سیستم تعلیق ۴

بخش چهارم :

پس از توضیح و تفسیر اکثر قسمتهای سیستم تعلیق ، در این قسمت بالاخره به مطلب اصلی یعنی انواع سیستم های تعلیق رسیده ایم ، اما اجازه دهید قبل از شروع این بحث ، تنها دو مورد دیگر را که آگاهی از آنها نیز برای شروع بحث ضروری است ، یادآور شوم .

Camber :

Camber به زاویه عمودی چرخ نسبت به خودرو اطلاق می شود ، این زاویه در حالت عادی معمولا در اکثر خودروها صفر است ، در صورتیکه فاصله بالای دو چرخ مقابل ، به یکدیگر نزدیک تر از پایینشان باشد Camber یا زاویه چرخ ، منفی است و اگر هم که عکس این موضوع صادق باشد ، زاویه چرخ مثبت است . سیستم تعلیقی که در مواجه با پیچها و دست اندازها و با با لا و پایین رفتن چرخ در جای خود ، قابلیت تبدیل وضعیت زاویه چرخ به حالتهای منفی و مثبت را داشته باشد و Camber بهینه را در مواجه با شرایط مختلف ایجاد نماید ، در مقایسه با خودرویی که در تمام حالات زاویه ای یکسان ، مثلا صفر دارد از توانایی بالاتری در کنترل خودرو برخوردار خواهد بود . خصوصا زمانی که در سر پیچ ، چرخی به سمت بالا کشیده می شود ، زاویه Camber منفی یا همان باز شدن چرخها ، باعث تعادل بهتر خودرو خواهد شد ، پس اگر سیستم تعلیق قابلیت انحراف زاویه چرخ را در شرایط مختلف دارا باشد ، کمک های شایانی به تعادل خودرو خواهد نمود .

                            

Sprung & Unsprung Weight :

هر آنچه که وزنش بر روی فنرهای خودرو وارد آید ؛ از جمله بدنه ، شاسی ، موتور ، سرنشینان و ...  را Sprung Weight یا وزن وارده می نامند و در مقابل وزن لاستیکها ، رینگها ، کمک فنرها ، اکسل و ... ، وزن غیر وارده یا Unsprung Weight محسوب می شود . هر چه میزان وزن غیر وارده کمتر باشد ، عکس العمل سیستم تعلیق در مواجه با دست اندازها سریعتر بوده و نرمی رانندگی بیشتری را نیز فراهم می نماید . همچنین وزن غیر وارده کمتر ، باعث می شود تا نیروی موتور با گشتاور بیشتری به سطح جاده منتقل شده و صرف خنثی کردن وزن غیر وارد نشود .

انواع سیستم های تعلیق :

سیستم های تعلیق بطور گسترده به دو دسته مستقل و غیر مستقل تقسیم می شوند که هر یک از این دو نیز شامل انواع متفاوتی می باشند . در نوع غیر مستقل یا وابسته ( dependent ) به طور معمول از یک اکسل یکپارچه ، برای هر دو چرخ یک محور استفاده می شود ؛ که چرخها را به موازات یکدیگر و عمود بر اکسل نگه می دارد و زمانی که تنظیم یک چرخ بر هم بخورد ، تنظیم چرخ مقابل آن نیز بر هم خواهد خورد ، همچنین اگر یک چرخ با دست اندازی روبر شود و بالا یا پایین برود چرخ دیگر نیز موازی با آن تحت تاثیر این حرکت واقع خواهد شد .

                

اما در نوع مستقل ( Independent )  که نوع پیشرفته تری محسوب می شود ، هر چرخ توانایی حرکت مستقل و بدون تاثیر گرفتن از چرخ مقابل را داراست .

در ادامه سعی خواهد شد اکثر سیستمهای تعلیق موجود و حتی برخی انواع از رده خارج شده ، مورد بررسی قرار گیرند .

Solid Beam Axle یا Live Axle :

اولین تولید انبوه سیستم تعلیق جلو برای خودروها مربوط به این سیستم می باشد . این نوع را که Hotchkiss نیز می نامندش از یک بیم قوی و قطور فولادی تشکیل شده که دو چرخ مقابل را به یکدیگر متصل می نماید . این سیستم که پس از موفقیت در ، درشکه ها به خودروها انتقال یافت ؛ به حدی خوب و ایده آل به نظر می رسید که تا مدت زمان زیادی ، کسی فکر طراحی سیستمی جدیدتر از آنرا در سر نپروراند . در حالی که این سیستم اولین نوع سیستم تعلیق بوده است اما بدلیل قابلیتهای خاصش در تحمل وزنهای سنگین ، هنوز هم در بسیاری از خودروهای سنگین یافت می شود . اگر به زیر یک خودروی سنگین نگاه کرده باشید ، حتما این بیم قطور را که بین دو چرخ واقع شده خواهید دید . این سیستم ممکن است بسته به استفاده در جلو یا عقب خودرو ها با فنر تخت یا فنر لول مورد استفاده قرار گیرد ( در خودروهای سنگین غالبا از فنر تخت استفاده می شود ) .

