دانلود تحقیق سیستم تعلیق در خودرو

بخش اول:
در کاتالوگ‌ها یا دفترچه راهنمای خودروها، در قسمت نوع سیستم تعلیق با نام‌هایی چون: سیستم تعلیق مستقل، مک فرسون، پیچشی، Multilink و ...

مواجه می‌شویم، اما متاسفانه اطلاعات عامه مردم، درباره سیستم تعلیق و انواع و اجزای آن در حد بسیار اندکی می‌باشد؛ در حدی که حتی برخی افراد نمی‌دانند سیستم تعلیق یا Suspension به کدام قسمت یا قسمت‌هایی از خودرو اطلاق می‌شود، بنابراین در این مطلب سعی خواهد شد فلسفه وجود این سیستم، اجزا تشکیل دهنده و انواع مختلف آن همراه با مزایا و معایب هر کدام مورد بررسی قرار گیرد.

فلسفه وجود سیستم تعلیق
یک جاده هر چقدر هم صاف و مسطح باشد، محل مناسبی برای به حرکت در آوردن ۱ یا چند تن فلز با سرعت بالا،‌ نیست.

پس به سیستمی نیاز است که توانایی کاهش ضربات، تکان‌ها و لرزش‌های ناشی از شرایط جاده را داشته باشد.

علاوه بر این، یک خودرو باید در مقابل تغییر مقدار بار وارده و تغییر نقطه ثقل، انعطاف‌پذیر بوده و توانایی مواجه با آن‌ها را داشته باشد، به طور مثال در شکل زیر تغییر نقطه ثقل یک خودرو را در در نقاط مختلف یک پیچ ملاحظه می‌کنید، که در صورت نبود سیستمی برای تغییر وضعیت تعادل، خودرو در ابتدای پیچ از مسیر منحرف شده و یا واژگون می‌گردد.

موارد بالا را می‌توان فلسفه اصلی وجود سیستم تعلیق دانست، اما سیستم تعلیق علاوه بر دفع ضربات و جلوگیری از انحراف و چپ شدن خودرو توانایی‌های دیگری نظیر: نگهداری میزان تنظیم چرخ‌ها در حالت صحیح، نگهداشتن ارتفاع خودرو در میزان ثابت، پشتیبانی از وزن خودرو و تنظیم نحوه پخش آن، نگهداشتن تایرها در تماس با جاده و ...

را نیز دارا است.

یک سیستم تعلیق دارای اجزاء بسیاری می‌باشد، اما اصلی‌ترین اجزای آن فنر و کمک‌فنر می‌باشند؛ به همین خاطر ابتدا به بررسی کارکرد این دو، در سیستم پرداخته و سپس به طور مفصل انواع هر کدام را بررسی خواهیم کرد.

فنر (Spring):
قسمتی از سیستم تعلیق می‌باشد که وزن خودرو را ساپورت کرده، ارتفاع خودرو را در حد استانداردش ثابت نگه داشته و ضربات جاده را نیز دفع می‌نماید.

فنرها که اغلب میله‌ها یا حلقه‌های فولادی انعطاف‌پذیری هستند، به شاسی و اتاق خودرو اجازه می‌دهند تا بدون اخلال در حرکت خودرو، دست‌اندازها را یکی پس از دیگری پشت سر بگذارد.

کمک‌فنر (Shock Absorber یا Damper):
در صورتی که خودرویی تنها مجهز به فنر باشد، زمانی که باری اضافه بر روی فنرها اعمال شود یا وسیله نقلیه با یک دست‌انداز روبه‌رو شود، فنر با جمع شدن آن را جذب می‌نماید، اما زمانی که یک فنر جمع می‌شود، مقداری انرژی در خود ذخیره می‌کند که برای تخلیه این انرژی، فنر باز شده و انرژی وارده را به شکلی غیر قابل کنترل رها می‌سازد و از آن جایی که فیزیک یک فنر با نوسان و ارتعاش آمیخته است پس از باز شدن دوباره جمع شده و سپس دوباره باز می‌شود، و این حرکت تا زمان تخلیه کامل انرژی ادامه می‌یابد، البته هر بار با فرکانسی کمتر از بار قبل.

این سیکل باعث جدا شدن چرخ از سطح جاده، خارج کردن کنترل خودرو از دست راننده و از بین بردن نرمی و راحتی سواری و ایجاد حالتی مشابه قایق سواری، می‌گردد.

اما آن چه این مشکل را حل می‌نماید چیزی نیست جز کمک‌فنر؛ کمک‌فنری که در شرایط مناسب قرار داشته باشد به سیستم تعلیق اجازه می‌دهد تا نوسان به وجود آمده را به یک یا دو سیکل تقلیل داده، حرکت بیش از حد را تعدیل نموده و وزن وارد بر چرخ‌ها را در حالت تعادل و چسبیده به جاده قرار دهد.

با کنترل فنر و حرکات سیستم تعلیق، اجزاء دیگر سیستم نظیر Tie Rod ها نیز در وضعیت درست خود فعالیت خواهند کرد و همین امر تنظیم چرخ‌ها را نیز به صورت ثابت در حالت صحیح خود، نگه می‌دارد.

