فنر و کمک فنر در سیستم تعلیق خودرو (2)

فنر و کمک فنر در سیستم تعلیق خودرو

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 می برد.

کمک فنر تلسکوپی: Telescopic Shock Absorber

این کمک فنر مدل خاصی از کمک فنرهای روغنی است، در هنگام خروج روغن از پیستون، روغن از سوراخ های بزرگتری خارج می شود و در این هنگام مقاومت کمتر است ولی موقع بازشدن کمک فنر روغن باید از سوراخ های کوچکتری عبور کند، پس با مقاومت بیشتری مواجه هستیم. در این نوع کمک فنر، جمع شدن به آسانی انجام می شود تا ضربه در همان ابتدا خوب جذب می شود ولی هنگام بازشدن از خود مقاومت زیادی نشان می دهند تا نوسانات را از بین ببرد.

این کمک فنرها از دو یا سه لوله هم محور تشکیل شده است.اگر کمک فنر سه لوله ای باشد خارجی ترین لوله گردگیر است طرز کار این کمک فنر در موقع باز شدن به این صورت می باشد که روغن داخل محفظه بالای پیستون به طرف پایین و به داخل محفظه زیر پیستون رانده می شود روغن پس از عبور از گذرگاه های نگهدارنده سوپاپ برگشت از میان دیسک سوپاپ برگشت با فشار خارج شده و از میان کلیه سوراخ های پیستون عبور می کند در طی کورس باز شدن روغنی که در محفظه بالای پیستون تحت فشار قرار گرفته به محفظه زیر پیستون جریان می یابد این عمل برای جبران حجم جابجا شده میل پیستون است زمانی که میل کمک فنر به بالا کشیده می شود فنر سوپاپ مکش در مجموعه سوپاپ فشاری به واسطه عبور روغن بلند شده به طوری که سوپاپ دیسک فشاری و سوپاپ نگهدارنده اجازه عبور روغن را می دهد در ضمن مرحله جمع شدن کمک فنر عکس مرحله باز شدن می باشد.

کمک فنر هیدرو استاتیکی:Hydrostatic Shock Absorber

در کمک فنرهای روغنی، ممکن است وقتی روغن با سرعت از سوراخ ها عبور می کند، هوا بگیرد و کف کند. برای از بین بردن این مشکل، درون محفظه سیلندر معمولاً گاز نیتروژن فشرده وارد می کنند. این گاز معمولاً در کیسه لاستیکی قرار می گیرد تا با روغن ترکیب نشود.

کمک فنر بادی – گازی :Air Shock Absorber

در کمک فنر بادی، محفظه هوای فشرده آب بندی شده وجود دارد که هوای فشرده ی آن توسط یک کمپرسور تأمین می شود. برای کنترل فشار هوای داخل سیلندر، سوپاپ های کنترل ورودی و خروجی هوا وجود دارد.

بزرگترین امتیاز کمک فنر گازی نسبت به کمک فنر هیدرولیکی در انتقال سریع حرارت می باشد چون لوله خارجی ان در تماس مستقیم با هوا است لذا انتقال حرارت سریع تر انجام می شود این نوع کمک فنر ها در درجه حرارتی بیش از 200 درجه سانتی گراد به خوبی کار می کند معمولا طراحی آن ها از یک یا دو لوله هم محور ساخته شده و کاربرد وسیعی در صنایع خودرو سازی دارند برای مثال در صندوق عقب بعضی از خودروها سواری و اتوبوس ها و حتی تخت خواب های بیمارستان و صندلی های دندان پزشکی کاربرد دارد در ضمن در درون کمک فنر از گاز تنها استفاده نشده بلکه از گاز و روغن استفاده شده که این روغن و گاز در دو محفظه جدا از هم قرار دارند و هر یک وظیفه خاص خود را در موقع جمع شدن و باز شدن کمک فنرانجام می دهد.

