همه چیز درباره سیستم تعلیق و فنربندی خودرو

در این مقاله به بررسی تاریخچه، وظایف، انواع و اجزای تشکیل‌دهنده‌ی سیستم تعلیق در خودروها می‌پردازیم.

هر خودرو از بخش‌ها و اجزای متفاوتی تشکیل شده است که هر یک وظایفی را برعهده دارند. سیستم فنربندی/تعلیق از مهم‌ترین اجزای یک خودرو است که عملکرد صحیح و سلامت تک‌تک اجزای تشکیل‌دهنده‌ی آن نقشی اساسی در کنترل و تجربه‌ی رانندگی راحت دارد. در این مقاله، ابتدا وظیفه‌ی اصلی این سیستم را توضیح می‌دهیم و در ادامه ضمن مرور تاریخچه‌ی پیدایش و استفاده از آن به شرح روند توسعه و بهبود، اجزا و انواع آن می‌پردازیم.

وظیفه‌ی سیستم فنربندی خودرو

اگر سطح جاده‌ها به‌طور ایده‌آل صاف باشد (از لحاظ تئوری سطحی را در نظر بگیرید که به‌طور کامل صیقلی باشد) استفاده از سیستم تعلیق ضروری نیست، اما حقیقت این است که حتی بهترین جاده‌ها هم بسیار با سطح صاف ایده‌آل فاصله دارند. این فاصله میان حقیقت و تئوری سبب می‌شود که به خودروی در حرکت نیروهایی از سطح جاده وارد شود. در صورت عدم کنترل این نیروها کنترل خودرو سخت شده و تجربه‌ی رانندگی با آن خدشه‌دار می‌شود.

براساس قوانین حرکت نیوتن، نیروها علاوه‌بر اندازه، جهت دارند. بر این اساس، وجود سطحی ناصاف روی جاده سبب اعمال نیرویی رو به بالا در جهت عمود بر سطح به چرخ می‌شود که اندازه‌ی آن بستگی به میزان بزرگی ناصافی دارد. این نیرو سبب ایجاد شتابی عمودی در خودرو می‌شود که بدون سیستم فنربندی تمام این نیرو به کابین خودرو وارد می‌شود. در این حالت کابین در جهت نیروی اعمالی حرکتی رو به بالا خواهد داشت و در صورتی که نیروی یادشده به‌قدر کافی زیاد باشد، می‌تواند سبب از دست رفتن اصطکاک تایرها با سطح جاده شود. سپس، نیروی گرانش خودرو را دوباره به سمت پایین کشیده و سبب کوبیده شدن خودرو بر سطح جاده می‌شود. این مثال خود بیانگر میزان اهمیت استفاده از سیستم فنربندی است.

بیشتر مهندسان خودرو دینامیک یک خودروی متحرک را از دو جنبه مورد توجه قرار می‌دهند:

۱. سواری: عبارت است از قابلیت حرکت نرم روی سطوح ناهموار

۲. فرمان‌پذیری: عبارت است از قابلیت شتاب‌گیری، ترمز و پیچیدن امن در یک خودرو

این دو ویژگی می‌توانند برپایه‌ی سه اصل مهم جذب نیروها، چسبندگی با سطح و قابلیت پیچیدن مورد بررسی قرار گیرند که در جدول زیر به توضیح هر یک می‌پردازیم:

سیستم فنربندی خودرو وظیفه‌ی تأمین تمام اهداف ذکر شده در جدول بالا از طریق راه‌حل‌های ارائه شده را برعهده دارد. هر یک از این وظایف مکمل دیگری است و وجود نقص در عملکرد هر یک می‌تواند بر کل سیستم اثرگذار باشد.

