تحقیق کمک فنرها بررسی انواع و روش طراحی آنها

فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل 1 : کمک فنر و خودرو
1-1-کاربرد و شیوه نصب 3
1-2-آزمایش کمک فنر 8
1-2-1-آزمایش بر روی خودرو 8
فصل 2 : انواع کمک فنر
2-1-کمک فنر دوجداره بی فشار 13
2-1-1-ساختار و شیوه کارکرد 13
2-1-2-هواگیری و موازنه حجم 18
2-1-3-رینگ آب بند ، میله پیستون با پیستون ، راهنما 20
2-1-4-محفظه سیلندر ، مخزن روغن و لوله محافظ 24
2-1-5-کمک فنر برای موقعیت کاری دشوار ، خودروی سواری 25
2-1-6-روشهای تولید 26
2-2-کمک فنر دوجداره با فشار 27
2-2-1-کمک فنر دوجداره مجهز به بالشتک گاز 27
2-2-2-کمک فنر دوجداره با فشار 29
2-3-کمک فنر یک جداره با فشار 31
عنوان صفحه
2-3-1-ساختار و شیوه کارکرد 31
2-3-2-رینگ آب بند ، میله پیستون ، راهنما 35
2-3-2-محاسن و معایب 37
فصل 3 : بررسی نیروی میرایی
3-1-نیروی هیدرولیکی میرا کننده 40
3-1-1-منحنی مشخصه کمک فنر 40
3-1-2-میرایی کاهنده ، افزاینده و خطی 44
3-1-3-نسبت کشش به فشار 47
3-1-4-شیوه انتخاب و نوع فنربندی 50
3-1-5-محاسبه نسبت میرایی کل خودرو و محور چرخها 52
3-1-6-میرایی موثر در نقطه تماس چرخ 54
3-1-7-مثال عددی 61
3-2-میرایی اصطکاک 63
3-3-عوامل موثر بر میرایی 68
3-3-1-دما 68
3-3-2-کف آلود شدن روغن 68
3-3-3-میرایی تئوری و حقیقی 70
عنوان صفحه
3-3-4-تلرانس میرایی 71
3-3-5-کاهش اثر میرایی 73
3-4-روغن کمک فنر 74
فصل 4 : نکات طراحی
4-1-ابعاد و طول کمک فنر 80
4-1-1-طول کمک فنر دوجداره 80
4-1-2-طول کمک فنر یک جداره 83
4-1-3-کمک فنر مجهز به ضربه گیر کشش و فشار 85
4-1-4-فضای لازم 89
4-2-اتصالات کمک فنر 91
4-2-1-خواسته های طراحی 91
4-2-2-اتصالات چشمی 92
4-2-3-اتصالات پینی 97
4-2-4-نمونه های ویژه 103
4-3-ضربه گیر و ایستان لاستیکی 107
4-3-1-ضربه گیر کشش کمک فنر 107
4-3-2-ضربه گیر فشار کمک فنر و ایستان 113
عنوان صفحه
فصل 5 : کمک فنر تنظیم پذیر
5-1-کمک فنر تنظیم پذیر الکتریکی 121
5-1-1-خواسته های طراحی 121
5-1-2-سیستم شرکت بیلشتاین 122
5-1-3-سیستم شرکت بوگه 127
5-1-4-سیستم شرکت دلکو 132
5-1-5-سیستم شرکت فیشتل و ساکس 137
5-1-6-سیستم شرکت کنی 139
5-2-کمک فنر تنظیم پذیر الکترونیوماتیکی 146
5-3-کمک فنر تنظیم پذیر هیدرولیکی 150
ضمیمه
لرزش گیر فرمان 156
نشان های به کار رفته در روابط و واحدها 170
منابع و مآخذ 177

کمک فنر به همان اندازه که ایمنی حرکت را تضمین می کند، وظیفه خوش سواری
را نیز بر عهده دارد. کمک فنر باید از پریدن( جهیدن) چرخها جلوگیری کند،
یعنی تماس بین چرخ و جاده را همیشه برقرار سازد همچنین کله زدن خودرو را میرا کند.
با طراحی و ساخت سیستمهای تعلیق جدید با قطعات نگهدارنده و راهنمای کم اصطکاک، و افزایش سرعت و توان خودرو، امروزه انتظارات از این قطعه نسبت به سالهای گذشته به مراتب بیشتر است.
از این رو هر خودرو، کمک فنر خاص خود را دارد. کمک فنر نیز مانند لاستیک و لنت ترمز، تنش و شرایط کاری دشوار را تحمل می کند و از این رو نیاز به بازدید منظم دارد. تعویض به هنگام کمک فنر می تواند بر ایمنی راننده و سرنشینان اثر مهمی بگذارد. البته در این باره مشکلاتی وجود دارد.
فرسودگی و کارکرد لاستیک را می توان به خوبی از سایش عاج لاستیک دریافت. اما از آنجا که کمک فنر در داخل شاسی قراردارد، بازرسی آن ساده نیست. مشکل دیگر این است که آزمایش کارکرد کمک فنر نصب شده دشوار است.
خرابی و نارسایی کمک فنر، به ندرت ناگهانی و بدون نشانه قبلی بروز می کند. اما، کاهش توان میرایی معمولاً به گونه ای است که راننده کاهش تدریجی آن را حس نمی کند و به مرور زمان، شیوه رانندگی خود را با آن وفق می دهد.
پس فقط کنترل منظم، به شیوه ای که انجمن کنترل خودرو توف با دستگاه آزمایش ارتعاش انجام می دهد،( بخش 1-2 را ببینید)، نارسایی کمک فنر را آشکار می کند. انجمن توف راینلند تا به حال بیش از 25 مرکز آزمایش کمک فنر برپا کرده است. آزمایشهایی که شرکت بوگه و فیشتل و ساکس از سال 1972 میلادی تاکنون انجام داده اند، نشان می دهد که سی درصد از خودروهای آزمایش شده. یک کمک فنر خوب داشته اند. در حدود سه درصد از خودروهای آزمایش شده سه یا چهار کمک فنر غیر قابل استفاده داشته اند. سازمان خودروسازی مرکز فنی آلیانس واقع در محل ایسمانینگ شهر مونیخ با استفاده از همین روش آزمایش به نتایجی مشابه دست یافته است.

1-1-کاربرد و شیوه نصب
کمک فنر را که جزء میرا کننده خودرو است، بین جرم فرم بندی نشده( تعلیق) و جرم فنر بندی شده( بدنه) نصب می کنند. اتصال بالایی کمک فنر را به بدنه خودرو و اتصال پایین آن را به بند واسطه و یا مستقیماً به محور خودرو وصل می کنند. برای دستیابی به بهترین بازده ممکن، محل قرارگیری کمک فنر بر روی شاسی را به گونه ای طراحی می کنند که اتصال پایین کاملاً بیرون و در نزدیکی چرخ باشد و کمک فنر عمودی قرار گیرد، ( شکل 1-1). البته دستیابی به این طرح همیشه امکان پذیر نیست.
شیوه و نحوه قرارگیری و نصب کمک فنر در خودرو به پارامترهای زیر بستگی دارد:
* از آنجا که در خودروی سواری خانوادگی و باری پایین بودن و افزایش
شکل 1-1: در شکل محور عقب خودروی رنو مدل 9 و 11 را می بینید. کمک فنرها تقریباً عمودی و نزدیکی چرخ قرار گرفته اند. البته برای سهولت نصب و استفاده بهتر از فضا کمی به سمت جلو تمایل دارند. در این خودرو بزرگنمایی ID برابر 24/1 است، یعنی نیروی میرایی وارد بر چرخ 24/1 برابر کمتر از نیروی میرایی کمک فنر است.
شکل 1-2: محور عقب امگا کاروان: در شکل شیوه قرار گیری و نصب کمک فنرها بر سگدست را می بینید که به سمت داخل تمایل دارند. به دلیلی شیب دار بودن کمک فنرها نسبت به خط قائم. سطح بارگیری افزایش می یابد. قائم قرار دادن کمک فنرها، سطح بارگیری و فضای داخل خودرو را کاهش می دهد.

سطح بارگیری یک نیاز مهم در طراحی به شمار می آید، اغلب کمک فنرها را شیب دار و با زاویه معینی نسبت به خط قائم نصب می کنند،( شکل 1-2).
* اندازه و ابعاد لاستیک، به دلیل امکان نصب لاستیک پهن و زنجیر چرخ، کمک فنر را از چرخ دور می کنند. البته مقدار زاویه دار کردن کمک فنر در خودرو محدود است. برای جلوگیری از پایین آمدن بیش از حد سطح روغن در محفظه تعادل فشار و مکیده شدن هوا به داخل محفظه کار در کمک فنر دو جداره، زاویه تمایل کمک فنر نسبت به خط قائم، یعنی زاویه در حالت پربار، نباید حتی المقدور از 45 درجه تجاوز کند، اگر مجبور به نصب کمک فنر با زاویه بزرگتری باشیم، حتماً باید از کمک فنری که مستقل از راستای نصب( موقعیت پیستون)عمل می کند، استفاده کرد.
برای راحتی، سعی بر آن است که در خودروهای سواری جا به جایی فنر( جمع و باز شدن محور) را بیافزایند. به این ترتیب می توان بدون آسیب دیدن لاستیک های ایستان، حتی در شرایط بحرانی و زیر بار از جا به جایی کافی هنگام جمع شدن کمک فنر بهره برد.
اگر به جا به جایی بیشتری نیاز باشد، ناچار باید نسبت میرایی کمک فنر به چرخ را تغییر داد( یعنی نامناسب انتخاب کرد) و یا به علت طول مرده بلندتر، طول کمک فنر را بزرگتر انتخاب کرد. برای نصب یک کمک فنر بلندتر باید نقطه اتصال پایین در سطحی پایین تر و محل اتصال بالا در سطحی بلندتر قرار گیرد. این امر در خودروی اپل امگا صادق است. اتصال چشمی پایینی در ارتفاع 162 میلی متر بالای سطح جاده به سگدست متصل است و اتصال پینی بالایی در داخل صندوق عقب قرار گرفته است و به بدنه پیچ شده است.

شکل 1-3: همان گونه که در شکل بالا( نمای بالا و نمای پشت محور عقب) می بینید. کمک فنرها را در اپل سناتور تقریباً عمودی نصب کرده اند، پایین قرار داشتن نقطه اتصال پایین و امتداد دادن اتصال بالایی کمک فنر به صندوق عقب، کورس بلند آن را برابر 280 میلیمتر امکان پذیر می سازد. در اینجا بزرگنماییiD حدود 9/0 است. فضای آزاد بین کمک فنر و چرخ را برای نصب زنجیر چرخ و فنر بادی نیمه کشسان تنظیم کننده ارتفاع در نظر گرفته اند.

برای مجهز کردن لاستیک چرخ محرک خودرو به زنجیر چرخ، کمک فنرها کاملاً در داخل و بین فنرهای تخت قرار می گیرند. شکل 1-5 نمایی از محور عقب خودروی باربری دیملر بنز مدل 308/ D 207 ، را نشان می دهد. به دلیلی پایین آمدن سطح باربری و صرفه جویی در فضا، کمک فنرها کمی به سمت جلو نیز متمایل هستند. زاویه دار قرار گرفتن کمک فنر در راستای طولی یا عرضی در خودرو اثر میرایی در حالت پربار را می کاهد. ( شکل 1-2 را ببینید) در هنگام جمع شدن کمک فنر و حرکت همزمان بدنه به سمت بالا، زاویه بزرگتر می شود و در نتیجه مقدار بزرگنمایی میرایی iD نیز افزایش می یابد. بدین ترتیب با ثابت ماندن نیروی میرایی FD ، نیروی میرایی موثر در نقطه تماس چرخ کاهش می یابد. هر چه کمک فنرها به یکدیگر نزدیکتر باشند( یعنی اتصالات پایین آنها بیشتر در داخل قرار گیرند)، فاصله موثر آنها یعنی bD نسبت به عرض خودرو یعنی bh کوچکتر می شود،
( شکل 3-12) و نسبت میراییi تاثیر نامطلوبی در میرایی بدنه دارد.

شکل 1-4: نگاهی به زیر شاسی محور جلوی خودروی سیتروئن دیان. در اینجا کمک فنرها کاملاً افقی و موازی با میله های کششی 2 قرار گرفته اند.
هنگام جمع شدن تعلیق در محور جلو و عقب خودروهای سیتروئن مدل دیان 6و سی وی6 ، میله های کششی طولی 2 به کمک بند طولی 1 به فنرهای مارپیچ فشار وارد می کنند،( شکل 1-4 را ببینید).
در این نمونه، کمک فنرها را کاملاً افقی و موازی با میله های 2 نصب می کنند. از این رو کمک فنرها هنگام جمع شدن تعلیق کشیده می شوند،( برخلاف معمول که هنگام جمع شدن تعلیق، کمک فنر فشرده می شود).
کمک فنرهای یک جداره با بالشتک گازی و پیستون گاز که در بخش 2-2-1 بررسی می شود، برای این گونه شرایط کارکرد و نصب به صورت افقی بسیار مناسب هستند.