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 دست انداز عبور می کند، ضربه ای شدید در زمان کوتاه به سیستم تعلیق وارد می شود، در این حالت باید کمک فنرها نرم تر کار کنند در حالی که اگر خودرو آهسته از همین دست انداز عبور کند، باید کمک فنر سفت تر باشد.

در این کمک فنر ها 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 سوپاپ های ورودی و خروجی را کنترل می گیرد. از این طریق، ورود و خروج مقدار روغن و یا هوا، میزان سختی کمک فنرها، متناسب با شرایط تنظیم می شود.

کمک فنر اهرمی: Lever Shock Absorber

در این مدل، نیرو توسط یک اهرم به داخل سیلندر منتقل می شود. در این حالت پیستون ها به یک سمت و روغن در جهت مخالف جریان می یابد. وقتی فنر جمع شود، روغن از درون مجراهای درشت عبور کرد هنگام باز شدن فنر، روغن از مجراهای ریز عبور می کند. این موضوع در کمک فنر، ایجاد حالت مقاومت در برابر حرکت کرده و باعث از بین رفتن نوسانات می شود.

انواع کمک فنرها:

دو تیوپه

تک تیوپه

با مخزن بیرونی

کمک فنر دو تیوپه :

در این مدل از کمک فنر ، که همان نوع بررسی شده در بالاست ، یک تیوپ اصلی وجود دارد که پیستون در آن حرکت می نماید و تیوپ دوم که تیوپ ذخیره نام دارد ، در گرداگرد تیوپ اصلی قرار گرفته تا سیال مازاد را در خود جای دهد .

کمک های دو تیوپه انواع متنوعی دارند ، که برخی از لحاظ تکنولوژی منحصر به یک یا چند کارخانه بوده و دارای قیمتهای بالا و کارآیی های خاصی نیز می باشند ، اما انواع متداول آن به شرح زیر می باشند :

کمک فنر دو تیوپه گازی :

گسترش کمک فنرهای گازی باعث ایجاد برتری عمده ای در رانندگی با خودروهای مجهز به این نوع کمک فنر گردیده . 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 . این کار تنها با افزودن مقداری گاز نیتروژن با فشار کم در تیوپ ذخیره انجام می گیرد . این در حالی است که تصور عامه بر این است که در کمک های گازی تنها از نوعی گاز استفاده می شود و از روغن خبری نیست . اما چنین نیست ، در این نوع کمک فنر ، گاز ( نیتروژن ) تنها حجم بسیار کمی از حجم مواد موجود در کمک را شامل می شود . فشار نیتروژن درون تیوپ ذخیره نیز ما بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ psi می باشد .

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 بجای نیتروژن ، هوا وجود دارد ) است ، قابل فشرده شدن می باشد ، از اینرو باعث اخلال در کار کمک شده و نرمی و راحتی رانندگی را از بین می برد همچنین واکنشهای کمک فنر را با تاخیر مواجه می کند . 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 می شود .

دیگر مزیت کمک فنرهای گازی ، بازگشت جزئی آنها پس از فشرده شدن است ، این امر که بدلیل بیشتر بودن سطح مقطع زیر پیستون نسبت به سطح بالای پیستون ( بدلیل وجود میله )‌ و وجود فشار بالای نیتروژن وارد بر سطح بزرگتر ( زیر پیستون ) اتفاق می افتد ، باعث بالا رفتن ضریب فنر شده ، و تا حدی از پایین رفتن سر خودرو هنگام ترمز گیری ، پایین رفتن عقب خودرو در هنگام شتاب گیری و چپ شدن و انحراف خودرو جلوگیری می نماید.

کمک فنر دو تیوپه هیدرولیکی :

عینا مشابه نوع گازی می باشند ، با این تفاوت که در آنها بجای نیتروژن تحت فشار کم ، از هوا در فشار معولی استفاده می شود ، که مشکلاتی نظیر ایجاد کف در آنها اجتناب ناپذیر است ( نوع هیدرولیکی ، نسل اول کمک فنرهای دو تیوپه محسوب می شوند ، که همینک جای خود را به انواع گازی سپرده اند ) .