کمک‌فنر عموماً شامل یک پیستون با سوراخ‌های ریز می‌باشد که در درون یک استوانه حاوی سیال هیدرولیکی حرکت می‌کند، که عبور تحت فشار سیال از سوراخ‌ها، منجر به حرکت ملایم پیستون در استوانه می‌گردد.

انواع فنرها
۵ نوع عمده فنر در وسایل نقلیه مورد استفاده قرار می گیرد.

۱- فنر مارپیچ (Coil Spring):
نوع معمول و شناخته شده فنر می‌باشد، که یک میله پیچیده شده (حلقه شده) فولادی است، قطر و ارتفاع حلقه، قدرت و مقاومت فنر را تعیین می‌نماید.

افزایش قطر میله،‌ باعث افزایش قدرت فنر می‌گردد، در حالی که افزایش طول آن باعث افزایش انعطاف‌پذیریش خواهد شد.

مقدار وزنی که برای فشردن یک فنر مارپیچ به میزان ۱ اینچ لازم است را نرخ فنر (Spring Rate) می‌نامند.

این مقدار برای اندازه‌گیری قدرت فنر استفاده می‌شود و می‌توان آن را نرخ فشردگی فنر نیز اطلاق کرد.

برای مثال اگر ۱۰۰ پاند وزن لازم باشد تا فنری با حلقه‌های مساوی در ارتفاعش ۱ اینچ فشرده شود، برای این که همین فنر ۲ اینچ فشرده شود نیاز به ۲۰۰ پاند وزن می‌باشد اما این فرمول فقط برای فنرهایی صادق است که فشردگی حلقه‌های یکسانی دارند، در فنرهای پیشرفته (Progressive Springs)، یک فنر دارای نرخ‌های مختلف در نقاط مختلفش می‌باشد.‌
این فنرها به دو روش ساخته می‌شوند، در روش اول،‌ فنر در قسمت‌های مختلف از ارتفاعش، دارای ضخامت‌های مختلفی است، و در نوع دوم که نوع متداولتری است فشردگی فنر در قسمت‌های بالاتر بیشتر است.

اصولاً فنرهای چند نرخی باعث می‌شوند تا در زمان خالی بودن خودرو، قسمتی که دارای نرخ کمتری است وارد عمل شده و سواری نرم‌تری را فراهم نماید و در هنگام اعمال وزن نیز قسمت با نرخ بالا وارد عمل شده و ساپورت و کنترل بهتری را برای وسیله نقلیه فراهم می‌ساز
این فنرها به دو روش ساخته می‌شوند، در روش اول،‌ فنر در قسمت‌های مختلف از ارتفاعش، دارای ضخامت‌های مختلفی است، و در نوع دوم که نوع متداولتری است فشردگی فنر در قسمت‌های بالاتر بیشتر است.

اصولاً فنرهای چند نرخی باعث می‌شوند تا در زمان خالی بودن خودرو، قسمتی که دارای نرخ کمتری است وارد عمل شده و سواری نرم‌تری را فراهم نماید و در هنگام اعمال وزن نیز قسمت با نرخ بالا وارد عمل شده و ساپورت و کنترل بهتری را برای وسیله نقلیه فراهم می‌سازد.

محاسن: فنرهای مارپیچ به هیچ تنظیمی نیاز نداشته و اکثراً بدون خرابی می‌باشند.

معایب: این نوع فنرها از لحاظ تحمل وزن محدودیت داشته، هم‌چنین احتمال ضعیف شدنشان هم وجود دارد، که این امر باعث بر هم خوردن تنظیم هندسی و ارتفاع خودرو و فرسودگی تایرها و دیگر قطعات خودرو می‌شود.

با اندازه‌گیری ارتفاع خودرو و مقایسه آن با میزان مشخص شده، می‌توان از ضعیف شدن فنرها آگاه شد.

موارد مصرف: این نوع فنر، در اغلب خودروهای سواری امروزی، استفاده می‌گردد.

۲- فنر تخت (Leaf Spring): فنرهای تخت که در دو نوع تک ورقی و چند ورقی عرضه می‌شوند، این فنرها مانند فنرهای مارپیچ برای جذب ضربه جمع نمی‌شوند، بلکه خم می‌شوند.

نوع چند ورق شامل چند صفحه فولادی انعطاف‌پذیر با طول‌های مختلف می‌باشد که بر روی یک‌دیگر قرار گرفته‌اند و در مواجه با ضربات جاده خم شده و بر روی یک‌دیگر می‌لغزند.

در نوع تک ورق نیز که عمدتاً از نوع باریک شونده می‌باشد، تنها یک ورق فنری که در وسط کلفت‌تر از طرفین می‌باشد، مورد استفاده قرار می‌گیرد،‌ این نوع از فنرهای تخت عمدتاً از کامپوزیت‌ها ساخته می‌شوند اما نوع فولادی آن‌ها نیز یافت می‌شود.

فنرهای تخت عمدتاً به صورت مجزا برای هر چرخ استفاده می‌شوند که در طول خودرو و در زیر هر چرخ نصب می‌شوند، اما برخی کارخانجات نیز، از نوع متقاطع (ضربدری) آن برای هر دو چرخ استفاده می‌کنند.