1-2- آزمایش کمک فنر
1-2-1- آزمایش بر روی خودرو
هنوز هم دارندگان خودرو از آزمایش تجربی کمک فنرـ یعنی نوسان دادن خودرو در جهت عمودی با دست ـ برای ارزیابی وضعیت سیستم تعلیق و آزمایش کمک فنر استفاده می کنند. این شیوه آزمایش را خودرو سازان و تولید کنندگان کمک فنر صریحاً رد می کنند و برای آن دلایل زیادی دارند. کارکرد یک کمک فنر به سرعت آن بستگی دارد، یعنی سرعتی که با آن میله پیستون در داخل کمک فنر به بالا و پایین حرکت می کند.
با نوسان دادن خودرو با دست نمی توان به سرعتهای زیاد دست یافت. واکنش به سرعت های زیاد که برای ایمنی حرکت مهم است، در اینجا آزمایش نمی شود. علاوه بر آن به دلیل وجود اصطکاک درونی در سیستم تعلیق خودرو، نتایج به دست آمده چندان قابل اعتماد نیست یا حتی می تواند اشتباه باشد.
پس از کارکرد زیاد خودرو، مفاصل راهنمای تعلیق به سختی قادر به حرکت هستند، زیرا مقدار اصطکاک درونی موجود نسبتاً زیاد می شود در این صورت اگر کمک فنر به طور موثر عمل نکند، اصطکاک درونی سیستم برای میرا کردن نوسانات و ارتعاشات در فرکانس کم کافی است.
از طرف دیگر، اگر خودرویی را که مفاصل تعلیق روان و کمک فنری با اصطکاک درونی اندک دارد، در سرعت کم، بیازمایند. احساس می کنند که خودرو به شدت به نوسان در می آید( حتی هنگامی که کمک فنر به خوبی عمل می کند). دستگاه آزمایش ارتعاشی که شرکت بوگه طراحی و تولید کرده است، آزمایش صحیح کمک فنر را میسر می کند،( شکل 1-5) در این دستگاه هر دو محور در جهت عمودی و در حالت بحرانی به نوسان در می آیند. هنگام عبور از حالت بحرانی، فرکانس تشدید و دامنه بیشینه سیستم تعلیق را با واحد میلیمتر اندازه گیری می کنند. این مقادیر را با حد مجازی که سازنده خودرو تعیین کرده است، مقایسه می کنند.
مشکلات دستگاه آزمایش ارتعاش عبارتند از:
* علاوه بر میرایی کمک فنر، اصطکاک مکانیزم سیستم تعلیق( بوشهای راهنما و مفاصل گویی) نیز در نتایج به دست آمده دخیل هستند. اگر مقدار اصطکاک زیاد باشد. به اشتباه چنین نتیجه گیری می شود که کمک فنر کارآیی لازم را دارد.
* به دلیل محدودیت فرکانس و دامنه ورودی، دستگاه سنجش ارتعاش، کارآیی کمک فنر را فقط در محدوده باریک سرعت می آزماید. از این رو با این نتایج نمی توان کارآیی کمک فنر را در محدوده کاری واقعی ارزیابی کرد.

شکل 1-5: دستگاه آزمایش ارتعاش ساخت شرکت بوگه. لرزاننده4 به اندازه دامنه حرکت لنگ الکتروموتور در جهت عمودی به نوسان در می آید. با قطع کرده ( خاموش کردن) محرک، جرم محور از محدوده فرکانس تشدید عبور می کند. به کمک دامنه نوسان در بازه یاد شده می توان با استفاده از رابطه فیزیکی( که بین دامنه نوسان و نیروی میرایی وجود دارد) به مقدار نیروی میرایی دست یافت و نحوه کارکرد کمک فنر را ارزیابی کرد.

شکل 1-6: چرخه آزمایش کمک فنر بر روی دستگاه آزمایشVDA . در آزمایش خودکار کمک فنر، نیروی میرایی پس از طی کردن ششمین کورس در سرعت معینی اندازه گیری می شود. اندازه گیری نیروی میرایی در ششمین کورس به این علت است که بتوان با گذشت پنج کورس قبلی از هواگیری کمک فنر ونیز دقت اندازه گیری سرعت پیستون و نیروی میرایی اطمینان یافت. از آنجا که تغییر دادن فرکانس و تعداد دور ساده تر از تغییر دادن دامنه نوسان است، کورس پیستون برابر با 100 میلیمتر ثابت نگه داشته می شود.

2-1- کمک فنر دو جداره بی فشار
کمک فنر دو جداره بی فشار ارزانترین و اقتصادی ترین نوع کمک فنر هیدرولیکی برای خودروی سواری است.
اصلاح بی فشار بیانگر آن است که سطح روغن در حالت سکون کمک فنر و در دمای محیط (دمای متعارف) در فشار اتمسفر قراردارد.دراینجا فشاری که هنگام فشرده شدن کامل کمک فنر،افزایش دما یا در کمک فنر بادی کمکی به دلیل پخش تنش (فشاری)در آب بند به سطح روغن وارد می شوند،در نظر گرفته نمی شوند،زیرا مقادیر آن ناچیز و از این رو قابل اغماض است.

2-1-1- ساختار و شیوه کارکرد
شکل 2-1 ساختار کمک فنر را نشان می دهد.این کمک فنر که طبق اصول کارکرد کمک فنر دو جداره عمل می کند،از یک محفظه کار (لوله سیلندر 2 به نام لوله فشار)تشکیل شده است.این لوله از پایین به شیرهای زیرین و از بالا به راهنمای میله پیستون 8 و رینگ آب بند 5 محدود می شود.میله پیستون 6 بین راهنمای میله پیستون و آب بند حرکت می کند.میله پیستون از یک سو به پیستون1(واقع در محفظه کار) و از سوی دیگر به مفصل چشمی بالایی و لوله حفاظ متصل است.لوله سیلندر 2 در داخل لوله دیگری قرار دارد که به لوله بیرونی 3 یا لوله نگهدارنده موسوم است.از آنجا که این کمک فنر در لوله دارد،کمک فنر دو جداره نامیده می شود.بین لوله سیلندر 2 و لوله بیرونی 3،محفظه تعادل فشار C ایجاد می شود که حدودتاً تا نیمه روغن دارد.اما محفظه کار را از روغن کاملاً پر می کنند.لوله نگهدارنده 3 از طرفی به راهنمای میله پیستون و از سوی دیگر به کلاهک 1 که شیر زیرین را نگه می دارد،وصل می شود و پیش تنیدگی درونی مجموعه را کاملاً تامین می کند.در قسمت زیرین کلاهک،اتصال چشمی را جوش می دهند.

شکل 2-1: کمک فنر دو جداره ساخت شرکت بوگه با اتصالات چشمی در هر دو انتها.از آنجا که محفظه تعادل فشار را درپیرامون محفظه کار کمک فنر طراحی کرده اند،در شکل،مجموعه شیر پیستون و شیر زیرین 4 را که در انتهای محفظه کار قراردارد،می بینید.شکل 2-3 شیوه کارکرد کمک فنر دو جداره را نشان می دهد.
شکل 2-2:شیوه کارکرد کمک فنر دوجداره

البته برای اتصال کمک فنر به شاسی می توان به جای مفصل چشمی از اتصالات پینی استفاده کرد،هنگام جمع شدن چرخ،اتصالات بالا و پایین کمک فنر به یکدیگر نزدیک می شوند و به این ترتیب میله پیستون 6 و همراه آن پیستون 1 که در انتهای آن قراردارد،به سمت پایین رانده می شود.با پایین آمدن میله پیستون در محفظه بالایی کار(A1 )، میله پیستون حجم روغنی برابر با V1 را جابه جا می کند،این حجم برابر است با:
سطح مقطع میله پیستون ضرب در جابه جایی میله پیستون= V1
از طرفی دیگر مقداری از روغن به حجم V2 از شیر گلویی II روی پیستون به داخل محفظه کار A1 جریان می یابد.این حجم برابر است با:
جابه جایی میله پیستون ضرب در مقطع رینگی شکل محفظه A1 = V2
از آنجا که مقاومت شیر IV در برابر جریان روغن به مراتب بزرگتر از شیر II است،لذا بخش بزرگ میرایی در مرحله فشار،در شیر زیرین ایجاد می شود.فشار محفظه A1 و A2 تقریباً یکسان است.هنگام باز شدن چرخ،اتصالات کمک فنر از یکدیگر دور می شوند که به این ترتیب میله پیستون،همراه پیستون به سمت بالا می آید.

شکل 2-3: برای جلوگیری از پایین آمدن بیش از حد سوراخ در سطح روغن محفظه تعادل فشار C باید کمک فنر دو جداره به گونه ای نصب کرد که شیب میله پیستون نسبت به خط قائم از 45 درجه بیشتر نباشد( یعنی 450›C).البته کمک فنر دارای بالشتک گاز از این قاعده مستثنی است.

در این صورت،حجم روغن V2 از شیر پیستون I از محفظه کار A1 به محفظه A2
جریان می یابد و حجم روغن V1 از شیر زیرین III از محفظه تعادل فشار C به محفظه کار A2 مکیده می شود. از آنجا که مقاومت شیر I در برابر جریان روغن به مراتب بزرگتر از شیر III است،بخش بزرگ میرایی در مرحله کشش،در شیر پیستون به وجود می آید.
در کنار عبور روغن از شیرهای تنظیم پذیر I تا IV روغن از محلهایی نیز نشت می کند که جلوگیری از آن ممکن نیست.این نشت از شکاف موجود بین پیستون و لوله فشار و نیز شکاف بین راهنمای میله پیستون و میله پیستون رخ می دهد که هنگام اعمال فشار به محفظه کار،مانند مقطع های گلویی کمکی برای جریان روغن کار می کنند.باید هنگام طراحی و تنظیم میرایی این جریان های اضافی را در نظرگرفت.
سطح روغن در محفظه تعادل فشار باید به گونه ای باشد که از مکش هوا از شیر زیرین به داخل محفظه کار،حتی در شرایط کاری دشوار جلوگیری می شود این حالت می تواند هنگامی که میله پیستون در دمای خیلی کم کارکرد(40- درجه سانتیگراد)کاملاً به بالا می آید،پدید آید.در ضمن،شیب نصب کمک فنر در خودرو را نیز باید در نظر گرفت.بر اثر شیب کمک فنر نسبت به خط قائم،سطح روغن در محفظه تعادل فشار پایین می آید،(شکل 2-3 را ببینید).از این رو برای این زاویه حد معینی وجود دارد.زاویه تا جای ممکن نباید از 45 درجه فراتر رود.البته در اینجا باید افزایش زاویه هنگام جمع شدن کمک فنر را نیز در نظر گرفت.این پدیده،به ویژه در محورهای صلب شدیدتر بروز می کند،(شکل 1-5 و 4-12 را ببیند).
2-1-2- هواگیری و موازنه حجم
از آنجا که در کمک فنر دوجداره،هنگام کارکرد،ناگزیز در داخل محفظه کار حباب هوا تولید می شود.حتماً نیاز به هواگیری است.نفوذ هوا در محفظه کار می تواند به یکی از روشهای زیر رخ دهد:
* حمل و نگهداری کمک فنر به صورت افقی قبل از نصب در خودرو.به این ترتیب هوا از محفظه تعادل فشار از شیر زیرین به محفظه کار راه می یابد و در نهایت هوای راه یافته در پایین راهنمای میله پیستون جمع شود.
* پایین رفتن سطح روغن در محفظه کار پس از ایست طولانی مدت خودرو (مثلاً در مدت شب).اگر تدابیر ویژه ای در شیر زیرین نیاندیشیم،(مثلاً دیسک غوطه ور یا شیر قطع ارتباط)روغن در محفظه کار به محفظه تعادل فشار راه می یابد،(این پدیده را پدیده لوله U شکل می نامند).به این ترتیب هوا از شکاف رینگ بین راهنمای میله پیستون و میله پیستون به محفظه کار جریان می یابد.
* خنک شدن کمک فنر پس از پایان کار،هنگامی که روغن در محفظه کار منقبض می شود،هوا از شکاف رینگ راهنمای میله پیستون به محفظه کار نفوذ می کند.
اگر تدابیری برای جلوگیری از راه یافتن و انباشتن هوا به محفظه کار کمک فنر نیاندیشیم،در آنجا بالشتک هوا به وجود می آید و در نتیجه بویژه در دمای کم کارکرد،سروصدای ناهنجاری بروز می کند.این پدیده را نقص بیکاری می نامند.
از این رو باید با طراحی مناسب از فرار هوا پس از چند کورس پیستون اطمینان یافت.فرار هوا معمولاً از شکاف رینگ بین میله پیستون و راهنمای میله پیستون انجام می گیرد.با به کارگیری روشهایی در شیرزیرین برای هواگیری مانند شیر قطع ارتباط،از پایین آمدن سطح روغن براثر فشار ایستایی جلوگیری می کنند.در استفاده از این روش باید برای جبران حجم روغنی که به خاطر خنک شدن منقبض شده است،معادل آن حجم را به محفظه کار اضافه کرد،(شکل 3-1-1 راببینید).
شرکت بوگه، رینگ مخروطی 11 و چندین راهگاه را، در قسمت بیرونی راهنمای میله پیستون طراحی کرده است که نسبت به یکدیگر به صورت قائم قرار گرفته اند(مجرای E و G)و یا این طرح مشکل یاد شده را حل کرده است،(شکل 2-4 را ببینید).رینگ 11،مخزن روغن R2 را می سازد که در هنگام خنک شدن کمک فنر،روغن از داخل آن به راهگاه های G و E راه می یابد.مزیت دیگر این طرح آن است که هوایی که بر اثر قرارگیری نادرست با آزمایش دستی کارکرد کمک فنر به داخ محفظه کار راه یافته است،به بیرون راه پیدا می کند.

شکل 2-4:مجموعه آب بندی میله پیستون کمک فنر دو جداره ساخت شرکت بوگه در تولید انبوه.کمک فنر به کمک لبه دار کردن جداره بیرونی 3 بر لبه U متعلق به راهنمای میله پیستون 8 بسته می شود.

