آشنایی با تعلیق خودرو

امروزه امکانات فراوانی در خودروها استفاده می شود تا راحتی سرنشینان را برای مسافرت با خودروها تامین نمایند ، صندلی های چند منظوره ، سیستم های تحویه مطبوع و ….

 

البته هر چه سعی شود تا امکانات و تجهیزات رفاهی توسعه بیشتری یابند در صورتی که سیستم دینامیکی و حرکتی خودرو درست طراحی نشود رانندگی جالبی تجربه نخواهد شد. سیستم تعلیق خودرو مجموعه ای است که توسط مهندسان طراحی شده است تا آرامش حرکتی را برای سرنشینان به ارمغان آورد.

 

سیستم تعلیق خودرو یا Suspension مجموعه واسط بین محفظه نگه دارنده سرنشینان ، شاسی و چرخ های خودرو است ، که تنظیم کننده نحوه واکنش محفظه نگه دارنده و شاسی نسبت به جاده است.

 

 

 

در ابتدا این سیستم متشکل از ساختار یک تکه بود که چرخ های جلو یا عقب را به یکدیگر متصل می نمود. این سیستم دارای نکات منفی بود که استفاده از آن را در خودروها محدود نمود تا آنجایی که امروزه این سیستم در خودروهای سنگین استفاده می شود در خودروهای سبک مسافربری از تکنولوژی های نوین استفاده می نمایند.

 

آخرین تکنولوژی که در خودرو ها مورد استفاده قرار می گیرد سیستم “تعلیق فعال” یا “Active Suspension” است. ایده ای که پشت این سیستم می باشد تطبیق خودرو با جاده می باشد. در ادامه طرح کلی پیاده سازی شده و انواع مختلف این سیستم را مورد بررسی قرا میدهیم.

 

همانطور که گفته شد ایده پشت سیستم تعلیق فعال تطبیق شرایط رانندگی با جاده است حال این سوال پیش می آید که عمل تطبیق چگونه انجام می شود؟

 

 

جواب این سوال را باید در علوم الکترونیک و کامپیوتر و ارتباط آن با علم مکانیک جستجو نمود. مهندسان علم “مکاترونیک” با استفاده از سنسورهای مختلف که در چرخ ها ، فرمان و نقاط مختلف بدنه خودرو استفاده می کنند شرایط حرکتی خودرو را بدست می آورند و داده های بدست آمده به پردازنده مرکزی خودرو یا پردازنده ای که مسئول پردازش اطلاعات مذکور است داده می شود. در ادامه پردازنده با توجه به برنامه ریزی که شده است شرایط ایده ال حرکتی را که خودرو باید در جاده داشته باشد محاسبه می نماید.

 

حال باید این اطلاعات به سیستم تعلیق خودرو اعمال شود تا خودرو با شرایط جاده ای هماهنگ شود ، برای این کار روش های مختلفی با توجه به تکنولوژی مورد استفاده برای ساخت سیستم تعلیق وجود دارد اما در کل می توان گفت که مجموعه مکانیکی سیستم تعلیق که در خودروها مورد استفاده قرار می گرفت جای خود را به سیستمی الکترومکانیکی داده است که این سیستم الکترومکانیکی توانایی تنظیم شدن الکتریکی را دارد. امروزه شرکت های اتومبیل سازی تکنولوژی های مختلفی را برای تنظیم سیستم تعلیق به واقعیت تبدیل کرده اند که مهمترین آنان عبارتند از :

 

سیستم تعلیق هیدرولیکی
سیستم تعلیق مغناطیسی
سیستم تعلیق بادی

 

در سیستم تعلیق هیدرولیکی سیلندری روغنی موجود است که میزان و فشار روغن موجود در سیلندر ارتفاع سیستم تعلیق و در نتیجه میزان سختی آن را تنطیم می نماید ، بنابراین با قرار دادن یک سوپاپ الکتریکی در ورودی سیلندر پردازنده مرکزی میزان روغن درون سیستم را تنطیم می نماید.

 

سیستم تعلیق بادی که امروزه در خودروهای شاسی بلند با توانایی حرکت خارج جاده ای خوب همچون Land Rover یا Range Rover یا Porsche Cayenne استفاده می شوند

 

از لحاظ کارکردی بسیار شبیه به سیستم هیدرولیکی است ولی با این تفاوت که در این سیستم به جای روغن و پمپ روغن از هوا و کمپرسور هوا استفاده شده است و پردازنده مرکزی خودرو با تنظیم فشار هوای درون سیلندر ارتفاع سیستم تعلیق را تنطیم می نماید.

 

 

 

مزیت این سیستم نسبت به سیستم تعلیق هیدرولیکی در استفاده از هوا می باشد که جای تنظیم بیشتری را برای راننده به ارمغان می آورد به همین علت است که خودرو های شاسی بلند جدید از این سیستم استفاده می کنند.