تاریخچه

نمونه‌های اولیه‌ی سیستم فنربندی نخستین بار در کالسکه‌ها و گاری‌ها مورد استفاده قرار گرفت. در نمونه‌های نخستین پلتفرم گاری‌ها روی زنجیرهای فلزی متصل به چرخ‌ها تاب می‌خوردند. در قرن هفدهم میلادی زنجیرهای فلزی جای خود را به تسمه‌های چرمی دادند و حدود سال ۱۷۵۰ میلادی فنرهای برگی (که در فارسی به اسم طبق شناخته می‌شوند) راه خود را به سیستم فنربندی بعضی گاری‌ها باز کردند. این سیستم اولیه تا آغاز قرن نوزدهم میلادی به‌عنوان پایه‌ی سیستم‌های تعلیق امروزی باقی ماند و در اواسط قرن نوزدهم با ظهور فنرهای بیضوی فصل جدیدی در دنیای سیستم‌های فنربندی آغاز شد.

سیستم‌های فنربندی اولیه به‌طور خاص برای گاری‌ها و کالسکه‌هایی طراحی شده بود که به‌واسطه‌ی نیروی حیوانات کشیده می‌شدند و به‌طبع سرعت حرکت پایینی داشتند. با وقوع انقلاب صنعتی و اختراع موتورهای احتراق داخلی صنعت خودروسازی به‌سرعت پیشرفت کرد و سرعت به‌عنوان متغیری مهم در صنعت خودروسازی مطرح شد. افزایش سرعت حرکت به‌واسطه‌ی ظهور پیشرانه‌های احتراق داخلی سبب شد تا نیاز به سیستم فنربندی کارآمد بیش‌ازپیش حس شود.

اولین نمونه‌ی سیستم تعلیق کارآمد نیاز به دانش پیشرفته‌ی متالورژی و مهارت بالا برای تولید داشت که تنها با وقوع انقلاب صنعتی امکان‌پذیر بود. اوبادایا الیوت (Obadiah Elliott) اولین شخصی بود که پتنتی برای سیستم فنربندی یک خودرو به ثبت رساند. در پتنت الیوت هر چرخ خودرو دارای دو طبق در هر طرف بود. طبق‌ها به اکسل متصل بودند و کابین خودرو به‌طور مستقیم روی این طبق‌ها قرار می‌گرفت.

در طول یک دهه بیشتر کالسکه‌های بریتانیایی به سیستم فنربندی طبق‌دار مجهز شدند. اگرچه فنرهای برگی (طبق‌ها) از زمان مصریان باستان مورد استفاده قرار می‌گرفتند، اما به‌کارگیری گسترده از این سیستم در قرن نوزدهم میلادی آغاز شد و هنوز هم در صنعت خودروسازی خودروهای سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد. در سال ۱۹۰۱ میلادی خودروی مورس برای نخستین بار در تاریخ خودروسازی به ضربه‌گیر سیستم فنربندی مجهز شد. هانری فورنیه (Henri Fournier) به لطف استفاده از این سیستم توانست سوار بر خودروی مورس فاتح مسابقات اتومبیل‌رانی «پاریس تا برلین» در ۲۰ ژوئن سال ۱۹۰۱ میلادی شود.

استفاده از فنرهای لول در سیستم فنربندی خودروها اولین‌بار در سال ۱۹۰۶ میلادی آغاز شد. شرکت براش موتور (Brush Motor Company) با استفاده از فنر لول در سیستم تعلیق مدل Brush Runabout فصل جدیدی را در تاریخ این صنعت رقم زد. امروزه در بیشتر سیستم‌های فنربندی خودروها از فنر لول استفاده می‌شود و از آن زمان تاکنون بیشتر نوآوری‌ها پیرامون نحوه‌ی به‌کارگیری و چینش فنرهای لول در سیستم‌های تعلیق بوده است.

اجزای اصلی سیستم فنربندی

سیستم فنربندی خودروهای امروزی از صدها قطعه‌ی کوچک و بزرگ تشکیل شده است که هر یک وظیفه‌ی خاصی را برعهده دارد. حذف هر یک از این قطعات یا بروزی خرابی در آن‌ها بر راحتی، فرمان‌پذیری و ایمنی خودروها تأثیر می‌گذارد. در این بخش ضمن دسته‌بندی این اجزا سعی داریم با اجزای عمده و مهم این سیستم آشنا شویم.

