کمک فنر مغناطیسی چیست چگونه کار می کند؟

کمک فنر مغناطیسی

این نوع سیستم تعلیق برای اولین بار در سال 2002 توسط شرکت GM بر روی کادیلاک مدل Seville STS نصب شد. و پس از آن بر روی بسیاری دیگر از خودروها از جمله شورولت و بیوک تعبیه شد. این محصول توسط شرکت آئودی آن هم در مدل R8 و TT در آلمان رونمایی شد.

عاملی که این نوع سیستم تعلیق را از بقیه انواع دیگر متمایز کرده است عدم وجود هر گونه والو های الکترو-مکانیکی می‌باشد. در عوض سیستم تعلیق مغناطیسی بر اساس سیال مگنتورئولوژیکال (MR) طراحی می‌شود. این سیال نوعی سیال هوشمند است که به طور مستقیم با معناطیس کار می‌کند.

سیال MR معمولا مانند روغن است و به وسیله ریز ذرات آهنربا که اندازه آنها در حد میکرو متر است پر می‌شود. هنگامی که این سیال هوشمند تحت تأثیر میدان مغناطیسی قرار می‌گیرد، گرانروی سیال بالاتر می‌رود به طوری که آن را جامد ویسکولاستیک نیز می گویند.

هر سیال MR به طور متوسط دارای 20 تا 40 درصد آهن است، که در روغن معدنی پایه به صورت معلق قرار دارند. همچنین این سیال حامل روغن سینتیک، آب و گلیکول است. در این نوع سیال از ریز ذراتی استفاده می‌شود که مانع ته نشین شدن دانه‌های میکرویی آهن می‌شود.

هنگامی که سیم پیچ اطراف جاذب ارتعاش (کمک فنر) که حاوی سیال MR است به سیستم انرژی وارد نمی‌کند، سیستم در حالت Off Position قرار می‌گیرد و ذرات درون سیال هوشمند به طور تصادفی بخش شده‌اند. به طور آزادانه می‌توانند در سرتاسر سیال حرکت کنند. در این حالت عملکرد سیستم دمپر ما مانند سیستم تعلیق معمولی با سیال سابق است.

هر گاه سیستم در حالت On Position قرار می‌گیرد، میدان مغناطیسی به سیستم اعمال می‌شود، در واقع به سیال هوشمند داخل دمپر اعمال می‌شود. با این کار ذرات درون سیال موازی با طول بدنه دمپر مرتب می‌شوند و مانند ذرات آهن در برابر آهنربا جهت خاصی به خود می‌گیرند. معمولا جهت گیری ذرات آهن به طور عمود بر جهت حرکت سیال هوشمند است. میزان مقاومت سیال در برابر نیرو یا همان گرانروی بستگی به شدت اعمال میدان مغناطیسی و قدرت آن است.

به لطف به کار گیری ECU در اکثر خودروها، حالت‌های مختلف تعلیق توسط راننده قابل انتخاب است که تعویض بین وضعیت‌ها در کسری از ثانیه انجام می‌شود. سنسورها وضعیت جاده و خودرو را پایش می‌کنند و کنترلر مربوطه مشخصه‌های مربوط به دمپر را در هر ثانیه نزدیک به 1000 بار عوض می‌کند.

به طور مثال خودروی آئودی TT را در نظر بگیرید. راننده می‌تواند حالت نرمال یا اسپرت را برای سیستم تعلیق خود با فشردن دکمه ای عوض کند. در این حالت دمپر واکنش مناسب با حالت انتخابی را از خود بروز می‌دهد. در واقع با توجه به انتخاب راننده و تصمیم گیری ECU برای تعیین مشخصه‌های دمپر، خودرو واکنش لازم را انجام می‌دهد. استفاده از سیال MR رانندگی پایدار و بهتر را برای شما تضمین می‌کند. در واقع سیستم کنترل پایداری خودرو را در شرایط های مختلف جوی و جاده‌ای تکمیل می‌کند. با وجود سیستم رایانه‌ای ECU سیال MR می‌تواند محدوده وسیعی از نیروهای دمپینگ را تولید کند و پاسخ سریع مناسب را اعمال نماید.

از جمله مزیت‌های میدان‌های مغناطیسی می توان به عدم تأثیر دمای محیط بر روی آن اشاره کرد. محدوده کاری سیال MR بین 40- درجه سانتی گراد تا 105 درجه سانتی گراد است.

بزرگ‌ترین عیب این سیستم هزینه تمام شده آن است. تا کنون تنها از نیم میلیون سیستم تعلیق مگنتورئولوژیکال بر روی خودروهای جهان نصب است. بدون شک به محض رفع شدن مشکل هزینه تمام شده این سیستم، یقیناً از بهترین نوع سیستم‌های تعلیق خواهد بود. تا کنون خودروهای Acura MDX، Audi TT، Audi R8، Cadilac DTS، SRX، STS،Chevrolet Corvette، Ferrari 599 GTB و Holden HSV Commodore از این سیستم تعلیق بهره می‌برند.