راهگاههای E و G در این موارد به عمل هواگیری کمک فنر کمک می کند.رینگ مخروطی 11 از کف آلود شدن روغنی که از راهگاه E با فشارجریان می یابد و به لوله بیرونی 3 برخورد می کند،جلوگیری می کند.
در هنگام کشش،فشار زیاد دربالای پیستون،روغن را از شکاف S1 (بین میله پیستون و راهنما)و راهگاههای کناری E و G به محفظه بالا می مکد.مقدار اندکی روغن میله پیستون را روان می کند و در مخزن رزرو روغن R2 جمع می شود.سپس،از شکاف S2 (که بین رینگ مخروطی 11 و لوله بیرونی 3 ایجاد می شود)به محفظه تعادل فشار C باز می گردد.لوله بیرونی 3 در هنگام حرکت با جریان هوای بیرون خنک می شود.شکاف رینگ S1 و تعداد و اندازه راهگاه های عرضی G مانند روزنه ثابت جریان روغن است.بنابراین،سطح مقطع این راهگاه ها را باید هنگام تنظیم میرایی در نظر گرفت.
هنگامی که میله پیستون زیر فشار به پایین رانده می شود،محفظه کار پرفشار می شود.به این ترتیب،حتی در مرحله فشار،روغن از طریق رینگ S1 و راهگاههای EوG بافشار جریان می یابد.این روغن پس از بازگشت به لولهبیرونی 3،خنک می شود.

2-1-3- رینگ آب بند،میله پیستون با پیستون، راهنما
رینگ آب بند : شیوه تولید و ساخت کمک فنر دوجداره،بر خلاف نوع یک
جداره ، دشوار نیست . این کمک فنر،کوتاه تر از کمک فنر یک جداره است و در خودروی سواری،خانوادگی و باری کاربرد دارد.مزیت این کمک فنر،سادگی ساختار رینگ آب بند میله پیستون است.کارآیی رینگ های آب بند چند لبه ای در طی سالیان رسیده است و امروزه شرکت های بزرگ کمک فنرسازی،مانند دلکو،کلی و مونرو به تولید انبوه آنها می پردازند.(شکل های 2-5 و 2-6 را ببینید).
همان طور که در بالا یاد شد،مزیت بزرگ این رینگ های آب بند،ساختار ساده و دوام آنان است.رینگ آب بند بین راهنمای میله پیستون و یک کلاهک درپوش که به شکل هندسی آب بند منطبق شده است،قرار می گیرد.یک فنر مارپیچ استوانه ای یا مخروطی شکل پیش تنیدگی لازم را برای آب بندی مطلوب تامین می کند.
رینگ آب بند را معمولاً از جنس کائوچوی نیتریل پربونان1، والستومرفلور2،و ویتون3بر می گزیند تا در دمای زیاد به خوبی کار کنند.
نقطه ضعف این نوع رینگ،اصطکاک نسبتاً زیاد آن است.افزایش اصطکاک چسبشی رینگ در نقاط برگشت پیستون نیز،(شکل 2-6)در خوش سواری و صدای کارکرد اثرات منفی دارد
عمر مفید کمک فنر در درجه اول به آب بندی آن بستگی دارد ودوام آب بندی را کیفیت سطح میله پیستون تعیین می کند.بنابراین،سطح میله پیستون باید سخت باشد تا ذرات گرد و غبار نتوانند آن را بخراشند،باید در برابر خوردگی مقاوم باشد تا ازآسیب رسیدن به آب بند جلوگیری کند و برای کاهش اصطکاک باید صیقلی باشد .

شکل 2-5:رینگ آب بند چند لبه ای کمک فنر دوجداره بی فشار شرکت ساخت شرکت فرویدنبرگ4و گوتسه5 در حالت سوار شده.یک فنر مارپیچ پیش تنیدگی لازم را تامین می کند.نیروی فنر را با توجه به شکل و جنس رینگ آب بند بر می گزینند.نیروی فشاری که در جهت شعاعی (عرضی) به میله پیستون وارد می آید،در رینگ آب بند از جنس رینگ آب بند باز جنس پریونان حدود 130 نیوتن و در رینگ از جنس سیلیکون در حدود 58 نیوتن است.
شکل 2-6 :مقایسه اصطکاک بین رینگ آب بند چند لبه ای،یک لبه ای و دو لبه ای ساخت شرکت فرویدنیرگ،که در شرایط کارکرد زیراندازه گیری کرده اند:فشاردرونی:صفر اتمسفر،سرعت پیستون،5/2 میلیمتر بر ثانیه،کورس پیستون:75 میلیمتر،اعداد مثبت شده در نمودار،نیروی اصطکاک را درنقاط برگشت پیستون نشان می دهد.
برای ساخت میله پیستون در تولید انبوه کمک فنرها از فولاد آبداده C45K استفاده می کنند که دارای خصوصیات فیزیکی و استحکام شکست به شرح زیر است:
Rm=700-800N/mm2
Re=480N/mm2
As=14%
میله پیستون را به عمق 2/0 تا 5/0 میلیمتر سختکاری القایی می کنند،به گونه ای که حداقل به سختی سطحی برابر با 53 راکول برسد.سپس،برای دستیابی به شرایط آب بندی مطلوب،سطح آن نیز پرداخت (سنگزنی)می کنند و با کروم سخت به ضخامت 8 تا 10 میکرومتر می پوشانند و دوباره پرداخت می کنند.در نهایت سختی آن به حداقل 62 راکول می رسد.بیشینه زیری سطح آن در شرایط،حدود 2 میکرومتر است.
Rt=2umL
در انتهای درونی میله پیستون،پیستون میراکننده را نصب می کنند.شرکتهای آلمانی،پیستون میراکننده را از جنس آهن کلوخه شده6می سازند پیستون رابه همراه فنرهای شیر بر روی میله پیستون پیچ می کنند.

2-1-4- محفظه سیلندر،مخزن روغن،لوله محافظ
لوله سیلندر که مانند محفظه کار پیستون عمل می کند،از پایین به شیر زیرین و از بالا به راهنما میله پیستون تکیه می کنند.برای دستیابی به آب بندی مطلوب در نقاط تماس،باید شیوه مونتاژ و بستن کمک فنر،و انطباق مخزن روغن و لوله سیلندر به گونه ای باشد که پیش تنیدگی فشاری لازم در محل آب بند ایجاد شود.این پیش تنیدگی باید به گونه ای باشد که مقادیر بیشینه فشارهای درونی سیلندر تماس آب بند را جدا نکند.
شکل 2-7 :مقایسه زبری سطح جداره سیلندر کمک فنر.در شکل بالا وضعیت زبری سطح را در حالت نو و در شکل پایین زبری همان جداره سیلندر را پس ازساعات معین کارکرد می بینید.در اینجا از پیستون با پوشش تفلونی استفاده کرده اند.همان طور که در شکل می بینید،لوله سیلندر صافی سطح خوبی دارد که نتیجه آن کاهش اصطکاک در هنگام حرکت است.

برای کاهش اصطکاک پیستون و سایش آن،جداره داخلی سیلندر باید زبری سطح مناسبی داشته باشد.شکل 2-7 زبری سطح جداره سیلندر کمک فنر را در
حالت نو و پس از کارکرد مسافتی برابر با 10000 کیلومتر نشان می دهد.
سیلندر و مخزن روغن را از لوله های فولادی جوشکاری شده می سازند،اما لوله های محافظ را برای کاهش وزن مجموعه،از مواد مصنوعی و پلاستیکی می سازند.
وظیفه لوله محافظ،حفاظت از میله پیستون در برابر پرتاب سنگ،پاشش آب و جلوگیری از نفوذ گرد و غبار به داخل آب بند است.در مواردی که لوله محافظ علاوه بر وظایف یاد شده،وظایف ویژه دیگری نیز،داشته باشد،باید از لوله محافظ فولادی استفاده کرد.

2-1-5- کمک فنر برای موقعیت کاری دشوار،خودروی سواری
برخی از خودروسازان،خودروهایی را که به کشورهای گرمسیر یا بد آب و هوا صادر می کنند،به کمک فنرهایی با تحمل شرایط دشوار کاری مجهز می کنند.این کمک فنرها را به نام کمک فنر گرمسیری یا کمک فنر بد آب و هوایی می شناسند.این کمک فنرها در دو زمینه با دیگر کمک فنرهای معمول،متفاوت هستند:
* مخزن بزرگتر با گنجایش روغن بیشتر برای بهینه سازی انتقال گرما از سطح کمک فنر .
* استفاده از آب بند ویتون به جای آب بند متداول پربونان،این آب بند معمول،دمایی حدد 100 درجه سانتیگراد را تحمل می کند،اما از آب بند ویتون
می توان در دمای کاری 160 تا 220 درجه سانتیگراد نیز استفاده کرد.

2-1-6-روشهای تولید
برای کاهش هزینه ساخت،کمک فنر دوجداره را برای خودرو سواری و باری،به گونه ای طراحی می کنند که پس از مونتاژ و بستن کمک فنر،پیاده کردن آن امکان پذیر نیست به این ترتیب پس از خرابی این کمک فنر قابل تعمیر نیست.روشهای معمول بستن کمک فنر ،عبارتند از :
الف) برگرداندن جداره بیرونی 3 بر روی لبه U شکل راهنمای میله پیستون 8،(شکل 2-4).با این روش،آب بند 5 را در راهنمای میله پیستون نگه می دارند البته اگر بخواهیم برای اطمینان یک لاستیک ضربه گیر نگهدارنده داشته باشیم،حتماً به یک کلاهک محافظ نیاز است،(شکل 2-9)این موضوع نقطه ضعف بستن کمک فنر از روش یاد شده است.
ب)بستن مجموعه با لبه دار کردن لوله بیرونی 3 در چندین نقطه در محیط لوله،مزایا و معایب این روش حدوداً با روش الف یکسان است البته در این روش ساختار آب بندی کاملاً متفاوت است.
پ) جوش دادن لوله بیرونی 3 با یک کلاهک مسدود کننده برای جلوگیری از گرم شدن بیش از حد رینگ آب بند در این روش،باید قطعات در حال جوشکاری را به خوبی خنک کرد.مزیت بزرگ این طرح،امکان نصب ایستان فشار با طراحی مناسب کلاهک مسدود کننده است.
کمک فنر را با جوشکاری لوله بیرون به کفه از پایین می بندند.گاه،یک لوله نگهدارنده را با روش فشاری به کفه کمک فنر متصل می کنند،در این صورت نیاز به جوشکاری نیست.
در کمک فنر پرتوان و کمک فنر خودروی باری و مسابقه ای،از اتصالات پیچی استفاده می کنند،تا بتوان در صورت لزوم،این کمک فنرهای گران قیمت را تعمیر کرد و تنظیم آنها را به راحتی تغییر داد .
برای این که محفظه کار،هنگام اعمال فشارهای هیدرولیکی،از آب بندی خارج نشود،در تمام روش های بستن کمک فنر،باید قسمت داخلی قطعاتی مانند کفه کمک فنر،شیر زیرین،لوله فشار و راهنمای میله پیستون را به اندازه کافی پیش فشرده کرد.مخزن روغن در حالت ایستایی زیر پیش تنیدگی کشش قرار دارد.

2-2- کمک فنر دو جداره بافشار
2-2-1- کمک فنر دو جداره مجهز به بالشتک گاز
کمک فنر با بالشتک گاز یک نمونه ویژه از کمک فنر دو جداره است،که در شرکت بوگه و دلکو ساخته می شود.(شکل 2-8).کیسه نایلونی G را که در شکل می بینید،در داخل محفظه تعادل فشار c قرار می گیرد.این کیسه را با گاز سرد کننده خاصی به نام گاز فرئون 13 پر می کنند.تراکم پذیری آن جابه جایی روغن را هنگام رانده شدن میله پیستون،امکان پذیر می کند.فضایی را که خارج از این کیسه در داخل محفظه تعادل فشار باقی می ماند،از روغن پر می کنند.میله پیستون را کاملاً به سمت بالا می رانند،سپس فضای ایجاد شده درمحفظه فشار را پر می کنند.

شکل 2-8 :کمک فنر دوجداره ساخت شرکت بوگه با میرایی مستقل از راستای نصب،که به بالشتک گازی مجهز است.کمک فنر T27/32 و T40/50 از همین نوع هستند.حتی در شرایط دشوار کارکرد کمک فنر،روغن کف آلود نمی شود.هنگام سکون خودرو نیز،بالشتک گاز از پایین آمدن سطح روغن ذر مخزن جلوگیری می کند.

مشکلاتی که در ابتدا در دوام بالشتک گاز و نفوذ روغن به درون بالشتک وجود داشت،برطرف شده است و امروزه این نوع کمک فنر تمامی خواسته هایی را که از کمک فنر متداول خودروی سواری انتظار می رود،برآورده می کند.از آنجا که فشارگاز بالشتک نسبت به کمک فنر بافشارکمتر است،میرایی این کمک فنر نسبت به راستای نصب مستقل است که این مزیت بزرگی است.کمک فنر دو جداره را می توان حداکثر با زاویه جانبی 45 درجه (نصب کرد،ولی کمک فنر با بالشتک گاز را می توان با هر زوایه ای،حتی افقی،نصب کرد.
2-2-2- کمک فنر دو جداره بافشار
کمک فنر دوجداره بافشار به نام کمک فنر دوجداره گازی یا کمک فنر کم فشار نیز شناخته می شود،نمونه توسعه یافته و کاملتر کمک فنر دوجداره بی فشار است.مزایای کمک فنر یاد شده عبارتنداز:
* جلوگیری از کف آلود شدن روغن و اختلال در رفتار میرایی،(بخش
3-3-2 را ببینید).
* بهبود صدای کارکرد کمک فنر.
* جلوگیری از پایین آمدن سطح روغن در محفظه کار.
اختلاف کمک فنر دوجداره کم فشار با کمک فنر دوجداره بی فشار،در ساختار مجموعه آب بند راهنما،(شکل 2-9)و نیز،اعمال فشار گاز برابر با 4 تا 8 اتمسفر در محفظه تعادل فشار دربالای سطح روغن است.به این ترتیب،مزایای آن نسبت به کمک فنر یک جداره بافشار عبارتنداز:
* نیازی به تغییر طول کمک فنر نیست و در نتیجه کورس پیستون تغییر نمی کند،(بخش 4-1 را ببینید)
* مقدار نیروی رانده شدن میله پیستون کوچک است و در نتیجه ارتفاع خودرو بسیار کم تغییر می کند.
* هزینه ساخت کمک فنر کم است.
برای اطمینان از وجود فشارگاز معین درمحفظه تعادل فشار و کارکرد صحیح کمک فنر و میرایی مطلوب پس از پیمودن مسافت طولانی،از قفل گاز استفاده می کنند.قفل گاز اجازه می دهد که روغن به داخل محفظه تعادل فشار کمک فنر برگردد،ولی در خلاف جهت جریان،از فرار گاز جلوگیری می کند.در کنار این تدابیر،در کمک فنر بافشار از آب بند دو لبه ای استفاده می کنند.خاصیت این آب بند، اصطکاک اندک آن است که زیر فشار کارکرد فقط اندکی افزایش می یابد،(شکل 2-6 را ببینید).
برای جلوگیری از پایین آمدن سطح روغن در محفظه تعادل فشار،کافی است مساحت رینگ شکل محفظه تعادل فشار را بزرگتر از سطح مقطع محفظه کار انتخاب می کنیم.اغلب برای اطمینان بیشتر ،صفحه مخصوصی را بر شیرزیرین در نظر می گیرند.این صفحه را به نام صفحه قطع ارتباط می شناسند.