به‌طور کلی سیستم فنربندی خودروها از ۶ بخش اصلی تشکیل می‌شود که در ادامه به توضیح هر یک می‌پردازیم:

رینگ و لاستیک

بیرونی‌ترین جزء سیستم تعلیق یک خودرو رینگ و لاستیک است. تایرها به‌عنوان تنها بخشی که در تماس مستقیم با سطح جاده قرار دارند از اهمیت به‌سزایی در سیستم فنربندی برخوردار هستند. همواره در عبور از ناهمواری‌ها اولین اثر بر تایرها گذاشته می‌شود. تایرها بخشی از انرژی وارد شده را جذب می‌کنند که به‌صورت تغییرشکل ظاهری و گرما مشخص می‌شود. علاوه بر این، چسبندگی مناسب تایرها با سطح جاده می‌تواند سبب بهبود عملکرد فرمان‌پذیری و حرکتی در خودرو شود که یکی از اهداف اصلی استفاده از سیستم فنربندی است. رینگ خودرو نیز باید طراحی بهینه و توزیع وزنی مناسبی داشته باشد تا بتواند به بهترین شکل وزن خودرو را روی سطح جاده منتقل کند.

فنرها

فنرها وظیفه‌ی جذب ضربات منتقل شده از سطح جاده را برعهده دارند. به‌علاوه، این فنرها هستند که پس از عبور از روی ناهمواری‌ها با باز شدن خود از حالت فشرده، تایرها را به‌سرعت با سطح جاده در تماس نگه می‌دارند. در بعضی خودروها (به‌خصوص خودروهای مسابقه‌ای) فنرها جای خود را به میله‌های فلزی داده‌اند. با این حال وظیفه‌ی این بخش از سیستم فنربندی در هر حالت تأمین آسایش سرنشینان و به حداقل رساندن تکان‌های کابین خودرو است. در حال حاضر سه دسته‌ی عمده از فنرها در خودروهای امروزی مورد استفاده قرار می‌گیرند که عبارت‌اند از:

فنرهای لول

فنر لول درست مشابه فنرهای موجود در خودکارها است. این فنرها از مفتول‌های با استحکام بالا ساخته می‌شوند که حول یک محور پیچیده شده و به‌صورت کویل در می‌آیند. استفاده از این فنرها در خودروهای امروزی بسیار معمول است به‌طوری‌که در سیستم فنربندی بیشتر خودروهای امروزی از این فنرها استفاده شده است.

طبق‌ها/فنرهای برگی

طبق‌ها یا فنرهای برگی از قدیمی‌ترین فنرهای مورد استفاده در سیستم‌های تعلیق است. ساخت این فنرها بسیار ساده است و از روی هم قرار گرفتن تعدادی تسمه‌ی فلزی یا چوبی ساخته می‌شوند. به دلیل سادگی ساخت و تعویض این فنرها تا سال ۱۹۸۵ میلادی استفاده از این فنرها در خودروها بسیار مرسوم بود. در حال حاضر نیز همچنان از این فنرها در خودروهای سنگین استفاده می‌شود.

میله‌های پیچشی

میله‌های پیچشی در حقیقت میله‌هایی فولادی هستند که قابلیت پیچش و تغییر شکل دارند. یک سر این میله به بدنه و سر دیگر آن به جناغی متصل است. جناغی به‌عنوان اهرم در هنگام عبور از ناهمواری‌ها به میله‌ی پیچشی نیرو وارد کرده و سبب پیچش و تغییر شکل آن می‌شود. شرکت کرایسلر در دهه‌ی ۵۰ میلادی از این سیستم در خودروهای خود استفاده می‌کرد.