فنرهای تخت به وسیله یک رابط Uشکل به اکسل خودرو متصل می‌شوند و از دو طرف نیز به شاسی وصل می‌گردند.

محاسن: این نوع از فنرها توانایی ساپورت وزن‌های زیاد را دارا بوده و سواری نرم‌تری را برا ی خودروهای سنگین به ارمغان می‌آورند.

معایب: نیاز به جای زیاد، وجود اصطکاک بین ورقه‌های فنر و ایجاد صدای ناشی از لغزش فنرها بر روی یک‌دیگر (با نصب ورف‌های پلاستیکی بین ورقه‌های فنر قابل حل است) و هم‌چنین نیاز به سرویس و نگهداری از معایب این فنرها محسوب می‌شود.

موارد مصرف: این نوع از فنرها بیشتر در خودروهای سنگین، وانت بارها ، برخی SUVها (در مورد وانت‌ها و SUVهای جدید فقط برای چرخ‌های عقب استفاده می‌شود) و حتی برخی خودروهای سواری قدیمی نظیر پیکان دیده می‌شود.

۳- میله پیچشی (Torson Bar): در این نوع از فنر، میله فولادی نه جمع شده و نه خم می‌شود بلکه در خود می‌پیچد، میله پیچشی که یک میله صاف یا L شکل است به صورت عرضی در یک سمت به شاسی وصل شده و در سمت دیگر به قسمت متحرکی از سیستم تعلیق متصل می‌شود، در هنگام مواجه با ضربه، میله پیچشی در خود پیچ خورده (می‌تابد) و رفتار یک فنر را از خود بروز می‌دهد (‌حرکت این نوع فنر مانند زمانی است که برای آب کشیدن یک لباس آن را با دو دست می‌پیچانیم).

میله‌های پیچشی برای تبدیل حرکت عمودی خودرو به حرکت پیچشی در سطح افقی خود، در یک سمت شیاردار می‌باشند.

محاسن: قیمت کمی دارند نیاز به تعمیر و نگهداری ندارند، قابل تنظیم بوده و فضای کمی نیز اشغال می‌کنند از این رو در مواردی که فضای کافی برای فنر مارپیچ وجود نداشته باشد، از این نوع استفاده می‌گردد.

معایب: راحتی و نرمی حاصل از فنرهای مارپیچ را دارا نیست.

موارد مصرف: اصولا برای اکسل عقب خودروها طراحی شده، در خودروهای موجود در کشور بر روی اکسل عقب پژو ۲۰۶ و ۲۰۵ موجود می‌باشد.

۴- فنر هوایی (Air Spring): نوع دیگری از فنرها می‌باشد که در حال رواج یافتن می‌باشند.

فنر هوا یک سیلندر لاستیکی است که با هوای فشرده پر شده و پیستونی که به اتصالات پایین چرخ متصل است با حرکت خود در این سیلندر باعث فشردگی هوا و ایجاد حالت فنریت خواهد شد.

اگر میزان وزن خودرو تغییر نماید نیز، یک والو در بالای سیلندر هوا باز شده تا به مقدار هوای داخل سیلندر بیفزاید (یک کمپرسور این هوا را تأمین می‌نماید) و این امر باعث خواهد شد تا خودرو با وجود افزایش بار وارده، در ارتفاع ثابت خود باقی بماند.

محاسن: نرمی بسیار بالا مانند غوطه‌وری در هوا.

معایب: پیچیدگی سیستم و قیمت بالای آن.

موارد مصرف: برای خودروهای سواری، وانت‌ها و کامیون‌های سبک، در حال رایج شدن می‌باشد.

۵- فنر لاستیکی (Rubber Spring): این نوع فنر که توسط دکتر Alex Moulten ابداع شد، از یک لاستیک فشرده انعطاف‌پذیر تشکیل شده.

محاسن: سبک بوده و جای کمی می‌گیرد.

معایب: قابلیت‌های فنرهای فولادی را دارا نیست و بسیار ضعیف‌تر از آن‌هاست.

موارد مصرف: اولین بار بر روی خودروهای مینی استفاده شد، اما هم‌اینک در کمتر خودرویی به کار می‌رود و تنها برای دوچرخه‌ها و موتورهای مسابقه و صخره‌نوردی استفاده می‌شود.

نقش تایرها در سیستم تعلیق: تایرها فنرهایی هستند که به چشم نمی‌آیند؛ تایرها نوعی فنر هوا می‌باشند که تمامی وزن خودرو را تحمل می‌کنند.

فعالیت فنری تایرها روی کیفیت سواری و هندلینگ خودرو بسیار مهم می‌باشد، و به طور کل تایرها به عنوان عضو اصلی اجزاء مؤثر در کیفیت رانندگی، محسوب می‌شوند.

سایز، ساختمان، ترکیب و تورم احتمالی در کیفیت رانندگی بسیار مؤثر می‌باشد.

در بخش‌های بعدی این مطلب به نحوه‌ی عمل‌کرد کمک‌فنر و انواع آن، دیگر اجزای سیستم تعلیق و انواع سیستم‌های تعلیق خواهیم پرداخت.