شکل 2-9:شرکت بوگه در کمک فنر دوجداره بافشار از مجموعه آب بند خاصی استفاده می کند که ساختار آن با دیگر مجموعه های آب بند متداول کمی متفاوت است.قفل گاز 3 که بین آب بند میله پیستون 1 و راهنمای 2 در نظر گرفته اند به همراه آب بند 4 در راهنمای کمک فنر،اجازه می دهد که روغن از محفظه کار 5 به محفظه تعادل فشار 6 برگردد،اما نمی گذارد که روغن درجهت مخالف جریان یابد.

2-3- کمک فنر یک جداره بافشار
برای ایجاد میرایی در تعلیق خودروی سواری،فقط از کمک فنر یک جداره بافشار استفاده می کنند.نمونه یک جداره بی فشار را فقط در لرزش گیر موتور به کار می برند.از آنجا که فشار موجود در کمک فنر یک جداره بافشار به مراتب بیشتر از کمک فنر دوجداره بافشاراست،لذا این گونه کمک فنر،کمک فنر پرفشار، نیز نامیده می شود.

2-3-1- ساختارو شیوه کارکرد
طراحی و ساخت کمک فنر دوجداره تلسکوپی در سال 1938 میلادی و کمک فنر یک جداره بافشار ده سال پس از آغاز شد.دانشمند فرانسوی به نام دکربن7 در آن زمان کمک فنری طراحی کرد که عمل میرایی را فقط با یک لوله انجام می داد.(شکل 2-10 را ببینید).شیوه کارکرد و ساختار کمک فنر یک جداره را در شکل 2-11 و 2-12 می بینید.در سیلندر11،محفظه کار 2 را،که حاوی روغن است،از محفظه کوچکتر گاز جدا می کند.از آنجا که گاز تراکم پذیر است،هنگام حرکت میله پیستون به بالا و پایین،جابه جایی روغن را به راحتی انجام می پذیرد.پیستون گاز در داخل لوله سیلندر به صورت شناور قراردارد و خود را با جابه جایی روغن سازگار می کند.پیستون گاز را با اورینگ 13 آب بندی می کنند.میله پیستون 8 به همراه پیستون 5،که در انتها آن قراردارد،در داخل محفظه کار جا به جا می شود.میله پیستون را به مجموعه آب بندی راهنما آب بندی می کنند.کمک فنر را نیز با همین مجموعه آب بندی می بندند.ایجاد میرایی کشش و فشار به کمک شیرهای 6و7،که روی پیستون قراردارند،صورت می پذیرد.در کمک فنر یک جداره،شیرزیرین وجود ندارد.کمک فنر را با مفصل های چشمی 9 و 10 به شاسی متصل می کنند.به خاطر جداکردن کامل روغن از گاز،می توان کمک فنر را درهر راستای دلخواه در مجموعه تعلیق قرارداد.حتی میله پیستون را می توان به سمت بالا یا پایین قرارداد.هنگام بازشدن چرخ،روغن از شیر مرحله کشش 6 از بالای محفظه کار به محفظه پایین آن 2 جریان می یابد.فشارگاز در محفظه 3،پیستون گاز را به بالا می راند و به این ترتیب حجم روغنی که بر اثر حرکت میله پیستون جابه جا شده است،جبران می شود.هنگام جمع شدن چرخ،شیر مرحله فشار 7 فعال می شود.در این صورت،بر اثر حجم روغنی که میله پیستون جابه جا می کند،پیستون گاز به پایین می رود.تمام سطح پیستون گاز در ایجاد نیروی میرایی فشار موثر است.اگر فشار ایجاد شده بر پیستون (فشار میرایی)از فشار دورن محفظه گاز فراتر رود،پیستون گاز سریعتر از معمول پایین می آید.در این صورت فشاردر شیر مرحله فشار بیشتر می شود.اگر قطر پیستون برابر با 36 میلیمتر باشد،برای ایجاد فشار لازم،نیرویی برابر با 8/2 کیلونیوتن و اگر قطر پیستون برابر با 46 میلیمتر باشد نیرویی برابر با 6/4 کیلونیوتن لازم است.
شکل 2-10:ساختار یک کمک فنریک جداره با فشار و یا پیستون گاز.
شکل 2-11 نمایش یک کمک فنر یک جداره با فشار،با پیستون گاز که توسط دانشمند معروف فرانسوی دکربن طراحی کرده است.پیستون گاز 1 روغن و گاز را کاملاً از یکدیگر جدا می کند.هنگام جمع و باز شدن کمک فنر،با جابه جا شدن سطح روغن در لوله سیلندر11،این پیستون نیز به پایین و بالا حرکت می کند.با قراردادن محفظه 2و3 در پشت یکدیگر طول مرده کمک فنر Lfix افزایش می یابند.

شکل 2-12 : کمک فنر یک جداره بافشار،ساخت شرکت بوگه.این کمک فنر در هر دو انتها اتصالات چشمی دارد،(قطعات 9و10در شکل).مجموعه آب بند راهنمای 12،رینگ آب بند پیش از آن و پیستون گاز 1 که گود طراحی شده است(قطعه شماره 1)را در شکل می بینید.با این روش،فضای لازم برای حرکت مهره قفلی و پیستون،هنگام فشرده شدن کمک فنر ایجاد می شود.در کمک فنرهای ساخت شرکت فیشتل و ساکس و بیلشتاین لوله سیلندر 11 را با روش پرسکاری سرد به مجموعه متصل می کنند،در حالی که این کمک فنر (ساخت شرکت بوگه)لوله سیلندر 11 را به کفه ضخیم زیرین جوشکاری کرده اند.

شکل 2-13 : مجموعه آب بندی میله پیستون ساخت شرکت بیلشتاین.که برای کارکرد در دمای 40- تا 200 درجه سانتیگراد طراحی کرده اند.راهنمای میله پیستون 1 یک سوراخ سختکاری دارد که از جنس آلومنیوم کلوخه ای است(مثلاً AlMgSilF28).قطر بیرونی میله پیستون 9 برابر با و قطر سوراخ است.این تلرانس ها مطابق با استاندارد ISO D7/h7 است. به این ترتیب لقی مجاز طبق استاندارد یاد شده بین 5/0 و 9/0 میلیمتر می شود.

2-3-2-رینگ آب بند،میله پیستون،راهنما
برای مدتی طولانی مشکل اصلی کمک فنر یک جداره،آب بندی میله پیستون بود.زیرا در حالت ایستایی،همان فشار گاز که زیر پیستون گاز است به روغن نیز وارد می شود،(شکل 2-12 را ببینید)و به دور میله پیستون منتقل می شود.در نتیجه سال ها تحقیقات،روش های تولید و به کارگیری مواد پلاستیکی مدرن،سازندگان توانسته اند به مجموعه آب بندی دست یابند که از لحاظ دوام،خواسته های طراحی امروزه را برآورده کند و به این ترتیب مشکل اصلی کمک فنر یک جداره – یعنی از حالت آب بندی خارج شدن زود هنگام آب بند-را برطرف کرده اند،(شکل 2-13 را ببینید).
برخلاف کمک فنر دوجداره،در این طرح،از یک راهنمای میله پیستون که قابل تفکیک است و رینگ ضامن فشار 2 را نگه می دارد،برای بستن کمک فنر استفاده می شود.راهنمای میله پیستون زیر فشار داخلی روغن،تا رینگ ضامن دومی 3 به پایین فشرده می شود و به این ترتیب رینگ 2 در داخل شیار لوله 4 قرار می گیرد.
پس ازبرداشتن فشار روغن،راهنما،میله پیستون رابه رینگ 2 می فشرد،آب بندی مجموعه نسبت به بیرون برعهده اورینگ 5 و وظیفه آب بندی مجموعه نسبت به میله پیستون بر عهده قطعه 6 است.فلانچ در داخل فرورفتگی و راهنمای 1 و گلویی در درون صفحه پربونان 7 قرار می گیرد.فشار داخلی و لهیدگی،که بر صفحه انتهایی 8 وارد می شوند، گلویی آب بند را نسبت به میله پیستون 9 می فشرد.هرچه دمای روغن درحین کارکرد بیشتر شود،فشار داخلی افزایش می یابد و به این ترتیب آب بند بیشتر و شدیدتر فشرده می شود.اگر کمک فنر به ضربه گیر کشش مجهز باشد،هنگام بازشدن چرخ (ضربه گیر کشش)به صفحه 8 برخورد می کند.

شکل 2-14 : منحنی تغییر فشار درونی در محفظه کار کمک فنر نسبت به تغییر نیروی میرایی در جهت کشش و فشار.این تغییرات برای سیستمهای میرایی مختلف و نیز ابعاد هندسی متفاوت محاسبه شده است.1- کمک فنر دوجداره بی فشار،قطر پیستون برابر با 27 میلیمتر.2- کمک فنر دوجداره بی فشار،قطر پیستون برابر با 32 میلمیتر. 3- کمک فنر یک جداره بافشار،قطر پیستون برابر با 36 میلمیتر. 4-کمک فنر یک جداره بافشار،قطر پیستون برابر با 46 میلیمتر. در هر دو کمک فنر دوجداره،میله پیستون به قطر 11 میلیمتر فقط نیروی میرایی در جهت فشار را تنظیم و کنترل می کند،(از این رو رفتار میرایی آنها شدیداً افزاینده است که در نمودارهای خطی یک و دو می بینید).در اینجا،تعبیه شیر مرحله فشار بر روی پیستون نیز امکان پذیر است،(شکل 3-12 راببینید).به علت وجود پیش فشار بیشتر از 25 اتمسفر در کمک فنر یک جداره بافشار،نمودار مربوط (نمودار 3و4)در ارتفاع بالاتری از مبداء،محور عمودی را قطع می کند وبه همین دلیل محور عمودی را در عددی مثبت قطع می کند.

در کمک فنر یک جداره بافشار،علاوه بردقت ابعاد و تلرانس هندسی آب بند 6،کیفیت این مقدار برای آب بندی مطلوب پیستون لازم است.

2-3-3-محاسن و معایب
محاسن کمک فنر یک جداره بافشار به شرح زیر است:
* خنک کاری مطلوب لوله سیلندر 11 که در تماس مستقیم با جریان هوای محیط قرار دارد،(شکل 2-12).
* به علت عدم وجود محفظه تعادل فشار در مقایسه با دیگر کمک فنرها،می توان با قطر بیرونی مشابه،قطر پیستون را بزرگتر در نظر گرفت(مثلاً 36 میلیمتر به جای 27 میلیمتر.در نتیجه فشارداخلی سیلندر کمترمی شود،(شکل 2-14 را ببینید).
* به خاطر فشار داخلی،روغن کف آلود نمی شود.در نتیجه،میرایی مناسب،حتی در تحریک ناچیز و فرکانس زیاد تضمین می شود.
* به دلیل وجود پیستون گاز،راستای نصب دلخواه است.
* حتی پس از مدت طولانی ساکن بودن خودرو،سطح روغن در سیلندر پایین نمی آید و در نتیجه پدیده نامطلوب نقص بیکاری بروز نمی کند.
البته در کنار این مزایا،معایبی نیز وجود دارد که عبارتنداز:
* هزینه بیشتر به دلیل دقت بیشتر در هنگام تولید و ساخت،مونتاژ پیچیده و نیز دشواری آب بندی گاز.
* نیاز به فضای بیشتر برای نصب کمک فنر به علت طول مرده بلندتر.
* در هنگام نشتی روغن،پیستون گازدر جهت پیستون کمک فنر حرکت می کند.در این صورت،در حالت کاملاً فشرده،پس از مصرف روغن رزرو،ممکن است پیستون گاز به پیستون روغن برخورد کند.
در ضمن،نیروی رانده شدن میله پیستون FKA بر اثر فشارداخلی،دمای بیشتر افزایش می یابد.(مقدار نیروی یاد شده در دمای متعارف 20 درجه سانتیگراد برابر با 190 تا 250 نیوتن است).اگر فنربندی تعلیق نرم باشد،بدنه تا 20 میلیمتر از جای خود بلند می شود،در نتیجه،اگر کمک فنر دوجداره بی فشار را با کمک فنر یک جداره بافشار عوض کنند،جا به جایی فنر هنگام کشش کاهش می یابد و مرکز ثقل بدنه بالا می رود.البته اگر کارخانه کمک فنر یاد شده را برای تولید انبوه انتخاب کند، این نقص ها با طراحی کوتاه تر طول کمک فنر برطرف می شوند.