در آینده خودرو سازی احتمال می‌رود که از سیال‌های هوشمند در کلاچ خودرو هم استفاده شود که این سیستم در خودروهای 4WD با فشردن دکمه‌ای کاربرد فراوانی می‌تواند داشته باشد.

انواع سیستم تعلیق خودرو:

سیستم تعلیق خودرو
سیستم تعلیق خودرو انواع مختلفی دارد که از مهم ترین آن ها می توان به (1)سیستم تعلیق مستقل،(2)سیستم تعلیق طبق داردوبل،و(3)سیستم تعلیق مک فرسون اشاره کرد. در ادامه با هرکدام از این سیستم ها به اختصار آشنا می شویم.

تعلیق مستقل: در سیستم تعلیق مستقل، هر چرخ به طور جداگانه نوسان می کند و این نوسان در چرخ دیگر تأثیر نمی گذارد. بنابراین وقتی به یک تایر ضربه وارد شود، فقط همان چرخ به ارتعاش در می آید و بر چرخ دیگر تأثیری نمی گذارد. ازاین رو، این سیستم نسبت به تعلیق ثابت نرم تر است.

تعلیق طبق دار دوبل: در این نوع سیستم تعلیق، دو طبق یکی در بخش زیرین و دیگری در بخش بالایی قرار می گیرد و بین آن ها یک فنر مارپیچی قرار داده می شود. این سیستم باعث فرمان پذیری پایدارتری در هنگام پیچها و عملکرد نرم خودرو در جاده می شود.

تعلیق مک فرسون: در سیستم تعلیق مک فرسون، چرخ از زیر توسط طبق به شاسی متصل است و به کمک فنر، وزن بدنه تحمل می شود. این سیستم تعلیق، ارزان تر از بقیه است و تعمیر و نگهداری آن هزینه زیادی را متحمل نمی کند. البته از آن جا که فنر به اتاق وصل می شود، ضربات به طریقی به بدنه منتقل می شود.

پلت فرم خودرو چیست؟

پلت فرم یکسان دو خودرو شامل قسمت هایی نظیر : طراحی،مهندسی ساخت یکسان و عملیات تولید یکسان می باشد.
این بدان معناست که پایه ساخت دو خودرو از یک منبع نشات می گیرد،به عبارت دیگر طراحی آن دو خودرو و تکنولوژی های به کار گرفته شده در آن ها از یک مدل استخراج شده است.
این کار در صنعت خودروسازی به منظور کاهش هزینه های مرتبط با توسعه محصولات صورت می گیرد و بوسیله این حربه خودروسازان می توانند مدل های متنوعی را به بازار عرضه کنند.اما در حقیقت پایه و اساس ساخت آن مدل ها یکی باشد.با توجه به این مسئله که ایجاد یک خودرو کاملا جدید که از هر نظر با دیگر خودروها متفاوت باشد هزینه ای چند میلیون دلاری را برای خودروسازان در بر خواهد داشت.بوسیله این کار خودروسازان می توانند با هزینه ای به مراتب کمتر نسبت به صرف هزینه برای ساخت یک مدل تازه و نو،طیف محصولات خود را گسترش دهند.
در واقع هدف از به اشتراک گذاری پلت فرم های یکسان در خودروهای گوناگون این است که فرآیند توسعه محصول کارآمدتر باشد.اما این عمل اشتراک گذاری پلت فرم نیز محدودیت هایی را برای خودروسازان بوجود می آورد که یکی از آن ها کمتر فرق قائل شدن مشتریان میان دو محصول با پلت فرم مشترک است که برای برطرف کردن این اتفاق نیز خودروسازان راهکارهایی در نظر می گیرند.

به طور کلی اگر بخواهیم در مورد پلت فرم به ساده ترین شکل ممکن تعریفی داشته باشیم باید گفت که پلت فرم از مجموعه زیر بندی و جلوبندی،مجموعه شاسی(شاسی مونو کوک یک خودرو در نظر گرفته شود)،سیستم تعلیق،محل قرار گیری پیشرانه تشکیل می شود.