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 می رود ، این نوع نیز همانند نوع گازی ، از ایجاد کف هوا و روغن جلوگیری می نماید ، اما در صورتی که در دماهای بسیار بالا قرار گیرد ( کارکرد در جاده های با دست انداز بسیار زیاد در مدت زیاد ) پس از سرد شدن دیگر کیفیت اولیه خود را باز نخواهد یافت .

یکی از اشکالات کمک های دو تیوپه ، نداشتن قابلیت نصب شدن به صورت زاویه دار و یا سر و ته می باشد ، این امر باعث می شود ، در مواردی که سازنده با کمبود جا مواجه است امکان استفاده از این نوع کمک را نداشته باشد ، دیگر اشکال کمک های دو تیوپه نیز دفع نشدن کافی گرما به خارج می باشد ، چرا که تیوپ ذخیره مانعی بر سر خروج گرمای تولیدی در پیستون بوده و گرما نیز باعث کاهش ویسکوزیته روغن می گردد ، که این امر کارآیی کمک فنر را کاهش می دهد ( این مشکل در نوع گازی کمتر بوجود می آید ) . کمک های دو تیوپه در اکثر خودروهای سواری ، وانت ها ، SUV ها و کامیون های سبک بکار می رود .

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 می نماید ،‌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 می نماید ، محفظه زیرین حاوی گاز با فشار ۳۶۰ psi می باشد . در حین کارکرد در سیکل بازشدن ، هنگامی که فشاری بر پیستون متحرک وارد نشود بر اثر فشار نیتروژن زیرین ، بالا آمده و فضای خالی را پر می نماید ، در سیکل فشرده شدن نیز تحت فشار ، پیستون پایین می رود تا کمک تا انتها فشرده شود .

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 . این نوع کمک فنر در بسیاری از خودروهای سواری ، وانت ها ، SUV ها و کامیون های سبک استفاده می شود ، اما قیمت بالاتری نسبت به انواع تک تیوپه دارد .

کمک فنر با مخزن بیرونی :

این نوع که بهترین نوع کمک فنر محسوب می شود ، برای کارهای برجسته ای چون مسابقات اتومبیلرانی و موتورسیکلت رانی بکار می رود و قیمت بالایی نیز دارد . در این نوع ، از یک کمک فنر تک تیوپه سبک و کوچک استفاده می شود که بوسیله یک لوله به مخزنی که در قسمتی جدای از کمک فنر واقع شده و حاوی سیال و گاز می باشد وصل می شود ، درون مخزن یک پیستون جداکننده و یک سوپاپ فشردگی قرار دارد ، از اینرو می توان این نوع را ترکیبی از دو نوع قبلی یعنی دو تیوپه و تک تیوپه دانست .

اشغال فضای کمتر در پشت چرخ ، بدلیل پرتابل بودن مخزن دوم ( در برخی موارد به تیوپ اصلی چسبانده شده ، اما در اکثر موارد جدا می باشد ) ، خنک شدن بهتر و قابل تنظیم بودن ، از مزایای این نوع کمک فنرها محسوب می شود .

عیب یابی کمک فنرها :

جالب است بدانید ایرادهای احتمالی کمک فنرها برخی قطعات دیگر از قبیل فنر تعلیق، جعبه فرمان، دیفرانسیل، لاستیک چرخ ها، بلبرینگ چرخ ها، بوش های لاستیکی سیستم تعلیق، گیربکس، سیستم تعلیق و مجموعه سیبک های فرمان خودرو را تحت تاثیر قرار می دهد و سبب فرسودگی آنها می شود. از همین رو و با توجه به اهمیت بالای این قطعه از خودرو، نکات زیر شایسته دقت و توجه است: