انواع سیستم تعلیق عقب

 منبع : مهندسی محصول بهمن موتور

 نويسنده : مسعود اسدی گرما رودی - مهبد معین جهرمی     ایمیل : masoud.asadi@yahoo.com - mahbodmoeinjahromi@bmcenterco.com

1-  محور صلب-فنرتخت

اين سيستم سال هاي بسيار زيادي مورد توجه آمريکاييها بود زيرا از نظر ساخت بسيار ساده و همچنين ارزان قيمت بود. اگرچه کيفيت خوش سواري را تحت تاثير قرار می داد. در اين سيستم محور به فنرهاي تخت بسته شده و لرزه گيرها مستقيماٌ به محور پيچ می شوند (شکل10-2). انتهاي فنر تخت و همچنين انتهاي بالايي لرزه گير مستقيماً به شاسي متصل مي شود. اين سيستم ساده و ارزان قيمت است ولي به هيچ وجه ظريف و زيبا نيست. مهمترين نقص اين سيستم، در عملکرد جانبي محور می باشد. به اين مفهوم که نوسانات و لغزش هاي جانبي محور در اين سيستم نسبت به سيستم هاي ديگر قابل توجه است.

 

شکل 10-2سيستم تعليق فنر تخت-محور صلب

 

 2- محور صلب - فنر حلقوي

اين يک سيستم تغيير يافته و بروز شده از سيستم ذکر شده در قسمت قبلي می باشد، با اين تفاوت که در اين طرح از فنرهاي تخت استفاده نشده و به جاي آن از فنرهاي حلقوي و لرزه گيرها به صورت تواماً در کنار هم استفاده شده است. همان طور که در شکل (11-2) نشان داده شده است فنرهاي حلقوي و لرزه گيرها به صورت مجزا ولي در کنار يکديگر استفاده شده است. محور در اين طرح توسط يک جفت بازوي کنترلي در جهت جانبي مهار و کنترل شده است. انتهاي جلويي اين بازوها به شاسي و انتهاي عقبي آن به محور متصل مي شود. بايد توجه داشت که در صورت استفاده از ترکيب فنر-لرزه گير در کنار هم و نه در درون هم (سيستم مک فرسوني) مقدار نوسانات کمتر شده و که در نتيجه می توان از فنرهاي کوچکتري استفاده کرد. همچنين اشغال فضاي کمتر توسط اين سيستم نيز به عنوان يک مزيت مطرح است.

 

 

شکل 11-2 سيستم تعليق فنر حلقوي-محور صلب

 

 

 3- محور تيری شکل

اين سيستم در خودروهاي محرک جلو زماني که محور عقب محرک نيست، استفاده می شود (بنابراين "تير مرده" نيز ناميده می شود). اين سيستم نيز نسبتاً داراي طرح ساده ايست. تير در عرض و زير خودرو درحالي که چرخ ها به آن متصل است، قرار می گيرد (شکل 12-2). مجموعه فنر-لرزه گير به انتهاي آن پيچ شده و از سمت ديگر در نشيمنگاه خود در بدنه شاسي يا بدنه قرار می گيرد. تير مورد نظر شامل 2 ميله پيچشي می باشد که در حقيقت جايگزين بازوهاي کنترلي جداگانه که مورد نياز سيستم محور صلب با فنرهاي حلقوي بود، می باشد. اين سيستم نيز می تواند از فنر-لرزه گير در کنار يکديگر و يا درون يکديگر همانطور که در شکل (12-2) نشان داده شده است، استفاده کند. يک ويژگي قابل توجه اين سيستم مندل می باشد که در حقيقت يک ميله مورب است و به دليل ممانعت از حرکت جانبي تير در سيستم نصب مي شود زيرا در صورت حرکت جانبي محور تيری شکل مذکور، خوش فرماني در وضعيت نامطلوبي قرار می گيرد.

