سیستم تعلیق تعادل بازوی نوسانی این است که خودرو در جاده ناهموار در حال حرکت است. اگر پل میانی به داخل گودال بیفتد، بازوی نوسانی از طریق پیچ عقب به پایین کشیده می‌شود و در خلاف جهت عقربه‌های ساعت حول محور بازوی نوسانی می‌چرخد. چرخ اکسل به سمت بالا حرکت می‌کند. بازوی نوسانی در اینجا کاملاً یک اهرم است و نسبت توزیع بار عمودی روی محورهای میانی و عقب به نسبت اهرم بازوی نوسانی و طول جلو و عقب فنر تخت بستگی دارد.
سیستم تعلیق غیر مستقل فنر لول
از آنجا که فنر مارپیچ، به عنوان یک عنصر الاستیک، فقط می‌تواند بارهای عمودی را تحمل کند، باید یک مکانیزم هدایت و یک کمک فنر به سیستم تعلیق اضافه شود.
این سیستم از فنرهای مارپیچ، کمک فنرها، میله‌های رانش طولی، میله‌های رانش جانبی، میله‌های تقویت‌کننده و سایر اجزا تشکیل شده است. ویژگی ساختاری آن این است که چرخ‌های چپ و راست به طور کامل با یک شفت کامل به هم متصل شده‌اند. انتهای پایینی کمک فنر روی تکیه‌گاه محور عقب ثابت شده و انتهای بالایی آن به بدنه خودرو متصل است. فنر مارپیچ بین فنر بالایی و نشیمنگاه پایینی در قسمت بیرونی کمک فنر قرار گرفته است. انتهای عقبی میله رانش طولی روی محور جوش داده شده و انتهای جلویی آن به قاب خودرو متصل است. یک انتهای میله رانش عرضی به بدنه خودرو متصل است و انتهای دیگر آن به محور متصل است. هنگام کار، فنر بار عمودی را تحمل می‌کند و نیروی طولی و نیروی عرضی به ترتیب توسط میله‌های رانش طولی و عرضی تحمل می‌شوند. هنگامی که چرخ می‌پرد، کل محور در اطراف نقاط لولای میله رانش طولی و میله رانش جانبی روی بدنه خودرو می‌چرخد. بوش‌های لاستیکی در نقاط مفصلی، تداخل حرکتی را هنگام چرخش محور از بین می‌برند. سیستم تعلیق غیر مستقل فنر لول برای سیستم تعلیق عقب خودروهای سواری مناسب است.
سیستم تعلیق غیر مستقل فنر بادی
وقتی ماشین در حال حرکت است، به دلیل تغییر بار و سطح جاده، سختی سیستم تعلیق نیز باید متناسب با آن تغییر کند. در جاده‌های خوب، خودروها ملزم به کاهش ارتفاع بدنه و افزایش سرعت هستند؛ در جاده‌های بد، افزایش ارتفاع بدنه و افزایش ظرفیت عبور، بنابراین ارتفاع بدنه باید مطابق با الزامات استفاده قابل تنظیم باشد. سیستم تعلیق غیرمستقل فنر بادی می‌تواند چنین الزاماتی را برآورده کند.