بخش دوم : همان‌طور که قبلاً ذکر شد، بر خلاف تفکر عامه، کمک‌فنر وزن خودرو را ساپورت نمی‌کند بلکه وظیفه اصلی آن کنترل نوسانات فنرها و حرکات سیستم تعلیق و نگه داشتن چرخ به صورت چسبیده به جاده می‌باشد.

این کار با تبدیل انرژی جنبشی حاصل از نوسانات فنر و سیستم تعلیق و تبدیل آن به انرژی گرمایی (حرارتی) در کمک‌فنر انجام می‌گردد.

برای ورود به بحث نحوه عمل‌کرد یک کمک‌فنر، ابتدا به زبان ساده و به دور از جزئیات به بررسی اساس کار آن پرداخته و سپس به تشریح کلی و تخصصی عمل‌کرد، اجزا و انواع آن خواهیم پرداخت.

یک کمک‌فنر شامل پیستونی است که در سطح مقطعش سوراخ‌های ریزی (این سوراخ‌ها را Orifice می‌نامند) تعبیه شده و به یک میله فولادی (Piston Rod) متصل است، این پیستون درون یک محفظه بسته (تیوپ) فلزی که حاوی یک سیال هیدرولیکی (عموما روغن) است، حرکت می‌نماید.

اطراف محل حرکت میله به داخل و خارج محفظه به وسیله یک کاسه‌نمد کاملاً آب‌بندی شده و سیال تحت فشار، امکان خروج از محفظه را دارا نیست.

زمانی که نیرویی بر یک کمک‌فنر وارد شود، کمک‌فنر به اصطلاح در سیکل فشرده شدن قرار گرفته و پیستون می‌خواهد به سمت پایین، درون محفظه حرکت نماید، اما از آن‌جا که سیال قابلیت فشرده شدن ندارد در مقابل این نیرو مقاومت می‌کند و چون برای رهایی از این فشار منفذی جز سوراخ‌های پیستون وجود ندارد، برای دفع فشار وارده سیال از سوراخ‌های ریز درون پیستون عبور کرده و به پشت (بالای) پیستون خواهد رفت، این حرکت نیز به دلیل ریز بودن Orifice ها به کندی و با تولید حرارت انجام می گردد.

همین کاهش سرعت جلوی نوسان فنر را گرفته و تعادل خودرو را برقرار می‌نماید.

برای باز کردن کمک فنر فشرده شده (سیکل بازشدن) نیز عملیاتی مشابه سیکل فشرده شدن انجام می‌شود با این تفاوت که این بار سیال از بالای پیستون می‌خواهد به زیر پیستون منتقل شود.

میزان مقاومتی که یک کمک‌فنر از خود نشان می‌دهد بستگی به سرعت سیستم تعلیق (دست‌اندازهای جاده) هم‌چنین تعداد و سایز Orifice ها دارد.

اما ساختمان کمک‌فنرهای امروزی تا حدی پیچیده‌تر از آن چیزی است که در بالا ذکر شد، تقریباً تمامی کمک‌فنرهای مدرن امروزی از نوع حساس به سرعت (Velocity Sensitive) می‌باشند، بدین معنا که در سرعت‌های بالای سیستم تعلیق (جاده‌های پر دست‌انداز)، کمک‌فنر مقاومت بیشتر و برعکس در سرعت‌های پایین مقاومت کمتری از خود نشان می‌دهد که این امر نرمی و راحتی رانندگی را بسیار بیشتر می‌نماید.

اما در سیستمی که در بالا به طور ساده بررسی شد یک مشکل بزرگ به چشم می‌خورد؛ حجم سیال پایین پیستون، در هنگامی که پیستون تا انتها بالا آمده، با حجم سیال بالای پیستون در زمانی که پیستون تا انتها پایین رفته مساوی نیست، دلیل آن هم وجود میله کمک فنر در بالای پیستون می‌باشد.

اما این مشکل نیز به روش‌های مختلفی در انواع کمک‌فنرهای موجود حل شده است.

حال با توجه به توضیحات ارائه شده در بالا به بررسی نحوه‌ی عمل‌کرد یک کمک‌فنر متداول امروزی خواهیم پرداخت: همان‌طور که گفته شد کمک‌فنرها بر اساس جابه‌جایی سیال در دو طرف پیستونی که در یک محفظه (تیوپ) حرکت می‌نماید، در دو سیکل فشرده شدن و بازگشت (کشش)‌ کار می‌کنند.

سیکل فشرده شدن (Compression Cycle): در هنگام فشرده شدن یا همان حرکت رو به پایین کمک‌فنر، مقداری از سیال از طریق Orifice ها از قسمت B به قسمت A رفته و مقداری نیز از طریق سوپاپ فشردگی (Compression Valve) که در کف محفظه کمک فنر قرار دارد به تیوپ ذخیره (Reserve Tube) وارد می‌شود.

دلیل وجود تیوپ ذخیره اختلاف حجم دو قسمت A و B به دلیل وجود میله کمک‌فنر در قسمت B می‌باشد، از این رو مقدار سیالی که در قسمت B قرار دارد قابل جای‌گزینی در قسمت A کمک‌فنر نمی‌باشد.