دمپر/جاذب ضربات

دمپر یا کمک فنر در همکاری با فنرها وظیفه‌ی میرا کردن نیروهای وارد شده از سطح جاده را برعهده دارند. اگرچه فنرهای لول با فشرده‌شدن بخشی از انرژی وارده را در خود جذب می‌کنند، اما وظیفه‌ی اصلی میراکردن نیروها و جذب حداکثری تکان‌های واردشده از سطح جاده برعهده‌ی دمپرها است. بدون وجود جاذب ضربات فنرها آنقدر به بالا و پایین شدن ادامه می‌دهند تا درنهایت انرژی‌های وارده دفع شود، عملی که در حقیقت به دلیل وجود ناهمواری‌های بی‌شمار سطح جاده‌ها هرگز انجام نخواهد شد و تجربه‌ی رانندگی بسیار ناخوشایندی رقم می‌خورد.

دمپرها انواع مختلفی دارند که می‌توان آن‌ها را به دو گروه عمده‌ی هیدرولیکی (مبتنی بر روغن) و نیوماتیکی (مبتنی بر گاز) تقسیم‌بندی کرد. استفاده از هر یک از این دمپرها به عوامل مختلفی بستگی دارد و هر یک مزایا و معایب خاص خود را دارند. به‌طور کلی دمپرهای گازی یا نیوماتیکی قیمت بالاتری دارند.

کمک فنر در حقیقت یک پمپ هیدرولیک است که از یک سیلندر و پیستون که با روغن یا گاز پر شده تشکیل شده است. یک سر این سیلندر به چرخ و سر دیگر آن به بدنه متصل است. با عبور خودرو از روی ناهمواری، پیستون به‌سمت داخل سیلندر فشرده می‌شود. روی بخش داخلی پیستون سوراخ‌های ریزی برای جریان سیال از یک سو به سوی دیگر در نظر گرفته شده است. باتوجه به ریز بودن این سوراخ‌ها سیال به‌سختی به‌سمت دیگر جریان می‌یابد و در جریان این انتقال سیال، انرژی واردشده به‌صورت گرمای منتقل‌شده به روغن میرا می‌شود.

میل تعادل

میل تعادل یک میله‌ی فلزی است که وظیفه‌ی ایجاد ثبات بیشتر در خودرو را برعهده دارد. این میله‌ی فلزی دو کمک فنر موجود روی یک اکسل را به‌هم مرتبط می‌کند. در این حالت با حرکت کمک فنر یک سمت فنر و کمک فنر سمت دیگر نیز تاحدودی حرکت می‌کند تا خودرو در هر حالت از ثبات برخوردار باشد. این خاصیت به‌خصوص در پیچ‌ها برای حفظ کنترل خودرو اهمیت می‌یابد.

میله‌های رابط

در سیستم فنربندی خودروها تعداد زیادی میله‌‌ی رابط میان اجزای مختلف این سیستم تعبیه شده است. این میله‌های فلزی بسیار محکم با درنظرگرفتن طول عمر طولانی معادل طول عمر یک خودرو ساخته می‌شوند اگرچه در بعضی شرایط مانند تصادف یا ضربات شدید ممکن است دچار آسیب شوند و جایگزینی آن‌ها ضروری شود.

مفصل‌، یاتاقان و بوشینگ

این قطعات سبب اتصال اجزای مختلف می‌شوند و به آن‌ها اجازه‌ی حرکت‌های دورانی می‌دهند. این قطعات به‌دلیل ماهیت کاری و نوع مواد به‌کاررفته در ساخت آن‌ها ممکن است به‌سرعت خراب شده و نیاز به تعویض پیدا کنند. در صورت خرابی یکی از این اجزا، راننده می‌تواند از طریق لرزش یا صدای تولیدشده در هنگام عبور از ناهمواری‌ها به مشکل موجود در سیستم فنربندی پی ببرد.

انواع سیستم فنربندی در خودروها

سیستم فنربندی در خودروهای امروزی را می‌توان از دو جهت تقسیم‌بندی کرد. دسته‌بندی اول بر مبنای محل قرارگیری در جلو یا عقب خودرو و دسته‌بندی دوم بر مبنای مستقل یا وابسته بودن سیستم است. در سیستم‌های وابسته چرخ‌های نصب شده روی یک اکسل به یکدیگر وابسته‌اند. به این معنا که با حرکت یکی از چرخ‌ها چرخ دیگر نیز حرکت می‌کند. این سیستم از لحاظ عملکرد و هزینه‌ی ساخت ساده‌تر و ارزان‌تر است، اما از لحاظ راحتی کنترل خودرو و آسایش سرنشینان تعریف چندانی ندارد. سیستم تعلیق به کار رفته در محور جلو و عقب یک خودرو می‌تواند متفاوت باشد و در اغلب خودروها این حقیقت صادق است.