3-1-نیروی هیدورلیکی میراکننده
3-1-1-منحنی مشخصه کمک فنر
نیروی فنر تابعی از جابه جایی چرخ است.اما نیروی میرایی به سرعت آن بستگی دارد.منظوراز سرعت،سرعت نسبی اتصالات بالا و پایین هنگام جمع و بازشدن کمک فنر است.اگر نیروی ایستایی FF به یک فنر اعمال شود،فنر تا اندازه معینی طبق تساوی زیر جابه جا می شود:
(3-1)
ضریب CF نمایانگر سختی فنر است.فنر انرژی را ذخیره می کند و در هنگامی که برای ایمنی حرکت مناسب نیست،آن را به سیستم باز می گرداند.اگر به یک کمک فنر،نیروی ثابت اعمال شود،کمک فنر با سرعت ثابت در کورس خود باز یا بسته می شود.تساویی که بین نیروی میرایی FD و سرعت VD وجود دارد،به شرح زیراست:
(3-2) در این تساوی KD ضریب میرایی و n نمای میرایی است.کارمکانیکی حاصل از جابه جایی کمک فنر به گرما تبدیل می شود و از بین می رود.نمودارهای حاصل از نتایج آزمایش کمک فنر،تغییرات نیروی میرایی را برحسب جا به جایی در گامهای ثابت سرعت نشان می دهد،(در اینجا سرعت میرایی با تغییر دور دستگاه می شود،بخش 1-2-2 را ببینید).مساحت نمودار نـمایانگر کـار انـجـام شـده درهر
کورس کمک فنر است.
برای دستیابی به منحنی مشخصه کمک فنر،یعنی منحنی نیرو-سرعت،نیروی میرایی بیشینه FAE و سرعت متناظر پیستون را از نمودار تغییرات نیرو- جا به جایی و می خوانند و در منحنی نیرو به سرعت در سرعت متناظر ثبت می کنند، (شکل 3-1).برای تعیین منحنی در اولین مرتبه،نیروی میرایی بیشینه را از 6 نمودار،به منحنی مشخصه انتقال می دهند.آزمایش کمک فنر،مطابق توضیحات بخش 1-2-2- است. هنگام کنترل کمک فنر در تولید انبوه،برای صرفه جویی در وقت آزمایش،فقط به اندازه گیری دو یا سه نقطه در منحنی مشخصه اکتفا می کنند.
شکل ظاهری منحنی مشخصه کمک فنر و منحنی سختی فنر شباهت فراوانی به یکدیگر دارند،(شکل 3-2 را ببینید).از این رو،برای شناسایی بهتر مشخصه کمک فنر،نیروی میرایی کشش را در جهت مثبت و نیروی میرایی فشار را در جهت منفی نشان می دهند.بنابراین،نیروی میرایی کشش در ناحیه اول مختصاتی و نیروی میرایی فشار در ناحیه سوم مختصاتی رسم می شوند .
در کمک فنر یک جداره بافشار و کمک فنر،دوجداره بافشار،براثر وجود فشار در محفظه گاز،نیرویی به نام نیروی رانده شدن میله پیستون FKA بر میله پیستون وارد می شود که به محل قرارگیری میله پیستون هنگام آزمایش بستگی دارد.درمنحنی نیرو- جابه جایی،خط مبنای کمک فنر بر اثر نیروی FKA به پایین (مرحله فشار)انتقال می یابد.
شکل 3-1:برای دستیابی به منحنی مشخصه کمک فنر،یعنی منحنی نیرو- سرعت،نیروی میرایی بیشینه کشش و فشار یعنی FAD را از منحنی نیرو- جابه جایی می خوانند و آنها را برحسب سرعت های متناظر در منحنی نیرو-سرعت ثبت می کنند.
شکل 3-2:در منحنی مشخصه فنر،تغییر نیرو برحسب نیوتن نسبت به جابه جایی برحسب میلیمتر ثبت می شود،اما منحنی مشخصه کمک فنر،تغییر نیروی میرایی برحسب سرعت حرکت پیستون را با واحد متر بر ثانیه نشان می دهد.اگر میرایی فشار در ناحیه سوم ترسیم نشده باشد،(مانند شکل بالا)،شکل ظاهری دو منحنی کشش و فشار به یکدیگر تشبیه است.

شکل 3-3:منحنی مشخصه کمک فنر با رفتاری خطی،دو نمودار چپ نسبت کشش به فشار برابر با 3 و در نمودار راست نسبت کشش به فشار برابر با 1 است.

شکل 3-4:در منحنی مشخصه کمک فنر بافشار،خط مبنای کمک فنر نسبت به محور افقی به اندازه FKA (یعنی نیروی رانده شدن میله پیستون)فاصله دارد.ضمناً هنگام فشرده شدن کمک فنر،بالشتک گاز پیش تنیدگی بیشتری پیدا می کند و برعکس،هنگام بازشدن کمک فنر،از پیش تنیدگی موجود کاسته می شود.به همین دلیل،خط مبنای کمک فنر خمیدگی پیدا می کند.هنگام خواندن نیروی میرایی برای دستیابی به منحنی مشخصه،خط بر مبنای کمک فنر را بر روی دستگاه اندازه گیری با جبران نیروی FKA بر محور افقی منطبق می کنند.

این نیرو،نیروی میرایی را نیز از نقطه مرگ بالا به پایین می افزاید،(شکل 3-4 را ببینید).فاصله خط مبنای کمک فنر با محور افقی را می توان با دستگاه اندازه گیری الکترونیکی جبران کرد و آن را تصحیح کرد.خمیدگی خط مبنای کمک فنر،در اندازه نیروی میرایی کشش و فشار FA,E اثر کمی دارد،زیرا این نیروها را در وسط کورس پیستون می خوانند.
به این ترتیب با داشتن منحنی مشخصه نیرو- سرعت نمی توان پی برد که نمودار متعلق به کمک فنر بی فشار با کمک فنر با فشار است.البته یک فرد با تجربه می تواند از روی نحوه تغییر میرایی،به شیوه کارکرد و شناسایی سیستم شیرهای روغن دست یابد،(بخش 3-1-2 راببینید).
همچنین،از منحنی مشخصه میرایی نمی توان به اندازه اصطکاک درونی کمک فنر پی برد.برای دستیابی به اندازه اصطکاک سیستم،علاوه بر یافتن نیروی میرایی،ضروری است که کمک فنر را در سرعت بسیار کم پیستون آزمایش کرد ، (بخش 3-2 را ببینید).در نتیجه منحنی تغییر میرایی نیز متفاوت است.

3-1-2- میرایی کاهنده،افزاینده و خطی
شکل منحنی مشخصه و نمودار نیرو- جابه جایی مستقیماً به یکدیگر بستگی دارند.نمونه ای از منحنی کاهنده میرایی را در شکل 3-1 می بینید.در این شکل،مساحت نمودار نیرو-جابه جایی بزرگ است و در نتیجه،میانگین نیروی میرایی بیشتر ازسایر منحنی ها است،(شکل 3-14 را ببینید.)برای مقایسه بهتردر پایین شکل 3-5 منحنی میرایی افزاینده را نیز می بیند.نیروی میرایی تابع نمایی ازسرعت است.منحنی سرعت – نیرو در پایین شکل در کنار منحنی نیرو- جابه جایی رسم شده است.
منحنی میرایی با رفتار کاهنده این ویژگی را دارد که در جابه جایی های اندک چرخ و در سرعت کم پیستون،نیروی میرایی زیادی ایجاد می کند،عیب این ویژگی این است که فنربندی به جابه جایی ها و ناهمواریهای جاده پاسخ مطلوب نمی دهد.مزیت میرایی کاهنده،ایجاد پایداری غلتشی هنگام تغییر مسیر و گردش خودرو در سر پیچ است.بدنه به آهستگی شیب پیدا می کند و ارتعاشات آن حول محور افقی در مقایسه با میرایی افزاینده کمتر است.این رفتار در تمایل خودرو به سرزنی نیز رخ می دهد.هنگام ترمزگیری ناگهانی،سرزنی و پایین رفتن جلوی خودرو چندان مطلوب نیست.ازآنجا که ایستان،اندازه نیروی بیشینه میرایی را که به بدنه محور خودرو وارد می شود،محدود می کند،کافی است که منحنی میرایی در سرعت زیاد پیستون،به آهستگی افزایش یابد.اگر در یک خودرو که شاسی و تعلیق آن را از نظر استحکام برای کمک فنری با رفتار کاهنده طراحی کرده اند،از کمک فنری با رفتار افزاینده استفاده شود،هنگام کارکرد ترک و شکست در شاسی و قطعات تعلیق ایجاد می شود.
شکل 3-5:منحنی مشخصه کمک فنر می تواند رفتاری افزاینده (شکل بالا)،خطی (شکل میانی)یا کاهنده(شکل پایین)داشته باشد.منحنی مشخصه میرایی و نیرو جابه جایی مستقیماً به یکدیگر وابسته هستند.نمودار منحنی افزاینده،کمترین مساحت و در نتیجه کمترین مقدار میانگین میرایی را دارد.بیشترین میانگین نیروی میرایی متعلق به منحنی کاهنده است.منحنی تغییر میرایی را با تساوی زیر تخمین می زنند:FD=KD.
اما میرایی افزاینده دارای این مزیت است که نیروی میرایی در سرعت کم،کوچک و ناچیز است و در نتیجه خوش سواری خودرو در ناهمواریهای کوچک مطلوبتر است.افزایش نیروی میرایی به شکل افزاینده در سرعت زیاد پیستون،افزایش ضریب میرایی،یعنی KD و در نتیجه بزرگ شدن میرایی بدنه و تعلیق را به دنبال دارد،(ضرایب Dwv و Duv در تساوی 3-5 و 4-7 ،بخش 3-1-5 را ببینید).افزایش میرایی محور از پریدن چرخها جلوگیری می کند و در نتیجه،هنگام عبور از جاده ناهموار،تماس جاده و چرخ را همواره برقرار می سازد.نمودار نیرو-جابه جایی در میرایی افزاینده،نسبتاً تیز است،یعنی مساحت کمتری دارد و به این ترتیب در مقایسه با نیروی میرایی بیشینه،میانگین میرایی کمتری ایجاد می کند.
شیرهای میرایی پیشرفته و کارآمد،امروزه دستیابی به منحنی مشخصه دلخواه و تنظیم میرایی مورد نظر را امکان پذیر می سازند.نمودارهای میرایی دیگر به ندرت صرفاً افزاینده،خطی یا کاهنده هستند.با ترکیب مقاطع گلویی مختلف و اثر متقابل آنها،رفتار میرایی در بازه های سرعت متفاوت می شود.یعنی نمای میرایی تابعی از سرعت پیستون است،(n=f(VD)).برای دقت بیشتر،بهتر است از دو طرف معادله لگاریتم بگیریم،(تساوی 3-2 را ببینید).
(3-3) log FD=log KD + n.log VD
به این ترتیب با انتقال میرایی و رسم منحنی در محور دو لگاریتمی،یک خط داریم.ضریب زاویه این خط بیانگر نمای افزاینده یا کاهنده میرایی است،(شکل 3-6 را ببینید).در مثال انتخاب شده،میرایی افزاینده در محدوده میان بر و بار کامل،نیز رفتار کاهنده میرایی در بازه سرعت بین 3/0 تا 7/0 متر بر ثانیه را می بینید.

3-1-3- نسبت کشش به فشار
در بخش 3-1-6 برای محاسبه و تعیین ضریب میرایی KD فرض بر آن است که نیروی میرایی،میانگین نیروی میرایی در جهت کشش و فشاراست،یعنی
(3-19)
این فرض در محاسبات ریاضی با تقریب خوب و دقت مناسب قابل قبول است.
با فرض این که مقدار میرایی کل ثابت و برابر با مجموع میرایی کشش و فشار باشد،یعنی FA+FE=cont. نسبت کشش به فشار آن برابر با یک باشد،نوسانات محور را سریعتر جذب و مسیرا می کند،(شکل 3-7 وشکل راست شکل 3-3 را ببینید).اگر نیروی میرایی فشار نسبتاً بزرگ باشد،جابه جایی چرخ اندک می شود و به این ترتیب انرژی ذخیره شده در فنر محدود می شود.شکل 3-8 نشان می دهد که چگونه با افزایش میرایی فشار،نوسان بار چرخ کاهش می یابد و به این ترتیب تماس ممتد بین چرخ و جاده امکان پذیر می شود.البته عیب افزایش میرایی فشار،کاهش خوش سواری وسخت تر بودن لغزش چرخها است.از این رو،مرسوم است که نسبت کشش به فشار iAEدر محور جلو و عقب را به شرح زیر برگزینند.
iAE برای محور جلو 2 تا 5،برای محور عقب 5/1 تا 4.
شکل 3-6:منحنی مشخصه کمک فنر برای میرایی مرحله کشش درمحور عقب خودروی اپل امگا.از شکل سمت راست،که در محور دو لگاریتمی رسم شده است،می توان پی برد که منحنی در کجا رفتار افزاینده و در کجا رفتار کاهنده دارد.
شکل 3-7:منحن نیرو – جابه جای یک کمک فنر با نسبت کشش به فشار برابر با یک،(نیروی مساوی در کشش وفشار در سرعت مساوی،شکل 3-3 را ببینید).
فنربندی محور جلو میزان خوش سواری را تعیین می کند،(از این رو میرایی فشار آن کمتر است).اما محور عقب باید دارای فنربندی و تعلیقی باشد که بتواند نوسان بار چرخ را بکاهد.
شکل 3-8:اگر در حالتی که فقط میرایی کشش داریم و میرایی فشار صفر است،نوسانات بار چرخ را صددرصد فرض کنیم،هنگام نصب کمک فنر با نسبت کشش به فشار برابر با یک،نوسانات بار چرخ به 80 درصد کاهش می یابد.این اعداد نتیجه محاسبات و تحقیقات انجام شده است.در محور افقی نسبت کشش به مجموع کشش وفشار درج شده است.هنگامی که نسبت کشش به فشار برابر با یک باشد،نسبت یاد شده برابر 5/0 است،(نقطه کمینه منحنی).