                

همچنین با پیشرفت این سیستم طی سالیان گذشته ، بر اساس دیگر اجزای تشکیل دهنده سیستم Solid Beam ( صلب ) ، ممکن است نامهای دیگری نیز به آن اطلاق شود ، از جمله زمانی که لینکهایی ( رابط یا طبق های باریک ) از روی بیم بصورت عرضی یا طولی به کف اتاق متصل شوند بر اساس تعداد این لینکها سیستم را Three Link ، Four Link و ... می نامند ، در صورتی هم که در نوع ۴ لینک دو عدد از لینکها به صورت زاویه دار به سمت وسط خودرو منحرف شوند ، آنرا Angled Arm می نامند . در دو نوع ۳ و ۴ لینکی و همینطور اکثر انواع بدون لینک Solid Axle مشکلاتی در زمینه کنترل افقی خودرو وجود دارد . از اینرو از یک میله فولادی به نام Panhard Bar که از یک سمت اکسل به صورت کج به سر لینک مقابل می رود ، استفاده می کنند تا از حرکت خودرو از یک سمت به سمت دیگر به صورت افقی جلوگیری نماید ، Panhard Bar در برخی دیگر سیستمها نیز ممکن است یافت شود .

                   

                                         

بطور کل سیستم هایی که از Solid Axle استفاده می نمایند ، همگی از نوع غیر مستقل بوده ، دارای سیستمی ساده ، قدرتی بالا در تحمل وزن و تقریبا بدون نیاز به تنظیم زاویه چرخ می باشند ( در صورتی هم که تنظیم چرخها به هم بخورد میزان کردن آنها کار مشکلی خواهد بود‌ ) . اما در مقابل در اکثر آنها بخصوص انواع غیر لینکی ؛ وزن غیر وارده ( Unsprung Weight ) بسیار بالا ، بدلیل سنگین بودن اکسل ، همچنین تحت تاثیر قرار گرفتن چرخ مقابل در هنگام مواجه چرخ مخالف با دست انداز که از عیوب تمامی سیستم های غیر مستقل می باشد و همچنین بزرگی سایز سیستم  از عیوب سیستم های Solid Beam محسوب می شوند .

Swing Axle :

پس از آنکه مهندسین خودرو به معایب سیستم Solid Beam پی بردند ؛ کوشش ، برای ساخت اولین سیستم مستقل آغاز شد ، یکی از این تلاشها به ساخت نوعی با نام Swing Axle انجامید که امروزه آنرا نه مستقل بلکه نیمه مستقل می دانند . همانگونه که از نام آن پیداست ، این سیستم اجازه می دهد تا چرخها به صورت محوری به قسمتی در وسط دو چرخ خودرو متصل شده و قابلیت بالا و پایین رفتن در قوس مربوط به خود را داشته باشند .

                                        

این سیستم که بعنوان سیستم تعلیق عقب در فولکس های Beetle قدیمی ( قورباغه ای خودمان ) دیده می شود با وجود سادگی نسبی ، دارای نرمی رانندگی بهتری نسبت به سیستم Solid Axle می باشد . اما با وجود مستقل بودن ، بدلیل مشکلی در هندلینگ که آنرا پدیده Jacking می نامند و ناشی از  بلند شدن چرخ در سر پیچها بدلیل ایجاد زاویه Camber مثبت در چرخ خارج از پیچ است ( باید منفی شود تا تعادل خودرو حفظ شود ) ، این سیستم از مقبولیت چندانی برخوردار نشد و جای خود را به دیگر سیستمها داد .      

Trailing Arm Suspension و Semi Trailing Arm Suspension :

این سیستم که یک سیستم مستقل محسوب می شود از یک یا چند بازو ( Trailing Arm ) در جلوی هر چرخ بهره می برد که برای ساپورت سیستم از سمت دیگر به زیر شاسی متصل میشوند . این سیستم نسبت به سیستمهایی که تا کنون بررسی شد ، فضای کمتری را اشغال نموده و انعطاف پذیری بهتری را نیز داراست . اولین با ر این سیستم با استفاده از فنر لول در چرخهای جلوی فولکس Beetle استفاده شد . اما بدلیل اینکه در این سیستم ، زاویه Camber چرخ در تمامی حالات ثابت بود ، این سیستم خیلی زود از رده خارج شد و جای خود را به سیستم مشابهی داد که این مشکل را ندارد و آن سیستم ، Semi Trailing Arm است که با کج بودن زاویه قرار گیری بازوها ( Trailing Arms ) باعث می شود زاویه Camber بهینه در شرایط مختلف بدست آید .