پس در اثر فشار وارده، سوپاپ فشردگی باز شده و مقداری از سیال وارد تیوپ ذخیره که در گرداگرد محفظه اصلی و جدای از آن قرار دارد، وارد می‌شود.

همان‌گونه که در ابتدا ذکر شد کمک‌فنرهای امروزی مجهز به سیستم حساس به سرعت می‌باشند، این سیستم برای کنترل جریان سیال در سرعت‌های محتلف سیستم تعلیق دارای قطعاتی اضافه در پیستون و سوپاپ فشردگی می‌باشد، این قطعات ساده که شامل چند دیسک (واشر)، یک فنر و ...

می‌باشد باعث می‌شوند تا کمک‌فنر به نسبت سرعت ضربه اعمال شده در ۳ مرحله از خود واکنش نشان دهد.

اگر سرعت پایین باشد، دیسک‌ها در مقابل جریان روغن مقاومت می‌نماید، این امر باعث عبور جریان آرامی به صورت نشتی از Orifice ها، از قسمت B به قسمت A خواهد شد.

در سرعت‌های بیشتر، فشار جریان روغن افزایش یافته پیستون را به سمت قسمت B فشار می‌دهد که باعث باز شدن اندک دیسک‌های موجود در پیستون از روی کف پیستون می‌گردد و سیال با سرعت کم از درون Orifice ها عبور می‌کند.

اما در سرعت‌های بسیار زیاد، دیسک‌ها تحت فشار وارده باز مانده و سیال نیز با سرعت زیاد از درون Orifice ها عبور می‌نماید، اما هم‌زمان با پیستون، سوپاپ فشردگی موجود در محفظه نیز که عمل‌کرد و ساختمانی مشابه با پیستون دارد، در همان ۳ مرحله، حجمی از سیال که قابل جای‌گیری در قسمت A نیست (به دلیل وجود میله) را تحت فشار وارده به تیوپ ذخیره در گرداگرد محفظه اصلی منتقل می‌نماید.

سیکل باز شدن (Extension Cycle یا Rebound): باز شدن یا کشش کمک‌فنر تحت نیروی پتانسیل ذخیره شده در فنر جمع شده، انجام می‌گیرد و در اصل این فنر می‌باشد که با باز شدن خودش کمک‌فنر را نیز باز کرده و به حالت اولیه‌اش برمی‌گرداند.

در این سیکل زمانی که پیستون به سمت بالا کشیده می‌شود طی همان ۳ مرحله و بر حسب سرعت حرکت سیستم تعلیق، سیال موجود در قسمت A از طریق Orifice ها به قسمت B منتقل شده و از آن جا که مقدار سیال موجود در قسمت A برای جای‌گزینی در قسمت B ناکافی است باید مقدار سیالی که در سیکل فشردگی در تیوپ ذخیره،‌ جمع‌آوری شده، وارد عمل شود.

از آن جایی که در این زمان فشار سیال موجود در تیوپ ذخیره بالاتر از فشار سیال موجود در قسمت B می‌باشد، باعث باز نمودن سوپاپ فشردگی در کف کمک‌فنر می‌گردد و در پی آن سیال از تیوپ ذخیره جریان یافته و وارد قسمت B می‌گردد تا این قسمت را به طور کامل پر نماید (باز شدن سوپاپ در این مرحله نیز حساس به سرعت و ۳ مرحله‌ای است).

انواع کمک‌فنرها  دو تیوپه  تک تیوپه  با مخزن بیرونی دو تیوپه: در این مدل از کمک‌فنر، که همان نوع بررسی شده در بالاست، یک تیوپ اصلی وجود دارد که پیستون در آن حرکت می‌نماید و تیوپ دوم که تیوپ ذخیره نام دارد، در گرداگرد تیوپ اصلی قرار گرفته تا سیال مازاد را در خود جای دهد.

کمک‌های دو تیوپه انواع متنوعی دارند، که برخی از لحاظ تکنولوژی منحصر به یک یا چند کارخانه بوده و دارای قیمت‌های بالا و کارآیی‌های خاصی نیز می‌باشند، اما انواع متداول آن به شرح زیر می‌باشند: دو تیوپه گازی: گسترش کمک‌فنرهای گازی باعث ایجاد برتری عمده‌ای در رانندگی با خودروهای مجهز به این نوع کمک‌فنر گردیده.

این نوع از کمک‌فنر 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 می‌گیرد.

این در حالی است که تصور عامه بر این است که در کمک‌های گازی تنها از نوعی گاز استفاده می‌شود و از روغن خبری نیست.

اما چنین نیست، در این نوع کمک‌فنر، گاز (نیتروژن) تنها حجم بسیار کمی از حجم مواد موجود در کمک را شامل می‌شود.

فشار نیتروژن درون تیوپ ذخیره نیز ما بین ۱۰۰ تا ۱۵۰ psi می‌باشد.