در صورت عدم استفاده از مندل،  از محور پيچشي استفاده می شود يعنی محور به گونه اي طراحي شده است که به آرامي بپيچد که اين عمل باعث نزديک شدن به يک حالت سيستم نيمه مستقل  می شود که در آن قسمتي از تحريک که به دليل وجود مانع يا دست انداز در زير يک چرخ اتفاق می افتد، توسط حرکت پيچشي تير مذکور جذب می شود. نوع ديگري از اين سيستم می تواند با جايگزيني ميله پيچشي که در عرض شاسي قرار گرفته و به لبه بازوهاي کنترلي متصل می شوند، استفاده شود. اين نوع تيرها به دليل ساده بودن و قيمت ارزان بسيار رايج می باشد (شکل13-2).

شکل 12-2 سيستم تعليق محور تيری شکل

 

شکل 13-2 سيستم تعليق چهار ميله اي-موازي

 

4-  چهار ميله اي

سيستم چهار ميله اي می تواند در قسمت جلو و يا عقب خودرو استفاده شود. سيستم تعليق چهار ميله اي به دو دسته تقسيم می شود: 1- موازي (شکل 13-2) 2- مثلثي شکل (شکل14-2) 

طرح موازي بر اساس قانون "حرکت ثابت متوازي الاضلاع" به گونه اي است که هوزينگ ها يا محفظه انتهايي عقب همواره بر زمين عمود خواهند بود و زاويه پينيون  هرگز عوض نخواهد شد. اين مسئله با پايداري جانبي که توسط مندل بدست می آيد ترکيب شده و نهايتاٌ باعث قرارگيري منحصربفرد و تنظيم مطلوب قسمت عقب می شود. نصب اين سيستم در عقب خودرو چندان مشکل نيست و با توجه به قابليت نصب در فضای کم، براي خودروها و کاميون هايي که فضاي نصب به عنوان يک فاکتور مهم مطرح است، بسيار مناسب می باشد. اين طرح در بسياري از خودروهاي بياباني و همچنين خودروهاي قديمي کلاسيک ديده می شود. طرح مثلثي نيز بر همان اساس عمل می کند ولي دو ميله بالايي به صورت مورب به سمت داخل قرار گرفته و به محفظه انتهايي پشتي نزديک به مرکز متصل می شود. اين امر باعث عدم احتياج به مندل هاي جداگانه می باشد که در نتيجه طرح کلي، کوچک تر خواهد بود.

 

شکل 14-2 سيستم تعليق چهار ميله اي-مثلثي

 

 

 

5-  مدل هاي مختلف سيستم چهارميله اي

مدل هاي مختلفي از سيستم چهار ميله اي مذکور وجود دارد. به طور مثال اگر ميله هاي مورب از سمت بيرون محور به شاسي نزديک خط مرکزي قرار گيرند به نام اهرم سچل شناخته می شوند. هردوي اين ميل رابط هاي مورب می تواند معکوس شود تا ميله هاي مورب زير محور قرار گيرد. مرکز غلتش در صورت استفاده از ميله هاي مورب زير محور، پايين تر خواهد بود امري که در صورت عدم استفاده از اين طرح مشکل می باشد. نوع ديگري از اين سيستم، دو طرح واتس و جاکبس (نشان داده نشده است) است که براي جايگزيني با مندل براي تنظيم موقعيت جانبي ابداع شده است. طرح بعدي شامل دو ميله موازي بالاي محور و يک اهرم مثلثي شکل در پايين می باشد. طرحي که می توان روي خودروي لوتوس مشاهده کرد که در آن پايه اهرم پاييني روي شاسي قرار گرفته و انتهاي آن زير ديفرانسيل قرار می گيرد. اين سيستم به نام mallock woblink شناخته می شود که می تواند يک مدل ميانه از طرح های واتس و جاکبس باشد. با استفاده از اين طرح می توان بدون پايين آوردن  فاصله کف خودرو با زمين، مرکز غلتش عقب خودرو کاملاٌ پايين آورده شود. اهرم بندي واتس در کاميون ها کاربرد دارد در حالي که سيستم نردباني جاکبس روي خودروهاي کوچک و همچنين خودروهاي مسابقه اي کاربرد دارد. سيستم mallock woblink بيشتر روي خودروهاي mallock u2  در انگلستان بکار برده می شود.