البته،اگر نیروی میرایی فشار را بیش از حد در اتصالات کمک فنر وجود دارد.اندازه نیروی میرایی فشار به ساختار کمک فنر و رفتار شیرها بستگی دارد.همان گونه که در بخش های 3-3 و 3-4 گفتیم،افزایش میرایی فشار بیش از حد معینی در کمک فنر دوجداره،با دشواریهای زیادی همراه است.شکل 3-12 ساختارشیر روغن در مرحله فشار را که برای دستیابی به مقادیر بیشینه میرایی لازم است،نشان می دهد،(بخش 3-5 را ببینید).در کمک فنر دو جداره بافشار نیز برای افزایش نیروی میرایی در جهت فشار محدودیت هایی وجود دارد،زیرا فشار مخزن روغن را نمی توان نامحدود افزایش داد.برخلاف کمک فنر دوجداره بافشار،سیستم کمک فنر یک جداره بافشارمشکلی ایجاد نمی کند،(بخش 3-5 را ببینید).البته در کمک فنر یک جداره بافشار اندازه نیروهای میرایی به مقدار فشار گاز بستگی دارد.
3-1-4-شیوه انتخاب و نوع فنربندی
شرکت های خودروساز مهم در آلمان مانندب.ام.و، اپل و فورد و دیگر شرکت ها،برای خوش فرمانی و خوش سواری علاوه بر نمونه های متداول از کمک فنر سری S که سخت تر هستند،استفاده می کنند.البته این کمک فنر را نباید با سری R که سخت تر از سری S است و برای خودروی مسابقه ای طراحی شده است،اشتباه گرفت.همه این کمک فنرها به گونه ای طراحی شده اند که هنگام جمع و بازشدن سخت هستند و جا به جایی های کوچکی دارند.این کمک فنرها شیب غلتش بدنه را هنگام حرکت بر سر پیچها می کاهند و در نتیجه،از توزیع نامناسب نیرو بر چرخها جلوگیری می کنند . البته باید دانست که کمک فنر را در کدام فنربندی،نصب می کنند.از آنجا که سطح خودروی مسابقه ای معمولاًپایین است،از فنرهای سخت تر استفاده می شود که طول کوتاهتری دارند.
بنابراین برای رسیدن به هدف یادشده،معمولاً طول کمک فنر را نیز کوتاه در نظر می گیرند.هنگام تعویض یک کمک فنر با کمک فنر سخت تر باید به ساختار کمک فنر نیز دقت کرد.اگر از کمک فنر یک جداره استفاده می شود،مستقل از سختی میرایی،سطح خودرو بالاتر می رود.مگر این که با استفاده از فنرهای کوتاه،نیروی رانده شدن میله پیستون را متعادل کنند.

شکل 3-9:منحنی مشخصه میرایی کمک فنر محور عقب خودروی اپل کادت و خودروی مسابقه ای.در اینجا علاوه بر میرایی،سختی مجموعه فنرهای کوتاه تنظیم شده است .

البته باید هنگام این تغییر به بلندترین طول کمک فنر L3 دقت کرد.طول فنر باید به گونه ای باشد که هنگامی که کمک فنر کاملاً باز می شود،فنر هنوز پیش تنیدگی داشته باشد.
شکل 3-9 منحنی مشخصه کمک فنر محور عقب خودروی اپل کادت را با مشخصات زیر نشان می دهد:

تنظیم کمک فنر
سختی فنر(اصلی- بیشینه)،
نیوتن بر میلیمتر
معمولی = N
24-55
مسابقه ای = GT
52-30
مسابقه با فشار =Gsi
40-65
رالی =R
50-109

3-1-5- محاسبه نسبت میرایی کل خودرو محور چرخها
در رفتار ارتعاشی خودرو،کمک فنر وظیفه مهمی دارد.نیروی میرایی Fd نیز اهمیت زیادی دارد.کمک فنر این نیروی میرایی رادر سرعت نسبی معین ایجاد می کند،که نهایتاً به نقطه تماس چرخ منتقل می شود.اثر میرایی محور جلو و عقب با یکدیگر متفاوت هستند.برای راحتی در این فصل از اندیس v برای محور جلو و اندیس h برای محور عقب استفاده می کنیم.به این ترتیب برای ضریب میرایی داریم:
(3-3)
با استفاده از تساوی بالا،نسبت میرایی بدنه Dwv به شرح زیر است:
(3-5)
نسبت میرایی،عددی بی بعد است زیرا:

سختی فنر تعلیق یعنیCv برحسب نیوتن بر متر است.مقدار 0.5mwv عکس العمل وزن خودرو بر یک طرف محوراست.
(3-6)
جرم فنربندی نشده خودرو Muv (یعنی جرم کامل محور جلو)را باید از بار محور کم کرد . نسبت میرایی محور Duv را نیز با استفاده ضریب میرایی کمک فنر Kd محاسبه می کنند،تنها با این تفاوت که در اینجا نیمی از جرم فنربندی شده محور 0.5mwv و سختی لاستیک CR را نیز در محاسبات،وارد می کنند.
(3-7)
سختی پلاستیک CR به فشار هوا و عوامل متعدد دیگری ، بستگی دارد.مقدار سختی لاستیک به طور کلی در بازه ای بین تا نیوتن بر متر است.

3-1-6- میرایی موثر در نقطه تماس چرخ
ضریب میرایی موثر به محل نقطه تماس چرخ بستگی دارد.در سیستم تعلیق مستقل،کمک فنر را در محلی از تعلیق می بندند که سرعت کمتری نسبت به نقطه تماس چرخ دارد.از این رو کمک فنر باید با سرعت نسبی کمتر،نیروی بیشتری اعمال کند.به همین دلیل در محاسبات میرایی خودرو،از بزرگنمایی میرایی iD استفاده
می کنند .
اگر کمک فنر در یک سیستم تعلیق دو جناغی کار کند(شکل 3-10)،علاوه بر طول ، فاصله اتصال کمک فنر از محور دورن داخلی یعنی ، نیز در محاسبه بزرگنمایی میرایی iD تاثیردارد.بزرگنمایی میرایی iD به زاویه انحراف کمک فنر (یعنی زاویه ای که محور طولی کمک فنر با خط قائم می سازد)وابسته است.
(3-8)
اگر کمک فنر به بند پایین بسته شود،طول GD در محاسبه به کارمی آید.
در سیستمهای تعلیقی که سازه کمک فنر و مجموعه فنر- کمک فنر،چرخ را نیز راهنمایی می کنند،زاویه محور فرمان گیری چره نیز بزرگنمایی میرایی اثر دارد.
(3-9) همان گونه که در شکل 3-11 می بینید،اگر مفصل راهنمای G بیرون تر از امتداد کمک فنر باشد،بزرگنمایی میرایی iD به شرح زیر است:
(3-10)
شکل 3-10:سیستم تعلیق دو جناغی.نیروی میرایی موثر بر نقطه تماس چرخ،علاوه بر تنظیم درونی کمک فنر به بزرگنمایی iD یعنی نیز بستگی دارد.
شکل 3-11:برای کاهش شعاع خراش rs ، مفصل گویی G را به چرخ نزدیک می کنند ، بنابراین زاویه a یعنی زاویه بین محور طولی کمک فنر و خط GE پدید می آید . هنگامی که مجموعه فنر- کمک فنر علاوه بر میرایی،چرخها را نیز هدایت کند، زاویه a نیز باید در محاسبه iD منظور شود.

اگر کمک فنر را کاملاً عمودی ببندند و حرکت بدنه کاملاً موازی سطح جاده باشد ، آنگاه بزرگنمایی iD برابر یک است.با شیب دادن کمک فنر،این بزرگنمایی بسته به زاویه کمک فنر، تغییر می کند،که این تغییر مناسب نیست،(شکل 3-12).
(3-11)
اگردر فنربندی مرکب،فاصله کمک فنرها bD از عرض خودرو bh کمتر شود ،
بزرگنمایی میرایی غلتشی بیشتر می شود.در نتیجه،میرایی غلتش بدنه کاهش می یابد و رفتار خودرو هنگام عبور از جاده موج دار در حین غلتش نامطلوب می شود.
(3-12)
کمک فنرها را می توان به محور یا به پایین بندهای طولی خودرو متصل کرد،(شکل 3-13).در حالت دوم،فواصل a و b و نیز زاویه انحراف جانبی کمک
فنر از نمای جانبی در روابط مربوط برای محاسبه iD دیده می شوند.

شکل 3-12:اگر کمک فنر را کاملاً عمودی نبندند،بلکه با زاویه نسبت به خط قائم نصب کنند،هنگام جمع شدن کمک فنر این زاویه افزایش می یابد و در نتیجه،میرایی خودروی پربار نامطلوب می شود.تساویهای 3-11 تا 3-13 در بخش 3-1-6 این مطلب را نشان می دهند.ضمناً هر چه کمک فنر بیشتر در داخل قرارگیرد و فاصله آنها از هم کمتر باشد،کمتر می تواند جلوی نوسانات غلتشی خودرو را بگیرد.

شکل 3-13:اگر محور صلب خودرو با دو بند راهنمایی شود و کمک فنرها را بر بندها پایین نصب کنند،بزرگنمایی میرایی برابر است با: که در آن زاویه راستای کمک فنر با خط قائم است.
(3-13)
(3-14)
تساوی های 3-11 تا 3-14 را نمی توان در هر آرایش محور به کاربرد،زیرا در هر سیستم تعلیق روابط فرق می کند.پس از تعیین بزرگنمایی میرایی iD می توان با توجه به تعاریف موجود به روابط زیر دست یافت،در اینجا اندیس d برای چرخ و اندیس D برای کمک فنر استفاده می شود:
(3-15)

(3-16)
برای دستیابی به نتایجی نزدیک به حقیقت،باید اصطکاک موجود در مفصل بندها را منظور کرد،(بخش 3-2 را ببینید).متناظر با نیروی اصطکاک یعنی Fr ، ضریب میرایی
اصطکاک kdr را تعریف می کنیم.
شکل 3-14 : برای تعیین نسبت میرایی بدنه Dwn و محور Duv (ونیز ضرایب میرایی kd و kD )از حداکثر سرعت پیستون VD,max و نیروی بیشینه میرایی درجهت کشش و فشار یعنی FA و Fn در محاسبات استفاده می شود.نیروهای میرایی FA و Fn را می توان به راحتی از منحنی مشخصه کمک فنر،شکل مقابل اندازه گرفت.البته دراینجا شکل ظاهری نمودار آنچنان اهمیت ندارد،بلکه روش درست آن است که مساحت محصور داخل نمودار را اندازه می گیرند و برای محاسبه نیروی متوسط میرایی در سرعت متوسط پیستون،یعنی به کار می برند.
(3-17)
Fr نیروی اصطکاک معادل در نقطه تماس چرخ است.نیروی اصطکاک را عموماً برای کسل محور چرخ بیان می کنند،مثلاًFrg=200 N.اما مقداری که در محاسبات استفاده می شود،نیروی اصطکاک یک سمت محور است و نیمی از Frg است،یعنی .
با توجه به دور دستگاه nD (دور بر دقیقه)و کورس پیستون s (متر)می توان به سرعت پیستون VD ،حداکثر سرعت پیستون VD.max و سرعت متوسط VD,med دست یافت.روش ساده تر این است که عدد VD.max را با حداکثر سرعت میرایی که از نمودار 3-14 به دست می آید،مقایسه کنیم.داشتن ضریب میرایی kd و kD برای تعیین نیروی کمک فنر FD ضروری است.می توان با استفاده از نیروی میرایی کشش FA که کمک فنر هنگام باز شدن وارد می کند، و نیروی میرایی فشار FE که هنگام باز شدن وارد می کند، و نیروی میرایی فشار FE که هنگام جمع شدن وارد می کند،نیروی میرایی کل را به دست آورد.
شکل 3-15:برای محاسبه نیروی میرایی کشش وفشار،که به نقطه تماس چرخ و جاده انتقال می یابند،گام اول،تعیین نیروی میرایی موثر در نقطه تماس چرخ است،. گام دوم،تعیین سرعت معادل است که در آن نیروی میرایی ایجاد می شود،. در اینجا ضریب تبدیل میرایی VD به Vd ،بزرگنمایی میرایی iD است.
شکل3-16:در این شکل،منحنی مشخصه یک کمک فنر (ساخت کارخانه بوگه)را در کنار تغییرات میرایی در نقطه تماس چرخ می بینید،بزرگنمایی میرایی iD را در محاسبات 44/1 فرض کرده اند.
میانگین دو عدد مذکور اندازه تقریبی نیروی میرایی کل را با دقت کافی تعیین می کند.البته در اینجا،اثر پارامترهایی مانند نسب کشش به فشار و اثر قطر پیستون و گرم شدن روغن بر میرایی دیده نشده اند،به این ترتیب داریم:
(3-19)
با در نظر گرفتن نیروی اصطکاک Fr داریم:
(3-20)
با استفاده از تساوی زیر (3-21)می توان حداکثر سرعت پیستون را تعیین کرد:
(3-21)
اگردور دستگاه آزمایش کمک فنر nD برحسب دور در دقیقه بیان شود،تساوی آخر را،باید بر عدد 1000×60 تقسیم کرد:

اگر منحنی مشخصه کمک فنر در جهت کشش و فشار مشخص باشد،می توان میرایی موثر در نقطه تماس چرخ را با استفاده از بزرگنمایی میرایی iD در هر نقطه منحنی تعیین کرد.در شکل 3-15 روش این کار را می بینید . ابتدا در گام 1 نیروی میرایی موثر کشش و فشار با استفاده از بزرگنمایی میرایی iD>I محاسبه می شود و در گام 2 سرعت معادل درنقطه تماس چرخ Vd=Vd.id محاسبه می شود.شکل 3-16 منحنی مشخصه کمک فنر ساخت کارخانه بوگه آلمان را نشان می دهد که میرایی موثر آن از روش یاد شده به دست آمده است.
3-1-7-مثال عددی
برای نشان دادن اثر نامطلوب وزن زیاد جرم فنربندی شده بر میرایی،در اینجا نسبت های میرایی Dwh و Duh رابرای محور محرک عقب یک خودروی استاندارد را محاسبه کنیم.همان طور که در شکل 3-13 می بینید،کمک فنرها روی بندهای طولی پایینی تعلیق نصب شده اند.
داده های زیر مفروضند:با محور mh =500 کیلوگرم وزن محور muh=100 کیلوگرم؛ سختی فنر=Ch 18 نیوتن بر میلیمتر یا 18000 نیوتن بر متر؛ بزرگنمایی ID=2/1؛ سختی لاستیک CR =190 نیوتن بر میلیمتر.
مقادیر تنظیم دستگاه آزمایش کمک فنر عبارتنداز:کورس s=100 میلیمتر،دور nD =100 دور بر دقیقه؛ نیروی میرایی کشش FA =120 نیوتن؛نیروی میرایی فشار FE=400 نیوتن،نیروی اصطکاک Fr =50 نیوتن.
با داده های بالا نتایج زیر به دست می آید:
(3-22)
(3-23)

(3-4)
(3-6)
(3-7)

نتیجه به دست آمده برای Dwh کمی از محدوده مطلوب یعنی Dw=0.25-0.3 بزرگتر است.مقدار اصطکاک،نسبت میرایی Dwh را فقط به اندازه 8 درصد می افزاید . برای تضمین ایمنی حرکت،کمک فنر باید علاوه بر ایجاد میرایی مناسب برای بدنه،تماس جاده و چرخ را نیز کنترل کند.با جایگذاری تساوی های 3-5 و 3-7 می توان به تساویی بین ضرایب Dwh و Duh دست یافت.

در این مثال،محورمحرک عقب خودرو که وزن زیادی را تحمل می کند،میرایی کافی ندارد و به این ترتیب انتظار می رود که چرخها در جاده های ناهموار از جاده جدا شوند.اگر سیستم تعلیق چرخ سبک تر باشد،(مثلاً muh =50 کیلوگرم)مقدار نسبت میرایی بزرگتر می شود،یعنی Duh=0.229 ،که این مقدار برای میرایی کافی است.محاسبه Dwh و Duh فقط متعلیق به یک آزمایش معین کمک فنر با کورس یکصد میلی متر و دور یکصد دور بر دقیقه است.اگر منحنی مشخصه میرایی خطی نباشد،مقادیر Dwh و Duh می توانند بزرگتر یا کوچکتر از نقطه محاسبه شده باشند،(یعی در منحنی در بالا و پایین نقطه قرار گیرند).برعکس می توان از نسبت میرایی(مثلاً Duh=0.3)به تنظیم داده های کمک فنر (یعنی کورس و دور)دست یافت.در اینجا باید ابتدا نسبت میرایی کشش به فشار iAE را تعیین کرد ، (بخش 3-1-3 را ببینید).
(3-23)
اگر این تساوی را در تساوی 3-19 جایگزین کنیم،مقدارنسبت کشش به فشار به دست می آید.

البته باید گفت که اینگونه محاسبات فقط یک برآورد کلی و تخمینی برای مهندسین طراح و صنایع است و طبیعتاً نمی تواند جایگزین محاسبات طولانی تنظیم دقیق میرایی کمک فنر باشد.

3-2- میرایی اصطکاک
قدیمی ترین نوع اصطکاک برای میرایی نوسان بدنه و کنترل چرخ،اصطکاک کولمب است.حتی قبل از سال 1930 میلادی در فنربندی محور و چرخ خودرو و موتور سیکلت از لنت اصطکاک استفاده می کردند،که با یک فنر پیش تنیده می شد.این لنت ها در هنگام جمع و باز شدن چرخها به سطوح فولادی فشرده می شدند.شبیه این پدیده درفنرهای چند لایه ای تخت رخ می دهد.از این رو بافنرهای تخت ارتعاشات و نوسانات زودتر ازبین می روند.البته این عیب وجود دارد که فنربندی خودرو سخت می شود و خوش سواری آن کاهش می یابد. امروزه این اشکال به صورت خیلی خفیف تر در مفاصل تعلیق چرخ ها وجود دارد . برای هدایت چرخها جلو نیاز به مفاصل گویی و بندهای مفصل دار است،که یاتاقان های لاستیکی و فلزی دارند.در همه این اتصالات اصطکاک درونی وجود دارد .برای ارزیابی صحیح میرایی،باید میرایی اصطکاک را به نیروی میرایی کل نیز افزود.برای آنکه فنربندی درتحریک ناچیز جاده (جابه جایی اندک چرخ)نیز رفتار مطلوب و مناسبی داشته باشد،باید اصطکاک درونی کمک فنر تا جایی که می شود ناچیز باشد.
شکل 3-17:نمودارهای نیرو-جابه جایی و نیرو-سرعت برای میرایی اصطکاک در شرایط ایده آل.
شکل 3-18:نمودار اصطکاک یک کمک فنر دوجداره که در دستگاه آزمایش کمک فنر VDA در دوره های بیش از یک دور بر دقیقه نگاشته اند.عدم افزایش اصطکاک در نقاط برگشت نشانه وجود یک سیستم آب بندی خوب و مطلوب است،(شکل 2-8).

اصطکاک درونی کمک فنر بین اجزاء زیر به وجود می آید:
* میله پیستون و آب بند
* میله پیستون و راهنما
* پیستون و سیلندر
مقدار اصطکاک در کمک فنر دوجداره – که آب بندهای آن زیر هیچگونه فشار داخلی نیست- حدود 30 نیوتن(شکل 3-18)و در کمک فنر یک جداره بافشارتقریباً 50 است.شکل 3-17 منحنی نیرو – جابه جایی و نیرو-سرعت را برای میرایی اصطکاک در شرایط ایده آل نشان می دهد.در شکل 3-18 نمودار اصطکاک یک کمک فنر را که در دستگاه آزمایش کمک فنر VDA به دست آمده است،می بینید.معمولاً هنگام آزمایش مجموعه فنر-کمک فنر،بار جانبی نیز بر کمک فنر وارد می کنند و در نتیجه،تنش خمشی حاصل را نیز در محاسبات در نظر می گیرند،(شکل 3-19).
نیروی میرایی که در آزمایش کمک فنر وابسته به سرعت پیستون به وجود می آید،اصطکاک موجود در کمک فنر را نیز شامل می شود.نیروی اصطکاک موجود در یاتاقان های محور نیز به آن اضافه می شود.بنابراین مقدار میرایی واقعی در نقطه چرخ و جاده برآیند همه نیروهای یاد شده است،(تساوی 3-18 و 3-20 را دربخش 3-1-6 ببینید).اندازه نیروی میرایی کشش و فشار در کمک فنر،با افزایش سرعت پیستون بیشتر می شود،اما نیروی اصطکاک تقریباً تغییر نمی کند.بنابراین،اثر اصطکاک بر میرایی در سرعت زیاد ناچیز است،اما در جابه جایی اندک چرخ،اثرآن قابل چشم پوشی نیست،(شکل 3-20)
شکل3-19:برای دستیابی به شرایط واقعی حرکت خودرو،معمول است که نیروی اصطکاک را در سازه کمک فنر بر حسب کورس پیستون و با باز جانبی می گیرند.به همین دلیل،بار وارد بر بازوی اهرم را کم کم می افزایند.در شکل بالا،افزایش اصطکاک در نقاط برگشت پیستون (که با U نشان داده شده اند)و اصطکاک لغزشی G سازه کمک فنر با قطر پیستون 32 میلمیتر و قطر میله پیستون 22 میلیمتر،را می بینید،اصطکاک لغزشی سازه کمک فنر کوچکتراز اصطکاک درنقاط برگشت پیستون است.
شکل 3-20:برای رسیدن به میرایی حقیقی در کمک فنر،باید نیروی اصطکاک موجود در مفصل بندها را به میرایی هیدرولیکی افزود.

شکل3-20الف: منحنی مشخصه کمک فنر دوجداره بی فشار ساخت کارخانه دلکو با قطر پیستونی برابر با 24 میلیمتر.افزایش نیروی میرایی در دمای کم و شکست منحنی در دمای زیاد روغن را در شکل بالا می بینید.افزایش شدید نیروی میرایی در محدوده روزنه ثابت شیرها در دمای منفی سی درجه سانتیگراد و کاهش مجدد آن از سرعت 26/0 متر بر ثانیه پیستون بخوبی در شکل نمایان است،علت کاهش مجدد نیروی میرایی در سرعت زیاد،گرم شدن روغن در هنگام آزمایش کمک فنراست.
3-3- عوامل موثر بر میرایی
3-3-1- دما
گرانروی روغن کمک فنر با دما تغییر می کند.این تغییر،بر نیروی میرایی نیز کم و بیش تاثیر می گذارد.شکل 3-20 الف منحنی مشخصه یک کمک فنر دو جداره بی فشار ساخت کارخانه دلکو را در دماهای مختلف نشان می دهد.سخت شدن کمک فنر در دمای کم و نرم شدن آن در دمای زیاد در این نمودارها بخوبی دیده می شود.سخت شدن کمک فنر از راحتی و خوش سواری می کاهد و نرم شدن کمک فنر،نوسانات بدنه خودرو را می افزاید ونیز تماس بین چرخها را کم می کند.از آنجا که دو خواسته خوش سواری و ایمنی حرکت تا حدودی متضاد هستند،باید در هنگام طراحی کمک فنر،راه حلی سازشکارانه را برگزید.کمک فنر نوین با قابلیت تنظیم پذیری الکتریکی،که در بخش 4-1 بحث و مطالعه شده است،دراین زمینه بسیار بهبود یافته است.در کمک فنربا فشار،علاوه بر منحنی مشخصه کمک فنر،شدت و تغییرات نیروی رانده شدن میله پیستون FKA نیز عواملی چون گرم شدن روغن،حجم محفظه گاز،مقدار روغن موجود در کمک فنر و جابه جایی میله پیستون بستگی دارد.برخی از این روابط و وابستگی ها را در شکل 3-21 می بینید.

3-3-2- کف آلود شدن روغن
در کمک فنر یک جداره که در بخش 2-3 معرفی کردیم،پدیده کف آلود شدن
روغن وجود ندارد.زیرا محفظه روغن و گاز را یک پیستون کاملا از یکدیگر جدا می کند.
در صورت عدم وجود پیستون گاز،مثلاً در کمک فنر دو جداره،روغن مستقیماً با گاز در تماس است.مهمترین عواقب این امر عبارتنداز:
* روغن تا رسیدن به حد اشباع،هوا جذب می کند.این مقدار به طور تخریبی حدود 9% به ازای هر بار واحد فشار است.
* تکانهای دینامیکی در کمک فنر بی فشار که به محور چرخها متصل است،هوا و روغن را شدیدتر در محفظه تعادل فشار مخلوط می کند.
با حرکت میله پیستون به بالا،روغن کف آلوده شده به محفظه کار مکیده می شود.کف آلود شدن روغن،نیروی میرایی را در منحنی مشخصه کمک فنر می کاهد،که در شکل 3-22 می بینید.در نقاط برگشت پیستون،نیروی میرایی به تدریج و به کندی افزایش می یابد و مساحت منحنی مشخصه،کوچک می شود.
برای کاهش کف آلود شدن روغن،سازندگان کمک فنر سابقاً قطعه چوب پنبه شکلی را داخل محفظه روغن می گذاشتند.البته این کار بر کارکرد کمک فنر اثر نامطلوب دارد،زیرا نیروی میرایی کشش را به شدت کم می کند.
شرکت مونرو،یک لوله مارپیچ را برای هواگیری (شکل 3-23)در محفظه تعادل فشار قرارداده است و بدون کاهش میرایی در مرحله کشش به هدف یاد شده دست یافته است.سازندگان دیگر نیز در صورت گرفتن سفارش،این قطعه را برای جلوگیری از کف آلود شدن روغن در کمک فنر به کار می برند.
راه حل مناسب تر ایجاد فشار در کمک فنر دوجداره است،(بخش 2-2-1 و 2-2-2- را ببینید).این کار از کف آلود شدن روغن تا حدود زیادی جلوگیری می کند.
شکل 3-21:در کمک فنر یک جداره بافشار بر اثر اعمال فشار داخلی بین 20 و 28 اتمسفر در دمای 20 درجه سانتیگراد،میله پیستون با نیروی FKA رانده می شود.مقدار نیروی یاد شده به دمای روغن و نیز به مقدار روغن موجود در محفظه روغن بستگی دارد.