360p/720p

در سیستم‌های مستقل چرخ‌های متصل به هر اکسل آزادانه و مستقل از چرخ دیگر امکان حرکت دارد. این عمل سبب می‌شود که در عبور از ناهمواری‌ها تکان‌های خودرو به حداقل برسد و درنتیجه میزان کنترل و آسایش افزایش یابد. در ادامه به معرفی تعدادی از مهم‌ترین سیستم‌های مستقل و وابسته در محورهای جلو و عقب می‌پردازیم.

انواع سیستم فنربندی مستقل

فنربندی مک‌فرسون

سیستم تعلیق مک‌فرسون (MacPherson Suspension Strut) در سال ۱۹۴۷ میلادی توسط یکی از مهندسان جنرال موتورز، ارل اس. مک‌فرسون (Earle S. MacPherson) ابداع شد. این سیستم در بسیاری از خودروهای امروزی یافت می‌شود، اما استفاده از آن در خودروهای اروپایی شایع‌تر است. به‌طور ساده در این سیستم کمک‌فنر داخل فنر لول تعبیه شده است و این دو به‌صورت واحدی یکپارچه عمل می‌کنند. از این سیستم بیشتر در خودروهای محور جلو محرک استفاده می‌شود. مزیت سیستم فنربندی مک‌فرسون کاهش حجم و وزن سیستم فنربندی مستقل برای محور جلوی خودرو است.

فنربندی دو جناغی

سیستم فنربندی دو جناغی (Double Wishbone) از دو قطعه‌ی جناغی شکل (A-Arm) تشکیل شده است که با فاصله‌ای عمودی روی هم و در راستای یکدیگر قرار می‌گیرند. یک سر قطعات جناغی به چرخ و سر دیگرشان به ساختار خودرو متصل می‌شود. در میان دو قطعه‌ی جناغی از فنر و کمک فنر استفاده می‌شود تا ضربات وارد شده خنثی شود. این سیستم کنترل بسیار خوبی روی حرکت چرخ‌ها به‌خصوص زاوایای کمبر اعمال می‌کند و امروزه در خودروهای بسیاری نظیر آئودی، فراری، هوندا و... مورد استفاده قرار می‌گیرد. سیستم فنربندی دو جناغی خود دارای انواع مختلفی است که هر یک برای موارد خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فنربندی بازوی نگهدارنده/تریلینگ آرم

سیستم فنربندی بازوی نگهدارنده (Trailing arm Suspension) به‌دلیل مشکلات زیاد در کنترل خودرو هنگام عبور از پیچ‌ها مدت‌ها پیش توسط خودروسازان فراموش شده است. این سیستم که در فارسی به‌ نام‌های مختلفی همچون بازوی نگهدارنده، بازوهای دنباله‌ای و اهرم دو شاخه‌ای ساده و خم‌شونده شناخته می‌شود، بسیار شبیه سیستم دو جناغی عمل می‌کند با این تفاوت که شکل خاص بازوها سبب می‌شود تا یک سر آن‌ها به شاسی خودرو متصل شود. این سیستم در هنگام عبور از ناهمواری‌ها تنها اجازه‌ی حرکت عمودی را به چرخ‌ها می‌دهد و درنتیجه از تغییر زاویه‌ی کمبر در هنگام شتاب‌گیری و عبور از پیچ‌ها خبری نیست. به همین دلیل حفظ سطح اتکای مناسب در چرخ‌ها امکان‌پذیر نیست و درنتیجه کنترل خودرو با اشکال مواجه می‌شود. این سیستم فنربندی در فولکس‌واگن بیتل استفاده می‌شد.