 

6- سيستم تعليق ديديون يا لوله ديديون

يک سيستم نيمه مستقل که به منظور استفاده در سيستم تعليق عقب طراحي شده است که همزمان با دو پارامتر وزن فنربندي نشده و کيفيت نامطلوب خوش سواري مقابله کند. اين نوع سيستم تعليق يک سيستم بسيار پيچيده از سيستم تعليق محورهاي تيري شکل و سيستم تعليق کاملاٌ مستقل بازوي پيچشي می باشد. اين سيستم هيچ کدام از دو سيستم مذکور نيست اما در عين حال ترکيبی از هر دو سيستم می باشد. در اين سيستم چرخ ها از داخل با يک  لوله موسوم به ديديون به هم متصل می شود (شکل 15-2) و يک عضو جانبي تلسکوپي سيستم تعليق طراحي شده است تا اجازه دهد فاصله مرکز تا مرکز چرخ هاي عقب در هنگام حرکت سيستم تعليق تغيير کند. با اين عمل چرخ ها همواره به موازات يکديگر قرار گرفته و همواره عمود بر سطح جاده قرار می گيرند، صرفنظر از اين که بدنه خودرو

شکل 15-2 سيستم تعليق ديديون يا لوله ديديون 

 

در حال انجام چه عملي بوده و در چه موقعيتي قرار دارد. با اين چيدمان در زمان پايين آمدن چرخ ها (از يک دست انداز، ناهمواري)، هيچ تغييري در زاويه کمبر که اثر مستقيمي روي نيروي کشندگي دارد، به وجود نخواهد آمد و اين اولين مزيت سيستم لوله اي ديديون می باشد. مزيت دوم اين است که اين سيستم به کاهش وزن غيرفنربندي کمک می کند زيرا به جاي اين که سيستم تعليق منحصراٌ به شاسي وصل شود کله گاوي ديفرانسيل به شاسي خودرو متصل است.

معايب اين سيستم عبارتند از: نيازمند دو مفصل سی وی به ازاي هر محور می باشد که باعث ايجاد پيچيدگي بيشتر و افزايش وزن می شود، اگرچه به خاطر متصل بودن پوسته ديفرانسيل به شاسي اين قطعه ديگر جزء مجموعه سيستم تعليق محسوب نمی شود و باعث کاهش وزن شده است ولي اضافه کردن وزن بيشتر در قسمت عقب به منظور جبران عيب می باشد. همچنين ترمزها به طرف داخل نصب شده اند در حالي که کاليپرها به کله گاوي متصل هستند که براي تعويض ديسک بايد سيستم تعليق را براي بيرون کشيدن ميل گاردان دمونتاژ نمود. در نهايت اين سيستم می تواند با فنرهاي تخت يا حلقوي استفاده شود. در صورت استفاده از فنرهاي حلقوي، اين سيستم نيازمند اهرم هاي در جهت جانبي بيشتري مانند مندل، طبق يا بازوهاي پيچشي می باشد. اين نوع سيستم تعليق به صورت نسبتاٌ زياد از اواسط دهه 60 تا اواخر دهه 70 ميلادي استفاده شد و مي توان آنها را در خودروهاي آن زمان نظير انواع روورها، آلفارومئو و بعضي خودروهاي اسپورت مشاهده کرد.

 

7- سيستم تعليق عقب-سيستم هاي مستقل

اين سيستم علاوه بر عقب خودرو، در قسمت جلو نيز بدون هيچ گونه پيچيدگي در سيستم فرمان می تواند استفاده شود. تمامي مدل هاي ساده شده سيستم هاي مستقل مذکور می تواند در محور عقب خودروها استفاده شود. سيستم هاي چند ميله اي در حال حاضر بسيار رايج بوده و در حال پيشرفت است. زماني که از اين سيستم در جلو و عقب خودرو با هم استفاده می شود، سيستم تعليق خودرو چهار چرخ مستقل ناميده شده و اين امر به آن مفهوم است که تمامي چرخ ها به صورت مستقل فنربندي شده اند. مزيت اين سيستم نسبت به سيستم هايي نظير محور پيچشي، بهبود کيفيت خوش سواري بدون کم کردن کيفيت خوش فرماني می باشد.