یکی دیگر از محاسن نیتروژن جلوگیری از ایجاد کف در کمک‌فنر است، این کف (Foam) که حاصل ترکیب شدن روغن با هوا (در کمک‌فنرهای دو تیوپه هیدرولیکی به جای نیتروژن، هوا وجود دارد) است، قابل فشرده شدن می‌باشد، از این رو باعث اخلال در کار کمک شده و نرمی و راحتی رانندگی را از بین می‌برد هم‌چنین واکنش‌های کمک‌فنر را با تأخیر مواجه می‌کند.

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، به دلیل وجود فشار نیتروژن تنها به صورت حباب در روغن پخش می‌شود.

دیگر مزیت کمک‌فنرهای گازی، بازگشت جزئی آن‌ها پس از فشرده شدن است، این امر که به دلیل بیشتر بودن سطح مقطع زیر پیستون نسبت به سطح بالای پیستون (به دلیل وجود میله)‌ و وجود فشار بالای نیتروژن وارد بر سطح بزرگتر (زیر پیستون) اتفاق می‌افتد، باعث بالا رفتن ضریب فنر شده، و تا حدی از پایین رفتن سر خودرو هنگام ترمزگیری، پایین رفتن عقب خودرو در هنگام شتاب‌گیری و چپ شدن و انحراف خودرو جلوگیری می‌نماید.

دو تیوپه هیدرولیکی: عیناً مشابه نوع گازی می‌باشند، با این تفاوت که در آن‌ها به جای نیتروژن تحت فشار کم، از هوا در فشار معمولی استفاده می‌شود، که مشکلاتی نظیر ایجاد کف در آن‌ها اجتناب‌ناپذیر است (نوع هیدرولیکی، نسل اول کمک‌فنرهای دو تیوپه محسوب می‌شوند، که هم‌اینک جای خود را به انواع گازی سپرده‌اند).

دو تیوپه Foam Cell : در این نوع به جای این که اجازه داده شود گاز نیتروژن در تماس با سیال هیدرولیکی (روغن) قرار گیرد، سلول‌هایی از نیتروژن اشباع شده به کار می‌رود، این نوع نیز همانند نوع گازی، از ایجاد کف هوا و روغن جلوگیری می‌نماید، اما در صورتی که در دماهای بسیار بالا قرار گیرد (کارکرد در جاده‌های با دست‌انداز بسیار زیاد در مدت زیاد) پس از سرد شدن دیگر کیفیت اولیه خود را باز نخواهد یافت.

یکی از اشکالات کمک‌های دو تیوپه، نداشتن قابلیت نصب شدن به صورت زاویه‌دار و یا سر و ته می‌باشد، این امر باعث می‌شود، در مواردی که سازنده با کمبود جا مواجه است امکان استفاده از این نوع کمک را نداشته باشد.

دیگر اشکال کمک‌های دو تیوپه نیز دفع نشدن کافی گرما به خارج می‌باشد، چرا که تیوپ ذخیره مانعی بر سر خروج گرمای تولیدی در پیستون بوده و گرما نیز باعث کاهش ویسکوزیته روغن می‌گردد، که این امر کارآیی کمک‌فنر را کاهش می‌دهد (این مشکل در نوع گازی کمتر به وجود می‌آید).

کمک‌های دو تیوپه در اکثر خودروهای سواری، وانت‌ها، SUV ها و کامیون‌های سبک به کار می‌رود.

با مخزن بیرونی: این نوع که بهترین نوع کمک‌فنر محسوب می‌شود، برای کارهای برجسته‌ای چون مسابقات اتومبیل‌رانی و موتورسیکلت‌رانی به کار می‌رود و قیمت بالایی نیز دارد.

در این نوع، از یک کمک‌فنر تک تیوپه سبک و کوچک استفاده می‌شود که به وسیله یک لوله به مخزنی که در قسمتی جدای از کمک‌فنر واقع شده و حاوی سیال و گاز می‌باشد، وصل می‌شود، درون مخزن یک پیستون جداکننده و یک سوپاپ فشردگی قرار دارد، از این رو می‌توان این نوع را ترکیبی از دو نوع قبلی یعنی دو تیوپه و تک تیوپه دانست.

اشغال فضای کمتر در پشت چرخ، به دلیل پرتابل بودن مخزن دوم (در برخی موارد به تیوپ اصلی چسبانده شده، اما در اکثر موارد جدا می‌باشد)، خنک شدن بهتر و قابل تنظیم بودن، از مزایای این نوع کمک‌فنرها محسوب می‌شود.

چند نکته : 1) مهندسین خودرو برای به دست آوردن کاراکترهایی چون بالانس، تعادل و پایداری خودرو در شرایط مختلف، میزان باز شدن دیسک‌های پیستون و سوپاپ فشردگی را به نسبت نوع خودرو، وزن آن و شرایط کارکرد، تنظیم می‌نمایند.

این میزان باز شدن را Valving Value می‌نامند و با تغییر فنر موجود در پیستون و سوپاپ فشردگی قابل تغییر می‌باشد، از این رو در صورتی که قصد خرید کمک‌فنری غیر از نوع استاندارد خودرویتان دارید، حتما به مقدار Valving Value کمک‌فنر جدید توجه نمایید تا با قطعه اصلی یکسان باشد.