این سیستم از کمپرسور، مخزن ذخیره هوا، شیر کنترل ارتفاع، فنر بادی، میله کنترل و غیره تشکیل شده است. علاوه بر این، کمک فنرها، بازوهای راهنما و میله‌های تثبیت‌کننده جانبی نیز وجود دارند. فنر بادی بین شاسی (بدنه) و محور ثابت شده است و شیر کنترل ارتفاع روی بدنه خودرو ثابت شده است. انتهای میله پیستون به بازوی عرضی میله کنترل و انتهای دیگر بازوی عرضی به میله کنترل متصل است. قسمت میانی روی قسمت بالایی فنر بادی قرار دارد و انتهای پایینی میله کنترل روی محور ثابت شده است. اجزای تشکیل دهنده فنر بادی از طریق خطوط لوله به یکدیگر متصل هستند. گاز پرفشار تولید شده توسط کمپرسور از طریق جداکننده روغن-آب و تنظیم‌کننده فشار وارد مخزن ذخیره هوا می‌شود و سپس پس از خروج از مخزن ذخیره گاز، از طریق فیلتر هوا وارد شیر کنترل ارتفاع می‌شود. مخزن ذخیره هوا، مخزن ذخیره هوا به فنرهای بادی روی هر چرخ متصل است، بنابراین فشار گاز در هر فنر بادی با افزایش مقدار باد شده افزایش می‌یابد و همزمان، بدنه تا زمانی که پیستون در شیر کنترل ارتفاع به سمت مخزن ذخیره هوا حرکت کند، بالا می‌رود. دریچه پر کردن هوای فنر داخلی مسدود می‌شود. فنر بادی به عنوان یک عنصر الاستیک، می‌تواند بار ضربه‌ای که از سطح جاده به چرخ وارد می‌شود را هنگام انتقال به بدنه خودرو از طریق اکسل کاهش دهد. علاوه بر این، سیستم تعلیق بادی همچنین می‌تواند به طور خودکار ارتفاع بدنه خودرو را تنظیم کند. پیستون بین دریچه باد و دریچه تخلیه هوا در شیر کنترل ارتفاع قرار دارد و گاز مخزن ذخیره هوا، مخزن ذخیره هوا و فنر بادی را باد می‌کند و ارتفاع بدنه خودرو را افزایش می‌دهد. هنگامی که پیستون در موقعیت بالایی دریچه باد در شیر کنترل ارتفاع قرار دارد، گاز موجود در فنر بادی از طریق دریچه باد به دریچه تخلیه هوا برمی‌گردد و وارد جو می‌شود و فشار هوا در فنر بادی کاهش می‌یابد، بنابراین ارتفاع بدنه خودرو نیز کاهش می‌یابد. میله کنترل و بازوی ضربدری روی آن، موقعیت پیستون را در شیر کنترل ارتفاع تعیین می‌کنند.
سیستم تعلیق بادی دارای مزایایی از جمله راحتی رانندگی خوب، امکان بلند کردن تک محوره یا چند محوره در صورت لزوم، تغییر ارتفاع بدنه خودرو و ایجاد آسیب کم به سطح جاده و غیره است، اما همچنین دارای ساختار پیچیده و الزامات سختگیرانه‌ای برای آب‌بندی و سایر کاستی‌ها است. در خودروهای سواری تجاری، کامیون‌ها، تریلرها و برخی از خودروهای سواری استفاده می‌شود.
سیستم تعلیق غیر مستقل فنر روغنی و گازی
سیستم تعلیق غیر مستقل فنر روغنی-بادی به سیستم تعلیق غیر مستقل اشاره دارد که در آن عنصر الاستیک از فنر روغنی-بادی استفاده می‌کند.
این سیستم از فنرهای روغنی و گازی، میله‌های رانش جانبی، بلوک‌های ضربه‌گیر، میله‌های رانش طولی و سایر اجزا تشکیل شده است. انتهای بالایی فنر بادی-روغنی روی شاسی خودرو و انتهای پایینی آن روی محور جلو ثابت شده است. در سمت چپ و راست به ترتیب از یک میله رانش طولی پایینی استفاده می‌شود که بین محور جلو و تیر طولی قرار می‌گیرد. یک میله رانش طولی بالایی روی محور جلو و براکت داخلی تیر طولی نصب شده است. میله‌های رانش طولی بالایی و پایینی یک متوازی‌الاضلاع تشکیل می‌دهند که برای اطمینان از عدم تغییر زاویه کستر شاه‌پین هنگام بالا و پایین رفتن چرخ استفاده می‌شود. میله رانش عرضی روی تیر طولی چپ و براکت در سمت راست محور جلو نصب شده است. یک بلوک ضربه‌گیر زیر دو تیر طولی نصب شده است. از آنجا که فنر بادی-روغنی بین شاسی و محور نصب شده است، به عنوان یک عنصر الاستیک، می‌تواند نیروی ضربه از سطح جاده بر روی چرخ را هنگام انتقال به شاسی کاهش دهد و در عین حال لرزش ناشی از آن را کاهش دهد. میله‌های رانش طولی بالا و پایین برای انتقال نیروی طولی و تحمل گشتاور واکنش ناشی از نیروی ترمز استفاده می‌شوند. میله‌های رانش جانبی، نیروهای جانبی را منتقل می‌کنند.
وقتی فنر روغنی-گازی در یک کامیون تجاری با بار زیاد استفاده می‌شود، حجم و جرم آن کمتر از فنر تخت است و ویژگی‌های سختی متغیری دارد، اما الزامات بالایی برای آب‌بندی و نگهداری دشوار دارد. سیستم تعلیق روغنی-بادی برای کامیون‌های تجاری با بارهای سنگین مناسب است.