 

8- سيستم تعليق تيغه اي فورد

اين سيستم در حقيقت به عنوان يک تحول در سيستم تعليق عقب محسوب شده و کنترل خودرو در وضعيت بهتري قرار خواهد گرفت. اين سيستم، ابتدا  سال 1998 در فورد استراليا استفاده شد. فورد براي اين سيستم نام تجاري تيغه کنترلي را برگزيد. اين سيستم يک تحول در سيستم هاي تعليق با بازوي پيچشي است. دليل ابتدايي طراحي سيستم تعليق تيغه اي، افزايش فضاي داخلي قابل دسترس در خودرو می باشد. بسياري از سيستم هاي تعليق داراي سيني شاسي جلو و عقب هستند. در جلو خودرو اشغال فضا بسيار مهم نيست ولي در قسمت عقب باعث اشغال فضاي صندوق عقب می شود. فورد برای داشتن فضاي بيشتر در قسمت عقب خودرو، به دنبال راه مناسبي براي حذف يا کاهش اندازه سيني شاسي است. نتيجه اين تفکر سيستم تيغه اي کنترلي بود که اساساٌ لرزه گيرها را از فنرها جدا می کرد. به اين منظور فورد نياز به استفاده از سيستم تعليق از نوع بازوي پيچشي داشت. بنابراين طبق بالا حذف، فنرها کوتاه شده و جهت آنها به سمت داخل و پايين اصلاح شد. در يکي از مدل ها لرزه گيرها به صورت عمودي و قائم قرار گرفته اند ولي فضاي اشغال شده به صورت قابل ملاحظه اي کاهش يافته است. در مدلي ديگر لرزه گيرها يک واحد خيلي کوچک هستند که به طرف داخل و زير خودرو نصب شده اند. البته در مورد عملکرد خوب لرزه گيرهايي با طول بسيار کوتاه بايد شک کرد ولي کمپاني فورد به آن اعتقاد داشته و اين کار را انجام داده است. در حقيقت تيغه هاي کنترلي اساساٌ بازوهاي پيچشي هستند که نقش ساپورت در جهت عرضي را دارند. بر اساس گفته طراحان، اين سيستم داراي عملکرد کليدي در افزايش کيفيت خوش سواري و کاهش انتقال صداي تحريک هاي جاده می باشد و اين کار را با آزادي بيشتر اهرم هاي در جهت جانبي انجام می دهد. با نگاهي به طرح پايه ديده می شود که اين سيستم داراي مرکز ثقل پايين تر نسبت به سيستم مک فرسون می باشد. مرکز ثقل پايين همواره در خودرو به عنوان يک مزيت محسوب می شود. طرح هندسي تيغه کنترلي در هنگام ترمزگيري از حالت شيرجه خودرو جلوگيري می کند، به اين معني که با فشار دادن پدال ترمز، خودرو حالت شيرجه کمتري را به خود می گيرد در نتيجه رفتار و پاسخ ترمزي بهتري را ايجاد خواهد کرد. مرکز غلتش پايين تر، حرکت دوراني کمتر در هنگام ترمزگيري همگي باعث ايجاد فرمان پذيری بهتری می شود. شکل های (16-2) و  (17-2) دو نوع طرح پايه اي سيستم تعليق تيغه اي کنترلي را نشان می دهد.

 

شکل 16-2 سيستم تعليق تيغه اي فورد (نوع1)

شکل 17-2سيستم تعليق تيغه اي فورد (نوع 2)

 

 

 