2) برخی کمک‌فنرها به صورت زاویه‌دار نصب می‌شوند که این امر باعث کاهش تأثیر کمک‌فنر می‌شود، اما در مواردی که با کمبود جا مواجه باشند (‌چه از نظر کمبود فضا برای قرارگیری در حالت عمودی و چه از نظر ارتفاع باز شدن) کج کردن زاویه کمک، اجتناب‌ناپذیر است.

این امر بیشتر در خودروهایی که از فنرهای تخت استفاده می‌کنند دیده می‌شود، جدول زیر میزان کاهش تاثیر کمک در درجه‌های مختلف را نشان می‌دهد.

3) هر چه قطر محفظه و پیستون (Bore size) بیشتر باشد، فشار داخل تیوپ کمتر شده و دما نیز کاهش می‌یابد و تعدیل سیستم را بهبود می‌بخشد، اما در مواردی که با کمبود جا مواجه باشند افزایش قطر امکان‌پذیر نیست.

زمان تعویض: 1) روش قدیمی فشار بر روی گِل‌گیر و توجه به نحوه رفتار کمک‌فنر هنوز یکی از بهترین روش‌ها برای تشخیص خرابی کمک‌فنر است (پس از چند تکان محکم، دست خود را بردارید اگر نوسان خودرو بیش از ۱ تا 1.5 بار ادامه یافت، کمک‌فنر باید تعویض شود.

2) گسیختگی کاسه‌نمد باعث نشتی روغن از کمک‌فنر می‌شود، هر گاه نشتی از کمک فنر دیده شد، زمان تعویض آن است.

3) وجود مشکل در هندلینگ خودرو و انحراف در پیچ‌ها می‌تواند بر اثر خرابی کمک‌فنرها باشد.

4) یک کمک‌فنر خوب، به نسبت خرابی جاده‌هایی که خودروی شما در آن‌ها حرکت می‌کند، باید بین ۱۳۰ تا ۱۶۰ هزار کیلومتر کار کند، اما این را نیز بدانید که شرایط یک کمک‌فنر نو بسیار متفاوت با کمک‌فنری است که به طور مثال ۱۰۰ هزار کیلومتر کارکرد دارد.

5) همیشه کمک‌فنرها را به صورت جفت تعویض نموده و از تعویض تکی آن‌ها خودداری نمایید.

بخش سوم: در بخش‌های قبلی مهم‌ترین و اصلی‌ترین قسمت‌های سیستم تعلیق یعنی فنر و کمک‌فنر مورد بررسی قرار گرفت، اما برای بررسی انواع سیستم‌های تعلیق که موضوع بخش بعدی این مطلب می‌باشد، آشنایی با دیگر اجزای سیستم، ضروری به نظر می‌رسد.

از این رو در این بخش سعی خواهد شد، دیگر قسمت‌های مهم سیستم تعلیق نیز به طور خلاصه مورد بررسی قرار گیرند.

بوش‌ها (Bushes): بوش‌ها قطعاتی هستند اکثرا از جنس لاستیک طبیعی که برای اتصال بین قطعات متحرک سیستم تعلیق به یک‌دیگر استفاده می‌شوند.

هدف استفاده از بوش‌ها حذف سر و صدا (Noise) در حین حرکت، حذف لرزش‌ها و تحمل مقداری از ضربات وارده به جهت خاصیت الاستیکی می‌باشد.

بوش‌های لاستیکی مقاومت خوبی در برابر کشش داشته، هم‌چنین در دماهای پایین، بسیار مقاوم می‌باشند.

اما در مکان‌هایی که به دلیل سرعت حرکت، دما بالاست، زود سخت شده و دچار ترکیدگی و شکست می‌شوند، در چنین مواردی بهتر است از بوش‌های ساخته شده از اورتان (Urethane) که مقاومت بیشتری در برابر گرما دارند، استفاده شود، البته این نوع بوش‌ها انعطاف‌پذیری نوع لاستیکی را دارا نبوده و نرمی خودرو و هندلینگ آن را تا حدی تحت تاثیر قرار می‌دهند.

بوش‌ها در مواردی به عنوان محور (‌Pivot) عمل می‌نمایند، بدین صورت که دو قسمت فلزی به وسیله یک بوش استوانه‌ای، مانند شکل زیر، به یک‌دیگر متصل شده و در نتیجه حرکتی مانند حرکات مفاصل بدن انسان حاصل می‌گردد و حرکت سیستم تعلیق با وجود اتصال به شاسی، با منتقل نمودن کم‌ترین ضربه امکان‌پذیر می‌گردد.

طــَـبـَــق (‌Control Arm): قطعه‌ای است فلزی که در دو سر دارای بوش‌های محوری (مانند آرنج یا زانوی انسان عمل می‌کند) می‌باشد که از یک سمت به قطعات متحرک سیستم تعلیق و از سمت دیگر به شاسی خودرو متصل می‌گردد و نقش اتصال شاسی به قطعات سیستم تعلیق را بر عهده دارد.

در برخی موارد طبق‌ها به شکل حرف A می‌باشند یعنی در سمتی که به شاسی متصل می‌شوند دارای دو محور هستند که در این صورت آن‌ها را جناغی (Wish Bone) و یا A-Arm می‌نامند، اما در مواردی که به صورت یک‌پارچه باشند، همان نام طَبَق (Control Arm) به آن‌ها اطلاق می‌گردد.