مزایا پلتفرم :

1-کمتر شدن قطعات خودرو و مدیریت آسانتر موجودی برای کارخانجات
2-کاهش هزینه های تحقیق و توسعه
3-افزایش کیفیت و نوآوری
4-ایجاد یک استاندارن جهانی بین محصولات
5-تنوع محصولات بیشتر

معایب پلتفرم :

1-نشان مهندسی(که به کنایه به برخی از محصولات دارد که عملا فرق میان آنها در بین لوگوی نصب شده روی خودروست)
2-فرق کمتر بین دو یا چند محصول
3-کم ارزش شدن برخی از محصولات(مثل برخی از خودروهای لوکس)

زوایای چرخ خودرو

زوایای چرخ خودرو
قسمت اول زاویه کمبر
معرفی کمبر:
زاویه کمبر را شاید بیشتر از دو زاویه دیگر شنیده باشید. زاویه‌ای است که حاصل از امتداد خط عمود بر سطح جاده و امتداد تایر (با دید از جلو به خودرو) مشاهده می‌شود. در صورتی که تایرها کاملاً عمود بر روی سطح جاده باشند، زاویه کمبری وجود نخواهد داشت (کمبر صفر). زاویه کمبر مثبت زمانی اتفاق می‌افتد که قسمت فوقانی تایر به سمت خارج خودرو منحرف شده باشد و زاویه کمبر منفی زمانی حادث می‌شود که قسمت فوقانی تایر به سمت داخل خودرو متمایل باشد. (با دید از جلو به خودرو)

زاویه کمبر وکستر

کمبر«مثبت/منفی/صفر»مزایا و معایب:

زاویه کمبر مثبت برای حالتی که نیاز به بارگذاری روی خودرو است مورد استفاده واقع می‌شود. در این صورت، زمانی که خودرو دارای بار کامل می‌باشد، زاویه کمبر صفر می‌گردد. زاویه کمبر منفی به علت داشتن جلوه زیباتر نسبت به زاویه کمبر مثبت و البته بیشتر به خاطر داشتن مشخصه‌های بهتر خوش‌فرمانی، بیشتر مورد استفاده خودروهای اسپرت قرار می‌گیرد. اکثر رانندگان ماهر به دلیل چسبندگی و چنگ زدن خودرو به کف جاده در هنگام پیچیدن‌های سنگین، زاویه کمبر منفی را ترجیح می‌دهند. هرچند در مواقعی که خودرو در مسیر مستقیم در حال شتاب گیری است زاویه کمبر منفی زاویه تماس خودرو با کف جاده را کاهش می‌دهد.
متأسفانه زاویه کمبر منفی منجر به پدیده‌ای به نام فشار (ضربه) کمبر می‌شود (Camber Thrust). هنگامی که هر دو تایر به صورت کمبر منفی نصب شده‌اند تا زمانی که ارتباط هر دو چرخ با سطح جاده برقرار است، به یکدیگر فشار می‌آورند که تا اینجای کار مشکلی دیده نمی‌شود. هنگامی که یکی از تایرها ارتباط خود را به هر دلیلی با جاده از دست می‌دهد تایر دومی دیگر نیروی مخالفی به تایر اولی وارد نمی‌کند و نتیجه آن از دست رفتن نیروی ترکشن (جلوبرنده) است.
زاویه کمبر صفر باعث ساییدگی بیشتر تایر در مدت زمان طولانی می‌شود. هر چند عملکرد مناسبی سر پیچ بر ما به ارمغان نمی‌آورد. در انتها باید خاطر نشان کنم که زاویه کمبر بهینه وابسته به نوع رانندگی شما و شرایطی که خودرو در آن قرار دارد، است.
قسمت دوم زاویه کستر:
کستر:
تصور زاویه کستر شاید کمی مشکل باشد ولی به زاویه‌ای خطاب می‌شود که امتداد محور فرمان با محور عمودی تایر می‌سازد. کستر مثبت زمانی اتفاق می‌افتد که امتداد محور فرمان در قسمت فوقانی تایر به سمت خودرو باشد و کستر منفی هم زمانی اتفاق می‌افتد که امتداد محور فرمان در قسمت فوقانی تایر به سمت خارج خودرو متمایل باشد.
زاویه کستر مثبت خودرو را در سرعت‌های بالا بسیار پایدارتر و همچنین تمایل تایر را به چسبندگی بیشتر می‌کند. این عامل سبب فرمان گیری بیشتر هم می‌شود.
اکثر خودروها دارای کراس-کستر هستند. کراس-کستر کمی با زاویه کمبر و کستر متفاوت است. عاملی که سبب دریفت خودرو به سمت راست در هنگام غلتیدن (رول) خودرو می‌شود، همین کراس-کستر است. این یک ویژگی ایمنی است که هنگامی که راننده کنترل فرمان خودروی خود را از دست می‌دهد به سمت راست جاده کشیده می‌شود تا از رویارویی با ترافیک پیش رو جلوگیری به عمل آید.
زوایه تواین و تواوت
قسمت سوم:
زاویه تواین (Toe in)و زوایه تواوت (Toe out) :
برای درک این زاویه باید از بالای خودرو و مستقیم به کاپوت آن نگاه کنیم تا زاویه چرخ‌ها را با هم به خوبی متوجه شویم. مبنای سنجش و معیار ما، زاویه نوک چرخ‌ها با هم از جلوی خودرو است. اگر نوک چرخ‌ها به طرف داخل و به سمت هم تمایل داشته باشد، این حالت را Toe in و اگر نوک چرخ‌ها از هم دور باشند و به سمت خارج خودرو تمایل داشته باشد، این حالت را Toe out می‌گویند. میزان Toe in در حدود 2 تا 6 میلیمتر است. وجود این میزان زاویه باعث می‌شود تا چرخ‌ها که در هنگام حرکت به خاطر اصطکاک با زمین تمایل به دور شدن از هم پیدا می‌کنند، در حالت کاملا مستقیم قرار بگیرند و موازی هم شوند.
در این حالت از فشار روی اتصالات چرخ‌ها نیز کاسته می‌شود. اما در برخی خودرو‌ها، با توجه به نوع سیستم تعلیق آنها، چرخ‌های جلو Toe out تنظیم می‌شوند که این میزان زاویه معمولا کمتر از یک درجه است. این حالت بیشتر در خودرو‌های محرک جلو وجود دارد، چرا که سیستم اتصالات پلوس‌ها و کوپلینگ‌ها در این خودرو‌ها، باعث می‌شود تا در هنگام حرکت چرخ‌ها به سمت داخل تمایل پیدا کنند. برای همین کمی به چرخ‌ها حالت Toe out می‌دهند تا در زمان حرکت، با گرفتن کمی انحراف به سمت داخل، چرخ‌ها به حالت موازی هم در آیند.