                                          

                  

این سیستم با فنر لول ، سیستم نسبتا قابل قبول و کم حجمی برای اکسل عقب خودروهای کوچک محسوب می شود ، افزایش وزن خودرو بدلیل نیاز به قوی بودن بازوها و دیگر اجزا این سیستم ، همچنین احتمال خم شدن بازوها در مواجه با وزنهای زیاد نیز از معایب این دو سیستم بالاخص نوع Trailing Arm می باشند .

  : Twist Beam ( Torsion Beam )

این سیستم زیرشاخه ای از سیستم Trailing Arm محسوب می گردد که در آن Trailing Arm های دو چرخ بوسیله یک میله مشابه آنچه در Solid Axle دیده می شود‌ ، به یکدیگر متصل هستند . تفاوت بیم یا میله رابط در این سیستم با سیستم صلب ( Solid Beam ) در اینجاست که بیم یا میله در سیستم پیچشی ( Twist Beam ) ، توانایی پیچش مختصری را نیز داراست ، از همین رو آنرا ، Twist Beam یا میله پیچشی می نامند . Twist Beam سیستمی است نیمه مستقل ، چرا که با وجود قابلیت پیچش مختصر محور رابط دو چرخ ، همین اتصال ، خود باعث عدم استقلال چرخها می گردد . این سیستم بدلیل نحوه قرارگیری کمکها ، عدم نیاز به میله موج گیر و عدم نیاز به فضای عرضی زیاد ، فضای بسیار کمی را اشغال می نماید . همین امر باعث شده ، این سیستم در اکسل عقب اکثر خودروهای Compact دیفرانسیل جلو ، مورد استفاده قرار گیرد . در ادامه توضیح این نکته ضروری است که نام اصلی این سیستم Twist Beam می باشد اما به اشتباه آنرا Torsion Beam که نام دیگر Torsion Bar ( یک نوع فنر خودرو ، که در بخش اول این مطلب بررسی شد ) است ، نیز می نامند و همین امر نیز باعث اشتباه آن با Torsion Bar که در واقع تنها نوعی فنر محسوب می شود و نه یک نوع از سیستم تعلیق ، می گردد . خصوصا در ترجمه فارسی ، که هر دو ، میله پیچشی ترجمه می شوند و همین امر تشخیص آنها را از یکدیگر مشکل می نماید . این سیستم غالبا با دو نوع فنر یافت میشود ؛ فنر لول و یا Torsion Bar . خودروهایی چون گلف ، فیات پونتو ، پراید ، ماتیز و .... از سیستم Twist Beam با فنر لول بهره می برند و خودروهایی نظیر پژو ۲۰۶ ، هیوندای Getz و بیشتر خودروهای پژو نظیر ۴۰۵ نیز دارای سیستم Twist Beam با Torsion Bar می باشند که استفاده از لفظ Torsion Beam برای معرفی این نوع سیستم تعلیق ، چندان هم بی ربط نیست و به اصطلاح تلفیقی از نام لوازم بکار رفته در این سیستم است ، اما استفاده از این نام در انواع با فنر لول چندان درست به نظر نمی رسد  . این سیستم ها در مقایسه با دیگر سیستمهایی که برای اکسل عقب خودروها بکار می روند کیفیت چندانی دارا نیستند ، و بیشتر بدلیل اشغال کمتر فضا و همچنین ارزان بودنشان در خودروهای با سایز کوچک استفاده می شوند .

 

McPherson :

این سیستم که در دهه ۷۰ میلادی در اکثر خودروها رواج یافت به نام سازنده اش Earle S. McPherson که از کارکنان کارخانه GM و بعدها Ford بود ، نامگذاری گردیده . در این سیستم که رکن اصلی آن Strut می باشد ، خود Strut بعنوان یک لینک برای کنترل وضعیت چرخ استفاده می شود و شاسی را به سیستم تعلیق متصل می نماید . همانگونه که قبلا در توضیح Strut ( به بخش سوم رجوع شود ) ذکر شد ، این سیستم باعث حذف طَبَق بالا و متعلقاتش میشود ، از اینرو این سیستم در خودروهایی که با کمبود فضا مواجه باشند خصوصا خودروهای دیفرانسیل جلو بسیار کارآمد خواهد بود . این سیستم که غالبا دارای میل موج گیر ( Anti roll Bar ) برای حفظ تعادل خودرو می باشد ، دارای شاخص هایی چون کیفیت نسبتا خوب رانندگی ، نسبتا بهینه بودن زاویه Camber و ارزان بودن سیستم می باشد ، که  هم در اکسل جلو و هم در اکسل عقب خودروهای کلاس متوسط  بخصوص خودروهای با دیفرانسیل جلو به وفور یافت میشود . نمونه آنرا می توانید در اکسل جلوی اکثر خودروها از جمله انواع خودروهای پژو ، همچنین پراید ، ماتیز ، هیوندای ورنا و ...  بیابید .