طَبَق‌ها بر حسب نوع سیستم تعلیق در هر دو محور جلو و عقب قابل استفاده بوده و باز هم بر حسب نوع سیستم تعلیق ممکن است یک خودرو بدون طَبَق، با یک طَبَق در هر چرخ یا با دو طَبَق در هر چرخ، طراحی شود.

محل قرارگیری طَبَق‌ها ممکن است در نیمه بالا و یا نیمه پایین متعلقات چرخ باشد، که در صورتی که در قسمت بالا قرار داشته باشد به آن طَبَق بالا و در صورتی که در قسمت پایین واقع شده باشد به آن طَبَق پایین گفته می‌شود.

طَبَق پایین در محور جلوی اکثر خودروهای امروزی دیده می‌شود، اما استفاده از طَبَق بالا با گسترش سیستم فنر و کمک‌فنر یک‌پارچه (Strut) رو به کاهش است.

سیبک (Ball Joint): سیبک همان‌گونه که از نامش پیداست از یک گوی فلزی دسته‌دار تشکیل شده که درون یک محفظه کروی از جنس فولاد سخت شده قرار گرفته و اطرافش با بوش‌های لاستیکی پوشیده شده.

سیبک به عنوان محور چرخشی، چرخ‌ها را به نحوی به سیستم تعلیق متصل می‌نماید که قابلیت چرخش در زمان پیچاندن فرمان، هم‌زمان با بالا و پایین رفتن چرخ‌ها در دست‌اندازها (حرکت سیستم تعلیق) وجود داشته باشد، دقیقا بمانند آن‌چه در محل اتصال پای انسان به لگن وجود دارد.

سیبک‌ها که قابلیت ساپورت مقداری از وزن خودرو را نیز دارا هستند، معمولا از یک‌سو به طَبَق و از سوی دیگر به متعلقات چرخ متصل می‌شوند.

سیبک‌ها معمولا فقط در محور جلو، و به سر هر طَبَق دیده می‌شوند، البته سیبک‌هایی هم در اتصالات میل‌فرمان وجود دارد که کوچک‌تر از سیبک‌های سیستم تعلیق هستند و غالبا توسط عوام با سیبک‌های سیستم تعلیق اشتباه گرفته می‌شوند.

اکثر سیبک‌ها نیاز به نگهداری ندارند، اما در برخی خودروهای قدیمی از سیبک‌های گریس‌خور استفاده شده که باید هم‌زمان با تعویض روغن یا حداکثر هر ۶ ماه یک‌بار گریس‌کاری شوند.

میل‌تعادل (‌Stabilizer ، Sway Bar ، Anti Roll Bar): میل‌تعادل یا به اصطلاح مکانیک‌ها، موج‌گیر، در اکثر موارد برای بالا بردن تعادل خودرو و جلوگیری از چپ شدن آن، در خودروهایی که دارای سیستم تعلیق مستقل (در بخش بعدی توضیح داده خواهد شد) می‌باشند، به کار می‌رود.

میله‌ی تعادل یک میله فولادی است که در دو سر دارای بوش بوده و غالبا بین دو چرخ یک محور قرار می‌گیرد و به اصطلاح دو چرخ را به یک‌دیگر متصل می‌نماید،‌ میل‌تعادل معمولا به وسیله دو اتصال محوری (Pivot) در دو طرف به شاسی نیز متصل می‌شود.

در هنگامی که خودرو درون یک پیچ قرار می‌گیرد و مثلا پیچ به سمت چپ می‌چرخد، بدنه خودرو به سمت راست متمایل می‌گردد و چرخ‌های سمت راست تمایل به بلند شدن پیدا می‌کنند؛ در این حالت میل‌تعادل نیروی روبه‌بالای چرخ مخالف را، با پیچش خود (مانند Torsion Bar) به چرخ داخل پیچ منتقل کرده و آن را پایین کشیده، متعادل می‌نماید.

بسته به قطر میله، میل‌تعادل تا ۱۵٪ قابلیت کاهش امکان چپ شدن خودرو را داراست.

Strut: زمانی که کمک‌فنر در درون فنر لول قرار گیرد به این ترکیب اصطلاحا Strut گفته می‌شود.

البته این ترکیب قرارگیری کمک و کمک‌فنر همیشه Strut خوانده نمی‌شود، بلکه تنها زمانی، ترکیب کمک‌فنر قرار گرفته درون فنر را Strut می‌نامند که این دو علاوه بر انجام وظایف اصلی خود، با حذف سیبک و طَبَق بالا، نقش یک رابط را نیز مابین سیستم تعلیق و شاسی ایفا نمایند.

این سیستم رکن اصلی سیستم‌های McPherson (نوعی سیستم تعلیق است که در بحث بعدی بررسی خواهد شد) محسوب می‌شود و بیشتر هم در همین سیستم، دیده می‌شود.

این نوع قرارگیری فضای کمتری اشغال نموده و قیمت ارزانی نیز داراست و در اکسل جلوی اکثر خودروهای امروزی دیده می‌شود.