تفاوت فرمان هيدروليك با فرمان الكتريكي چيست؟

آنچه شما از آن با عنوان فرمان الکتریکی یاد می‌شود در اصل فرمان مکانیکی با نیروی کمکی الکتریکی است چراکه هم‌اکنون سازمان‌های استاندارد و ایمنی در سطح جهان به خودروسازان اجازه بهره‌گیری از فرمان غیر مکانیکی که تنها با نیروی الکتریکی چرخ‌ها را جابجا می‌کند نمی‌دهند.
هر دو سیستمی که به آن اشاره کردید در اصل سیستم‌های کمکی برای فرمان خودرو است که بخش عمده گشتاور لازم برای جابجایی چرخ‌ها را تامین می‌کند اما درنهایت به‌عنوان نیروی کمکی وارد مدار می‌شوند به این معنی که تنها با به حرکت درآوردن فرمان توسط راننده این دو سیستم آغاز به کار می‌کنند. تفاوت اصلی میان این دو سیستم، در منبع ایجاد گشتاور کمکی است.
در سیستم‌های هیدرولیک، همان‌گونه که از نام آن مشخص است منبع این گشتاور اضافه نیروی هیدرولیکی است که از طریق یک پمپ هیدرولیک تامین می شود. این پمپ هیدرولیک نیروی لازم را از موتور خودرو می‌گیرد و به‌صورت پیوسته فشار هیدرولیک را ایجاد می‌کند هرچند این فشار تنها در زمان لازم استفاده می شود و در سایر موارد روغن هیدرولیک به مدار خود بازمی‌گردد. درزمانی که راننده فرمان خودرو را می‌چرخاند، سیستم با تشخیص وارد آمدن گشتاور به میل فرمان، شیر هیدرولیک را باز می‌کند و نیروی هیدرولیک تولید شده به سمت جعبه‌فرمان می‌رود و باعث تقویت گشتاور تولید شده توسط راننده می شود تا از این طریق چرخاندن فرمان آسان‌تر انجام شود. مشکل بزرگ این سیستم آن است که نیروی هیدرولیک، بدون توجه به آنکه به آن نیازی هست یا نه همواره تولید می شود و این مسئله عملا باری اضافی را بر دوش موتور قرار می‌دهد که درنهایت موجب افزایش مصرف سوخت خودرو خواهد شد.
برای رفع این مشکل، خودروسازان در چند سال اخیر تلاش کرده‌اند سیستم فرمان با نیروی کمکی الکتریکی را جایگزین کنند. در این سیستم یک موتور الکتریکی وظیفه اعمال گشتاور اضافی را بر عهده دارد به این معنی که وقتی سنسور نصب شده در میله فرمان، گشتاور تولید شده توسط راننده را تشخیص می‌دهد، این موتور در جهت مناسب به کار می‌افتد و به چرخش آسان فرمان کمک می‌کند و به‌محض آنکه راننده اعمال گشتاور را متوقف کند، این سیسم نیز از کار می‌افتد. رنو مگان نمونه‌ای از خودروهای مجهز به سیستم فرمان با نیروی کمکی الکتریکی است.