                

Double Wishbones یا A-Arm :

تکامل بعدی در سیستم های تعلیق طراحی سیستم جناغی یا Double Wishbones بود که در آن دو طَبَق به شکل حرف A ، با طولهایی یکسان و به موازات یکدیگر در بالا و پایین مرکز چرخ قرار می گرفتند .

                                         

این سیستم بدلیل وجود دو طَبَق قوی ، کنترل بسیار خوبی را دارا بود اما این سیستم نیز قابلیت تغییر زاویه Camber را دارا نبود . همین اشکال ، باعث طراحی نوع جدید سیستم جناغی گردید . در این نوع برای اینکه سیستم بتواند ، در هنگام فشردگی زاویه منفی ، و در هنگام باز شدن زاویه مثبت پیدا نماید ؛ طَبَق بالا کوتاهتر از طَبَق پایین در نظر گرفته شد ، همین امر باعث شد تا طَبَق پایین حین حرکت شعاع کمتری را پیموده و چرخ هنگام بالا رفتن دچار زاویه منفی گردد که این امر همانطور که گفته شد از انحراف خودرو در پیچها جلوگیری می نماید .

                       

این سیستم در اکسل جلوی بسیاری از خودروهای جدید امروزی ، اکثر خودروهای مسابقه ای از جمله فِراری ، اکثر خودروهای کارخانه هوندا و ... یافت می شود و تقریبا خالی از هر اشکالی است . این سیستم مستقل ، از فنر لول که کمک فنر نیز درونش واقع شده ، بهره می برد . اما نمی توان برای این شکل قرارگیری فنر و کمک فنر لفظ Strut استفاده نمود ، چرا که فنر و کمک فنر خاصیت ایفای نقش یک لینک را مانند آنچه در Strut وجود دارد ، ایفا نمی کنند . و کاربرد لفظ Strut ، برای این شکل قرارگیری ، فقط در نوع McPherson می باشد .

Multi-Link Suspension :

تعریف دقیقی برای این سیستم که از اوایل دهه ۸۰ رایج گردید ، وجود ندارد . اما بطور کل هرگاه یک سیستم مستقل دارای بیش از ۲ لینک ( طبق ) باشد به آن Multi Link گویند ، در مواردی این سیستم با سیستم Trailing Arm نیز تلفیق می گردد که مقاومت بالاتری را پدید می آورد . اما نوع مرسوم آن که دارای ۴ لینک ( رابط ) می باشد ، تقریبا همانند سیستم جناغی A-Arm است ، با این تفاوت که دسته های هر جناغ ، به یکدیگر متصل نیستند و هر یک به صورت جداگانه تنظیم پذیری بهتری را برای سیستم تعلیق فراهم می نماید .

                                                

اما همانطور که گفته شد ، سیستمهای دیگری مانند سیستم ۵ لینک اکسل عقب خودروهای هوندا و سیستم Z شکل BMW های سری ۳ نیز با نام Multi-Link شناخته می شوند ، که البته بدلیل دارا بودن بازو می توان آنها را تلفیقی از Semi Trailing Arm و Multi link دانست . نمونه هایی از سیستم Multi-Link را که آخرین تکنولوژی در سیستم های تعلیق مکانیکی اکسل عقب برای خودروهای سواری محسوب می شود را می توانید در اکسل عقب خودروهایی چون هیوندای ورنا ، میتسوبیشی گالانت ، BMW های سری ۳ ، مرسدس های کلاس S و ... ببینید . 

                 

در این مطلب سعی شد تا تقریبا تمامی سیستمهای مکانیکی موجود که از ابتدا تا کنون بعنوان سیستم تعلیق در خودروها استفاده شده اند ، مورد بررسی قرار گیرد ، اما مسلما سیستمهای دیگری از جمله DeDion ، Weissach و ... نیز وجود دارند . که اگر این سیستمها را با سیستمهایی که از تلفیق چند سیستم پدید می آیند با هم جمع کنیم شاید  دهها نوع دیگر غیر از آنچه در بالا ذکر شد ، نیز وجود داشته باشند . اما بدلیل مرسوم نبودن و محدودیت استفاده از آنها در خودروهای خاص ، از پرداختن به آنها خودداری می نماییم . سیستمهای پیشرفته تر هیدرولیکی و الکترونیکی نظیر سیستم تعلیق زانتیا و یا سیستم Bose را نیز به دلیل طولانی شدن بحث سیستم های تعلیق طی چند ماه گذشته ، به چند ماه دیگر موکول می نماییم.