فنربندی تیر کشانش دوقلو

سیستم فنربندی تیر کشانش دوقلو (Twin I-beam Suspension) به‌طور انحصاری توسط فورد و در وانت‌های سری F به کار گرفته شد. این سیستم تلفیقی از سیستم‌های مستقل و وابسته است که از ترکیب سیستم فنربندی بازوی نگهدارنده و سیستم اکسل صلب ابداع شده است. این سیستم از نصب دو تیر در جلوی خودرو تشکیل شده است. یک سر هر تیر به چرخ و سر دیگر روی یک محور قرار می‌گیرد. این دو تیر تا حدی همپوشانی دارند و در مرکز به یکدیگر متصل می‌شوند اما خللی در حرکت مستقل آن‌ها پدید نمی‌آید. روی هر دو تیر و در سر نزدیک به چرخ مجموعه‌ی فنر و کمک فنر قرار می‌گیرد که سبب جذب و دفع ضربات می‌شود.

فنربندی لاستیکی مولتون

سیستم تعلیق لاستیکی مولتون (Moulton Rubber Suspension) در سال ۱۹۵۹ توسط یکی از مهندسان طراح مینی، دکتر آلکس مولتون معرفی شد. این سیستم براساس تراکم یک جسم جامد لاستیکی عمل می‌کند و با حذف فنر و کمک فنر یک قطعه‌ی لاستیکی را جایگزین می‌کند. این سیستم کم‌حجم و کم‌هزینه است و در حال حاضر از آن در دوچرخه‌های کوهستان استفاده می‌شود.

فنربندی طبق‌دار عرضی

سیستم تعلیق طبق‌دار عرضی (Transverse leaf spring Suspension) از ترکیب سیستم دوجناغی با فنر برگی (طبق) ابداع شده است. با حذف فنر لول در سیستم دوجناغی و استفاده از یک طبق عرضی که به جناغ پایینی چرخ‌های روی یک محور متصل است، سیستم فنربندی طبق‌دار عرضی به‌وجود می‌آید. وسط طبق عرضی روی اکسل خودروی قرار می‌گیرد و به چرخ‌ها اجازه می‌دهد تا به‌طور مستقل حرکت کنند. از این سیستم در شورولت کوروت استفاده شده است.

فنربندی وابسته/غیرمستقل

استفاده از سیستم فنربندی وابسته در خودروهای امروزی اغلب محدود به محور عقب است. دلیل این امر عدم نیاز به فرمان‌پذیری چرخ‌های عقب و درنتیجه تأثیر اندک محور عقب در کنترل خودرو در شرایط عادی است. با این حال استفاده از سیستم‌های مستقل سبب راحتی و آسایش بیشتر سرنشینان خواهد شد. در ادامه مروری بر چهار سیستم فنربندی وابسته خواهیم داشت که بعضی از آن‌ها هنوز هم در خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرند.

فنربندی اکسل صلب

سیستم فنربندی اکسل صلب (Solid axle) یکی از ساده‌ترین و در عین حال ارزان‌ترین سیستم‌های وابسته است. در این سیستم چرخ‌های روی یک محور توسط یک تیر افقی به یکدیگر متصل و فنرها روی این تیر نصب شده و به‌طور مستقیم به شاسی خودرو وصل می‌شوند. در این سیستم می‌توان از طبق یا فنرهای لول استفاده کرد. با استفاده از فنرهای لول استفاده از بازوهای کنترلی جهت حمایت از فنرها الزامی است.

فنربندی اکسل تیری شکل

سیستم فنربندی اکسل تیری شکل (Beam axle) نمونه‌ی بهبودیافته از سیستم فنربندی اکسل صلب است. در سیستم اکسل صلب خودرو در حرکات افقی دچار لغزش و مشکل می‌شود که برای حل این معضل دو تیر از مرکز اکسل به‌صورت مورب به چرخ‌ها متصل می‌شود تا حرکات جانبی را به حداقل برساند.