 

اما جالب ترین تکنولوژی ابدایی برای پیاده سازی در سیستم تعلیق فعال سیستم الکترومغناطیسی می باشد، در این سیستم سیلندر تنظیم کننده ارتفاع تعلیق از روغنی پر شده است که حاوی تکه های بسیار ریز آهن است.

 

 

همچنین درون پیستون این سیلندر هسته ای سیم پیچی شده و از جنس مواد فرومغناطیس ( مواد حساس به میدان مغناطیسی ) وجود دارد که با گذشتن جریان از درون آن میدان مغناطیسی ایجاد می شود.

 

 

با ایجاد میدان مغناطیسی توسط هسته جا سازی شده در پیستون تکه های آهنی درون روغن در جهت میدان مغناطیسی ایجاد شده حالت می گیرند و مجموعه ای مقاوم در برابر حرکت پیستون به وجود می آورند. حال هر چه میدان مغناطیسی قوی تر باشد پس تکه های آهنی بیشتری در کنار هم قرار می گیرند

 

 

و بدین ترتیب مقاومت بیشتری در برابر حرکت پیستون صورت خواهد گرفت و سیستم تعلیق “سفت تر” می شود. پس وظیفه پردازنده مرکزی در این تکنولوژی کنترل جریان گذرنده از هسته می باشد. سیستم تعلیق الکترومغناطیسی با توجه به محدودیت های الکتریکی که دارد جای تنظیم و بازی زیادی را برای سیستم تعلیق به وجود نمی آورد و برای همین است که اغلب خودرو های اسپرت که کمتر نیاز به تنطیم سیستم تعلیق دارند از این تکنولوژی سود جسته اند. البته مهمترین مزیت این تکنولوژی نسبت به سیستم های تعلیق بادی و هیدرولیکی پاسخ بسیار سریع تر آن است که در نتیجه خودرو سریع تر خود را با جاده هماهنگ می نماید که این پارامتر برای خودروهای اسپرت بسیار حائز اهمیت می باشد.

حالت بعدی زمانی است که خودرو به پیچی می رسد و وارد آن پیچ می شود ، در این هنگام مجموعه ی سنسور های حرکتی و زاویه ای بکار رفته در خودرو سرعت ورود به پیچ و جهت حرکت خودرو را به سیستم پردازنده مرکزی اعلام می کنند.

 

 

از طرفی با استفاده از سنسورهای تعبیه شده برای هر چرخ می توان سرعت چرخش هر چرخ را بدست آورد و در نتیجه پایداری خودرو را در هنگام حرکت در پیچ بررسی نمود. حال اگر خودرو ناپایدار بود و احتمال انحراف می رفت پردازنده مرکزی سیستم تعلیق را سفت تر می نماید و پایداری دینامیکی خودرو را برای عبور از پیچ را بالاتر می برد.

 

 

حالت سوم در خودرو های سوپر اسپرت استفاده می شود ، خودروهای سوپر اسپرت برای بالا بردن پایداری خود نیاز دارند تا اولا به سطح جاده بسیار نزدیک باشند تا مرکز ثقل پایینی داشته باشند و ثانیا لازم است تا میزان جریان هوای زیر خودرو به حداقل برسد تا از بلند شدن خودرو در سرعت های بالا جلو گیری شود. برای هر دو عمل نام برده شده پردازنده مرکزی به وسیله سنسورهای سرعت سنج تعبیه شده در خودرو سرعت خودرو را اندازه می گیرد و اگر سرعت آن از حالت تعریف شده بیشتر باشد با سفت شدن سیستم تعلیق مرکز ثقل خودرو با نزدیک شدن آن به جاده پایین تر می آید و در نتیجه خودرو پایدارتر می شود. همچنین با پایین آمدن خودرو جریان هوای کمتری از زیر خودرو عبور می نماید و احتمال بلند شدن قسمت عقب خودرو کمتر می شود.

البته از آنجایی که رانندگان اغلب دوست دارند تمام تنظیمات خودرو را بر اساس سلیقه شخصی تغییر دهند خودروسازان گزینه هایی را برای تنطیم نوع عملکرد سیستم تعلیق را در سطوح “اسپرت” و “کامفورت” ایجاد نموده اند که با نغییر این تنظیمات حداکثر و حداقل میزان تغییر حالت سیستم تعلیق تنظیم می شود.

همانطور که دیده شد سیستم تعلیق در برگیرنده ایده های ناب مهندسی می باشد که همه آنان در راستای بالا بردن راحتی و ایمنی سرنشینان می باشد ، البته این سیستم ها امروزه در خودرو های متوسط و گران قیمت قرار دارند اما با پایین آمدن هزینه ساخت آن در آینده ای نزدیک در خودروهای ارزان قیمت تر هم یافت خواهند شد.