9- سيستم تعليق هيدروالاستيک

ابتدا اين سيستم توسط دکتر آلکس مولتون در روي خودروهاي ميني استفاده شد. در آن، سيستم تعليق جلو و عقب به يکديگر متصل هستند تا همواره در هنگام حرکت، خودرو را تراز کرده و موازي سطح افق نگهدارند. اصول کارکرد اين سيستم ساده است. سيستم هاي تعليق جلو و عقب مجهز به محفظه هاي هيدروالاستيک می باشند. اين محفظه ها از طريق يک لوله با قطر کم با هم ارتباط دارند. هر محفظه شامل يک فنر لاستيکي (همانند سيستم تعليق لاستيکي مولتون) می باشد. ميرايي سيستم نيز توسط منافذ و دريچه هاي نصب شده در لاستيک تامين می شود. لذا زماني که چرخ جلو تحريک می شود، سيستم تعليق جلو تحريک شده و سيال را تحت فشار قرار داده و به سيستم تعليق عقب فرستاده در نتيجه ميرايي قسمت عقب سفت تر شده و قسمت عقب را پايين می آورد. در اين حالت فنرهاي لاستيکي به آرامي حرکت کرده و خودرو بطور موثر در حالت تراز قرار گرفته و در نتيجه خودرو تمايلي به چرخش و دوران حول محور عرضي  را ندارد .شکل های (18-2) تا (20-2)  خود ترازي اين سيستم را نشان می دهد که تراز خودرو ثابت مانده و چرخش حول محور عرضي اتفاق نمی افتد. قطر منافذ تعبيه شده در اين سيستم با افزايش سرعت خودرو کاهش يافته و اين به معني خوش سواري پايدارتر در سرعت هاي بالا و نرم و راحت تر در سرعت هاي پايين می باشد. سيستم تعليق هيدروالاستيک به طور سربسته و محکم آب بندي شده است و لذا نيازمند توجه و نگهداري در طول  عمر معمولي خود نمی باشد. شکل (21-2) يک نمونه نصب سيستم هاي تعليق عقب را نشان می دهد. بازوهاي چرخان سيستم تعليق به زير شاسي متصل می شوند. واحدهاي محفظه اي شکل، شامل سيال و فنر لاستيکي می باشند. لوله هاي هادي اين محفظه نيز ديده می شوند. آنها به واحدهاي معادل در جلوي خودرو متصل می شوند.

سيستم تعليق هيدروالاستيک نبايد با سيستم تعليق هيدروپنوماتيکي بکار گرفته شده در سيتروئن اشتباه گرفته شود زيرا آن سيستم از يک پمپ هيدروليک استفاده می کند که خودرو را بالا و پايين می برد. مطمئناٌ سيستم استفاده شده در سيتروئن مناسب است ولي داراي قيمت و هزينه بالا از نظر ساخت و نگهداري می باشد. برای مثال، به منظور آب بندي در آن سيستم، از  اورينگ هاي رايج استفاده نشده است، به دليل اين که پيستون ها و سيلندرهاي لوله هاي نگهدارنده آنها تا حد يک تلورانس بسيار دقيق (ميکرون) ماشين کاري می شوند و اين امر باعث می شود که اين سيستم از آب بندي بي نياز شود. عيب اين طرح، در صورت نشتي، تعويض و خريد يک مجموعه کامل سيلندر جديد ضروری می باشد. هيدروالاستيک سرانجام به سيستم تعليق هيدروگاز تبديل و تکامل يافت.

 

 

 

شکل 18-2 سيستم تعليق هيدروالاستيک

 

 

     

    

شکل 19-2 سيستم تعليق هيدروالاستيک

 

 

شکل 20-2 سيستم تعليق هيدروالاستيک

 

شکل 21-2 چيدمان سيستم تعليق هيدروالاستيک در قست عقب خودرو

 

10- سيستم تعليق هيدروگاز

اين نوع سيستم يک تحول از سيستم هيدروالاستيک بوده که طرح و نصب آن همانند سيستم هيدروالاستيک است. تفاوت آنها در خود واحد محفظه ها می باشد. در سيستم هاي قديمي تر، سيال در واحد با فنر لاستيکي بالشتکي احاطه شده در آن بکار گرفته می شود. در سيستم هيدروگاز، فنرهاي لاستيکي بطور کامل از سيستم حذف شده اند. در حالي که از سيال هنوز استفاده می شود ولي در بالاي سيال در اين طرح يک غشا يا ديافراگم وجود دارد و بالاي آن يک کره که با گاز نيتروژن پر شده قرار دارد. بخش نيتروژن به عنوان فنر-لرزه گير عمل کرده در حالي که سيال به صورت آزاد از واحدهاي جلو به عقب و برعکس حرکت می کند  (شکل22-2). اين سيستم تعليق در سال 1986 روي خودروي پورشه رالي 959 که در مسابقات رالي پاريس-داکار شرکت کرد، بکار گرفته شد. در حال حاضر اين نوع سيستم در خودروي ام جی اف رودستر[31]  استفاده مي شود.

 

شکل 22-2 مقايسه واحد محفظه اي سيستم هيدروگاز(سمت راست) و واحد محفظه اي سيستم هيدروالاستيک (سمت چپ)