فنربندی چهار میله‌ای

سیستم فنربندی چهار میله‌ای (4bar) می‌تواند در محور جلو و عقب به‌کار گرفته شود. این سیستم که به دو دسته‌ی قطری و مثلثی تقسیم می‌شود، شامل چهار میله است که با زاویه‌های مختلف به اکسل و بدنه متصل شده‌اند. در این سیستم میله‌های چهارگانه وظیفه‌ی حفظ مرکزیت اکسل را برعهده دارند که این امر در پیچ‌ها و شرایط گوناگون رانندگی از اهمیت به‌سزایی برخوردار است.

فنربندی دِدیون

در سیستم فنربندی دِدیون (De Dion Suspension) یک میله‌ی صلب که چرخ روی یک محور را به هم متصل می‌کند و اتصالاتی از هر چرخ به دیفرانسیل متصل می‌شود که سبب حرکت آزادانه‌ی چرخ نسبت به دیفرانسیل می‌گردد. این سیستم درحقیقت ترکیبی پیچیده از سیستم تریلینگ آرم و محور صلب است. از مزایای این سیستم می‌توان به افزایش اصطکاک تایرها با سطح جاده و کاهش جرم فنربندی‌نشده اشاره کرد. با وجود این مزایا، افزایش وزن و پیچیدگی‌های فنی این سیستم سبب شده است تا استقبال زیادی از آن به عمل نیاید.

سیستم‌های فنربندی خاص و نوین

در این بخش به معرفی سیستم‌های فنربندی خاص نظیر سیستم‌های چند اتصالی و تکنولوژی‌های نوین می‌پردازیم.

فنربندی چند اتصاله

نخستین بار در اواخر دهه‌ی ۶۰ میلادی مرسدس بنز از سیستم فنربندی چنداتصاله (Multi-link Suspension) در مدل C111 استفاده کرد. این سیستم بدون شک بهترین سیستم تعلیق مستقل ساخته‌شده تاکنون است که علاوه بر فراهم‌کردن آسایش حداکثری برای سرنشینان، کنترل بی‌نظیر خودو در شرایط مختلف جاده و رانندگی را رقم می‌زند.

این سیستم درحقیقت از سیستم فنربندی دوجناغی مشتق شده است که در آن با حذف بازوهای جناغی و جایگزینی آن‌ها با میله‌های طولی و افقی ضربات عمودی واردشده توسط دمپرها میرا می‌شود. در این سیستم حداقل سه میله‌ی کنترلی به چرخ متصل است که طول‌های متفاوتی دارند که از طریق بوش‌ها و اتصالات مفصلی به دیگر اجزا متصل می‌شوند.

در خودروهای فرمول یک به‌دلیل مزایای بی‌شمار از سیستم فنربندی چنداتصالی استفاده می‌شود تا علاوه بر افزایش کنترل خودرو، در کاهش فضای اشغالی توسط سیستم تعلیق اقدام شود. در این خودروها فنرهای لول و دمپرها به‌جای قرارگیری مستقیم و عمودی روی اتصالات به‌صورت افقی تعبیه شده‌اند تا ضربات سطح جاده را به حرکات افقی و رفت‌وبرگشتی تبدیل و میرا کنند.

فنربندی فروفلوید یا دمپرهای مجهز به سیال مگنتو رئولوژی

در سال ۲۰۰۶، آئودی از مدل TTرونمایی کرد. این خودرو از جهات بسیاری یکی از پرچمداران مهندسی خودرو به شمار می‌رفت، اما در این بخش تمرکز ما بر سیستم فنربندی انقلابی خودروی مذکور معطوف است. در سیستم فنربندی آئودی TT برای نخستین بار در تاریخ خودروسازی از سیالی آهنربایی استفاده شده است که به سیال مگنتو رئولوژی (Magneto-rheological fluid)، تغییر شکل‌پذیر به‌واسطه‌ی خاصیت آهنربایی مشهور است. این سیستم فنربندی از مکانیزم تطبیق‌پذیر پیوسته بهره می‌برد که در آن سیستم فنربندی باتوجه به شرایط رانندگی، سطح جاده و نحوه‌ی تغییر دنده در کسری از ثانیه خود را با شرایط جدید تطبیق می‌دهد تا در هر لحظه بهینه‌ترین حالت ایجاد شود.