پخش مستقل سردبیری تعلیق
سیستم تعلیق مستقل به این معنی است که چرخ‌های هر طرف به صورت جداگانه توسط فنرهای الاستیک از شاسی یا بدنه آویزان می‌شوند. مزایای آن عبارتند از: وزن سبک، کاهش ضربه به بدنه و بهبود چسبندگی چرخ‌ها به زمین؛ می‌توان از فنرهای نرم با سختی کم برای بهبود راحتی خودرو استفاده کرد؛ می‌توان موقعیت موتور را پایین آورد و مرکز ثقل خودرو را نیز پایین آورد، در نتیجه پایداری رانندگی خودرو بهبود می‌یابد؛ چرخ‌های چپ و راست به طور مستقل می‌پرند و از یکدیگر مستقل هستند که می‌تواند شیب و لرزش بدنه خودرو را کاهش دهد. با این حال، سیستم تعلیق مستقل دارای معایبی مانند ساختار پیچیده، هزینه بالا و نگهداری دشوار است. اکثر خودروهای مدرن از سیستم تعلیق مستقل استفاده می‌کنند. با توجه به اشکال ساختاری مختلف، سیستم تعلیق مستقل را می‌توان به سیستم تعلیق جناغی، سیستم تعلیق بازوی عقب، سیستم تعلیق چند اتصالی، سیستم تعلیق شمعی و سیستم تعلیق مک‌فرسون تقسیم کرد.
جناغ
سیستم تعلیق با بازوهای ضربدری به سیستم تعلیق مستقلی اشاره دارد که در آن چرخ‌ها در صفحه عرضی خودرو می‌چرخند. این سیستم تعلیق بر اساس تعداد بازوهای ضربدری به سیستم تعلیق با بازوهای دوتایی و سیستم تعلیق با بازوهای تکی تقسیم می‌شود.
نوع تک جناغی دارای مزایای ساختار ساده، مرکز غلتش بالا و قابلیت ضد غلتش قوی است. با این حال، با افزایش سرعت خودروهای مدرن، مرکز غلتش بیش از حد بالا باعث تغییر زیادی در مسیر چرخ هنگام پرش چرخ‌ها می‌شود و سایش لاستیک افزایش می‌یابد. علاوه بر این، انتقال نیروی عمودی چرخ‌های چپ و راست در هنگام پیچ‌های تند بسیار زیاد خواهد بود و در نتیجه کمبر چرخ‌های عقب افزایش می‌یابد. سفتی چرخ عقب در پیچ‌ها کاهش می‌یابد و در نتیجه شرایط سختی برای رانش دم در سرعت بالا ایجاد می‌شود. سیستم تعلیق مستقل تک جناغی بیشتر در سیستم تعلیق عقب استفاده می‌شود، اما به دلیل اینکه نمی‌تواند الزامات رانندگی با سرعت بالا را برآورده کند، در حال حاضر زیاد مورد استفاده قرار نمی‌گیرد.
سیستم تعلیق مستقل جناغی دوبل بر اساس اینکه طول بازوهای عرضی بالایی و پایینی برابر باشد یا خیر، به سیستم تعلیق جناغی دوبل با طول مساوی و سیستم تعلیق جناغی دوبل با طول نابرابر تقسیم می‌شود. سیستم تعلیق جناغی دوبل با طول مساوی می‌تواند شیب شاه‌پین را هنگام بالا و پایین رفتن چرخ ثابت نگه دارد، اما فاصله بین دو محور به شدت تغییر می‌کند (مشابه سیستم تعلیق تک‌جناغی)، که باعث ساییدگی و پارگی جدی لاستیک می‌شود و اکنون به ندرت استفاده می‌شود. برای سیستم تعلیق جناغی دوبل با طول نابرابر، تا زمانی که طول جناغی بالایی و پایینی به درستی انتخاب و بهینه شود و از طریق چیدمان معقول، تغییرات فاصله بین دو محور و پارامترهای تراز چرخ جلو را می‌توان در محدوده قابل قبول نگه داشت و از پایداری رانندگی خوب خودرو اطمینان حاصل کرد. در حال حاضر، سیستم تعلیق جناغی دوبل با طول نابرابر به طور گسترده در سیستم تعلیق جلو و عقب خودروها استفاده می‌شود و چرخ‌های عقب برخی از خودروهای اسپرت و مسابقه‌ای نیز از این ساختار تعلیق استفاده می‌کنند.