در این سیستم با جایگزینی سیال هیدرولیکی معمول در دمپرها با یک سیال سینتتیک هیدروکربنی که حاوی نانو ذرات آهنربایی است و اعمال ولتاژ در سر پیستون‌های دمپر، یک میدان مغناطیسی ایجاد می‌شود که می‌تواند جهت حرکت نانو ذرات آهنربایی و درنتیجه خواص روغن جدید را تغییر دهد. تغییرات لحظه‌ای در میدان مغناطیسی به‌طور پیوسته خاصیت روغن جدید را دستخوش تغییر قرار می‌دهد و در شرایط مختلف گرانروی روغن را کنترل می‌کند. کنترل گرانروی باعث می‌شود که روغن در هنگام عبور از سوراخ‌های موجود روی سطح داخلی پیستون دمپر گاهی به‌راحتی و گاهی به‌سختی عبور کند و درنتیجه سیستم فنربندی در هر لحظه باتوجه به شرایط به نرمی یا سفتی عمل کند.

فنربندی خطی الکترومغناطیسی

شرکت بوز (Bose)، که در زمینه‌ی فناوری‌های صوتی فعال است، چند سالی است که روی یک ایده‌ی انقلابی در زمینه‌ی سیستم فنربندی خودروها کار می‌کند. این شرکت با حذف تمام قطعات معمول در یک سیستم فنربندی و جایگزینی آن‌ها با یک موتور خطی الکترومغناطیسی ایده‌ای کاملا نوآورانه و انقلابی را عملی کرده است.

سیستم ابداعی بوز به‌لطف موتور الکترومغناطیسی به‌طور پیوسته ضربات وارده از سطح جاده را جذب می‌کند و در هر لحظه تنظیمات لازم برای حداکثر کنترل و آسایش را فراهم می‌کند. در این سیستم با هر بار جمع‌شدن و جذب ضربات و به‌واسطه‌ی تقویت‌کننده‌ی موجود، انرژی الکتریکی مورد نیاز سیستم تأمین می‌شود. این سیستم همچنین می‌تواند حرکات بدنه‌ی خودرو در پیچ‌ها و شرایط ناهموار را به حداقل برساند.

360p/720p

طول عمر سیستم فنربندی چقدر است؟

سیستم فنربندی خودروها با درنظرگرفتن طول عمری ۱۰ ساله ساخته می‌شوند. با این حال این طول عمر به عوامل زیادی نظیر شرایط استفاده از خودرو، شرایط رانندگی و کیفیت سطح جاده‌ها بستگی دارد. به‌طور معمول برای خودرویی که هر روز مورد استفاده قرار می‌گیرد طول عمر سیستم تعلیق به ۶۰ تا ۸۰ هزار کیلومتر محدود می‌شود. پیشنهاد می‌شود که در هر ۶۰ هزار کیلومتر فنربندی خودرو به‌طور کامل مورد بازرسی قرار گیرد تا در صورت لزوم بخش‌هایی از آن تعمیر یا تعویض شود.

از شاخص‌ترین نشانه‌های بروز خرابی در سیستم فنربندی پارگی قطعات لاستیکی، وجود روغن روی کمک فنرها، وجود روغن روی بوشینگ‌ها، کوبش بیش از حد و سروصدای غیرمتعارف است.

دلیل سروصدای فنربندی چیست؟

خوشبختانه در بیشتر مواقع سروصدای ناشی از سیستم فنربندی به‌دلیل بروز خرابی در قطعات لاستیکی نظیر بوشینگ‌ها است. تعمیر و تعویض این قطعات هزینه‌ی زیادی ندارد و به‌نسبت ساده است. این قطعات به‌دلیل ماهیت لاستیکی و شرایط کاری نسبت به دیگر اجزای سیستم فنربندی طول عمر کم‌تری دارند و بهتر است در هر بار تعویض روغن مورد بررسی قرار گیرند.