3-3-3 -میرایی تئوری و حقیقی
سازندگان کمک فنر،میرایی تئوری را که در نمودار منحنی مشخصه کمک فنر نشان می دهند،شاخص مهمی برای ارزیابی کارکرد کمک فنر می دانند،البته،برای دستیابی به میرایی حقیقی باید مقدار دیگری به میرایی تئوری،افزود.
اگرچه بزرگنمایی میرایی iD تعیین کننده میرایی موثر در چرخ است،(بخش 3-1-6- را ببینید)،در عمل مقدار میرایی واقعی در چرخ بزرگتر از مقدار محاسبه شده است،زیرا:
* حدود 2 تا 10درصد به علت اصطکاک در اتصالات محور و مفصل ها به میرایی تئوری افزوده می شود.
* اگر از کمک فنرهایی با سطح پیستون بزرگتر استفاده شود،تا 10درصد به میرایی تئوری افزوده می شود.
* اگر نسبت میرایی کشش به فشار کوچکتر از 3 باشد،یا اگر از کمک فنر یک جداره استفاده شود،تا 5 درصد به میرایی تئوری افزوده می شود.
* در میرایی کاهنده تا 10 درصد به میرایی تئوری افزوده می شود،در این حالت نمودار مساحت بزرگتری دارد و در نتیجه،میانگین نیروی میرایی از بیشینه نیروی میرایی محاسبه شده بزرگتر است.نکات اول و دوم اثر چشمگیری بر مقدار میرایی بدنه Dwv دارند.

3-3-3-تلرانس میرایی
در جدول 5-2 علاوه بر تلرانس نیروی میرایی،سرعت پیستون را نیز می بینید.
سرعت بیشینه پیستون (VD,max ) 524/0 متر بر ثانیه و کورس پیستون (S )100 میلیمتر و تعداد دور (n)100 دور بر دقیقه بوده است.
تلرانس میرایی به سیستم شیرهای عبور روغن و نیز به مقطع گلویی جریان عبور روغن بستگی دارد.در کمک فنر تولید انبوه دوجداره،تلرانس مجاز اغلب طبق جدول صفحه 73 است.
شکل 3-22 (بالا)کاهش نیروی میرایی در نقاط برگشت پیستون،بر اثر کف آلود شدن روغن،کم بودن مقدار روغن در محفظه کار با پدیده نقص بیکاری یعنی حرکت مجدد خودرو پس از سکون طولانی و خنک شدن و نشتی روغن به وجود می آید.در شکل،منحنی مشخصه یک کمک فنر دوجداره بی فشار را می بینید.عوامل یادشده،منحنی را در نقاط برگشت پیستون دماغه دار می کنند.

شکل 3-23: (چپ)ساختار یک کمک فنر دو جداره بی فشار ساخت شرکت مونرو:در اینجا کمک فنر را با لبه دار کردن و جوش دادن جداره بیرونی 1 به کلاهک 2 می بندند.در شکل،آب بند راهنمای میله پیستون را می بینید که فنر مخروطی شکل 5 آن را به میله پیستون 6 و به کلاهک 2 می فشرد.راهنمای میله پیستون فنر مخروطی شکل 6 را نگه می دارد.یک راهگاه مورب در راهنما هوا را تخلیه می کند و راهگاه مارپیچ 8 که به دور سیلندر 7 تابیده شده است،از کف آلود شدن روغن جلوگیری می کند.شیر مرحله کشش 9 و شیر زیرین 10 مشابه نمونه هایی هستند که در شکل های 3-8 و 3-11 می بینید.ساختار اتصالات چشمی 11 مطابق نوع TYP2 در شکل 5-8 است.
تلرانس
دور آزمایش در کورس
سرعت پیستون
20%
Rpm10
m/s052/0
5/17%
Rpm25
m/s 131/0
15%
Rpm50
m/s262/0
5/12%
Rpm75
m/s393/0
10%
Rpm100
m/s524/0

شیرهای عبور روغن در کمک فنر یک جداره اجازه تلرانس تنگ تری را نیز می دهند . در نمونه های شرکت بیلشتاین ، در محدوده اندازه گیری شده،حداقل میرایی تا 50 نیوتن،معادل با 5/7 تا 8 درصد تلرانس دارد.

3-3-5- کاهش اثر میرایی
علت نارسایی کمک فنر در اغلب موارد،نشتی بیش از حد روغن است که ناشی از خرابی و درست عمل نکردن رینگ آب بند است.دلیل آن،دمای بیش از حد و یا ساییدگی مکانیکی است.
اگر کمک فنری را طبق شرایطی که در شکل 1-6 می بینید،بیازماییم،منحنی مشخصه کمک فنر شروع مرحله نارسایی را مطابق با نمودار شکل 3-22 به دست می آوریم.عواقب نارسایی کمک فنر در خودرو عبارتنداز:سرزنی،شیب غلتش بیش از حد بدنه،ناآرامی فرمان،ناپایداری و بی ثباتی هنگام گردش و ساییدگی لاستیک ها.در نهایت کمک فنر نیروی میرایی ایجاد نمی کند.در این حال،منحنی مشخصه موازی با محور افقی می شود و ارتفاع خطوط،،اندازه اصطکاک درونی را نشان می دهد،(شکل 3-18 را ببینید).
البته نیروی میرایی با کارکرد خودرو تغییر می کند و این تغییرات تابع هیچ قانون معینی نیست.اگر کمک فنر درست طراحی شده باشد و کار نکند،منحنی تغییر نیروی میرایی آن مطابق شکل 3-24 است.منحنی A کاهش نیروی میرایی با کارکرد خودرو را،که اغلب صادق است،نشان می دهد.علت کاهش میرایی کمک فنر با کارکرد،نشتی آب بند میله پیستون(نشتی روغن بر اثر ایجاد شکاف)،صاف و صیقلی شدن آب بند شیر و سطح سیلندر و نیز کاهش سختی فنر شیرها است.
اگر وزنه ثابت عبور جریان روغن بر اثر برخورد صفحات شیر بسته شوند،نیروی میرایی افزایش می یابد.نمونه این حالت د منحنی B شکل بالا نمایان است.اگر افزایش نیروی میرایی از روش یاد شده در بازه محدودی رخ دهد،کاهش میرایی درونی کمک فنر جبران می شود.در این صورت پدیده یاد شده نامطلوب نیست و مثبت ارزیابی می شود .

3-4- روغن کمک فنر
روغن هایی که در کمک فنر به کار می روند،روغنهای معدنی رقیق هستند.برای

شکل 3-24:تغییر نیروی میرایی با مسافت کارکرد خودرو.با رسم کاهش میرایی به صورت درصدی از مقادیر جدید در سرعتهای یکسان،می توان به نمودار بالا دست یافت.منحنی A که در شکل می بینید،کاهش میرایی را بر حسب مسافت کارکرد خودرو نشان می دهد.این منحنی در اغلب خودروها صدق می کند، و این کاهش میرایی بر اثر خرابی مقاطع گلویی و شیرهایی که زیر پیش تنیدگی فنر قرار دارند،ایجاد م شود.در سرعت کم که تنها روزنه های ثابت روغن فعال هستند،با افزایش مسافت کارکرد،تغییر میرایی می تواند مسیری افزاینده داشته باشد،(منحنی B). هنگامی که روزنه های ثابت عبور روغن بر اثر برخورد صفحات شیر بسته شوند،حالت یاد شده رخ می دهد.

بهبود برخی از ویژگیهای این روغن،بسته به ساختار و درجه پالایش،مواد افزودنی
خاصی به روغن خام می افزایند.مهمترین آنها عبارتنداز:
* پلیمرهایی که در برابر تنش برشی مقاوم هستند و گرانروی را بهبود می بخشند،برای بهبود رفتار گرانروی – دمای روغن به کا رمی روند،(شکل 3-25).
* بوتیل آمینولیت یا دی الکول دیتر فسفات روی (ZDDP) که برای بهبود مقاومت در برابر سایش،افزایش مقاومت به اکسیداسیون و در نتیجه افزایش طول عمر مفید روغن استفاده می شوند.
البته باید گفت که هیچ استاندارد عمومی برای روغن کمک فنر وجود ندارد.خودروسازان شرایطی را برای رفتار مطلوب کمک فنر خواستارند.این شرایط بسته به نوع،ساختار شیرها و اجزاء و مواد تشکیل دهنده قطعات لغزشی در پیستون و راهنما متفاوت هستند.برای دستیابی به این خواسته ها سازندگان کمک فنرجلسات و مذاکراتی رابا تولید کنندگان روغن برگزار می کنند و شرایط ویژه کارکرد و مشخصات فنی را با مشخصات روغن تطبیق می دهند.
مباحثی که در این زمینه مهم هستند،عبارتنداز:
* رفتار روغن در دماهای مختلف:برای جلوگیری از سخت شدن کمک فنر در دمای کم و قابلیت لغزش قطعات متحرک از یک سو و محدود ساختن میزان تبخیر روغن در دمای زیاد،گرانروی روغن باید زیاد باشد.
* خواص اصطکاکی:برای رسیدن به اهداف و خواسته هایی چون خوش سواری،باید طراحی کمک فنر به گونه ای باشد که نیروی اصطکاک درسطوح لغزشی کمک فنر تا جایی که می شود اندک باشد.کیفیت روغن استفاده شده در کمک فنر،اندازه ضریب اصطکاک را تعیین می کند.
* سر و صدای کارکرد و کمک فنر:برای آن که سروصدای کارکرد کمک فنر (صدای جریان روغن)اندک باشد،نیاز به سازگاری روغن کمک فنر با شیرهای عبور روغن است،(بخش 3-6 را ببینید).
* طول عمر مفید کمک فنر:خرابی و نارسایی کمک فنر اغلب به علت نشت روغن است،سازگاری روغن هیدورلیک با اجزاء آب بندی ،درافزایش عمر مفید کمک فنر،موثر است.

واحد
روغن تازه
روغن کارکرده
وزن حجمی در دمای 20 درجه سانتیگراد
g/mL
908/0
915/0
گرانروی در دمای 40+ درجه سانتیگراد
Mm2/s
14
7/20
گرانروی در دمای 20+درجه سانتیگراد
Mm2/s
7/35
1/58
گرانروی در دمای 0 درجه سانتیگراد
Mm2/s
8/124
5/260
گرانروی در دمای 20- درجه سانتیگراد
–
931
2731
شاخص گرانروی
C 0
27
28
نقطه ریزش

36-
36-
عدد خنثی شدن

2
1/3
عدد اشباع
درصد وزنی
2/2
5/4
خاکستر(اکسید)
درصد وزنی
26/0
49/0
بوتیل امینولیت
درصد وزنی
64/0
55/0
گوگرد
درصد وزنی
28/0
37/0
فسفر
درصد وزنی
08/0
11/0
روی
درصد وزنی
08/0
12/0
شکل 3-25:نتایج آزمایش روغن کمک فنر در تولید انبوه.در جدول بالا درصد وزنی برخی عناصر مهم و تغییرات گرانروی آن پس از طی مسافت پنجاه هزار کیلومتر(روغن کارکرده)را می بینید.این نتایج نشان می دهند که نیروی میرایی با افزایش طول عمر خودرو،بویژه در دمای پایین افزایش می یابد.

شکل 4-26 : رفتار و مشخصات گرانروی برخی ار روغن های کار کرده کمک فنر و سازه کمک فنر . آزمایشهای بالا در آزمایشگاه کارخانه فیشتل و ساکس انجام گرفته است . اندازه گرانروی (کشش سینماتیکی روغن) بر حسب سانتی استوکس اندازه گیری شده اند . البته برای بیان اندازه گرانروی می توان از واحد انگلر نیز استفاده کرد . اثر افزایش گرانروی در دمای پایین بر سختی مشخصه کمک فنر را در شکل 3-20 الف می بینید .

4-1-ابعاد و طول کمک فنر
4-1-1-طول کمک فنر دوجداره
اندازه پیستون ، اندازه شیر زیرین و راهنمای میله پیستون و نیز نوع و ساختار اتصالات بالا و پایین ، طول مرده کمک فنر را معین می کنند . کوتاه ترین طول کمک فنر ، در حالت جمع شده را و بلندترین طول آن در حالت کاملاً باز شده را می نامند . شکل 4-1 نقشه ای را که در شرکت فیشتل و ساکس تهیه شده ، نشان می دهد . در این شکل ، فاصله های تشکیل دهنده طول مرده کمک فنر را می بینید . این طولها عبارتند از :
و طول اتصالات بالایی و پایینی .
، طول راهنمای میله پیستون با آب بند و کلاهک مخزن و محافظ .
، طول پیستون با مجموعه شیر .
، طول فاصله اطمینان بین انتهای میله پیستون و شیر زیرین در حالت کاملاً جمع شده .
، طول کف مخزن همراه با شیر زیرین .
کوتاهترین طول کمک فنر در حالت کاملاً جمع شده ، از جمع طولهای (طول مرده) و (کورس پیستون) به دست می آید .

شکل 4-1 : کمک فنر دو جداره ساخت کارخانه فیشتل و ساکس با اتصالات چشمی در هر دو طرف . اندازه هایی که برای تعین طول و کورس کمک فنر لازم هستند ثبت شده اند .

شکل 4-2 : (جدول صفحه بعد) کمک فنر ساخت شرکتهای بوگه ، بیلشتاین ، فیشتل و ساکس و دلکو ، که بر حسب دوجداره بی فشار و یک جداره بافشار و نیز بر حسب قطر پیستون طبقه بندی شده اند . شرکت بوگه برای کشورهای گرمسیر انواع خاصی از کمک فنر را با نمادهای و و و ارائه کرده است . در این کمک فنرها ، محفظه تعادل فشار بزرگتر است . شرکت فیشتل و ساکس نوع را برای شرایط خاص و دمای کاری بیش از حد توصیه می کند . بر اساس پیشنهاد سازمان توف آلمان ، خودروهای باری در چهار کلاس مختلف بسته به جرم مجاز (وزن کل مجاز) به شرح زیر دسته بندی می شوند : خودروی سبک باری (تا 5/3 تن)، خودروی نیمه سنگین باری (بین 5/3 تا 5/7 تن) ، خودروی سنگین باری (5/7 تن تا 16 تن)، خودروی خیلی سنگین باری (بیش از 16 تن) . ستون کاربرد در جدول 4-2 بر اساس دسته بندی بالا تنظیم شده است . علامت ‏T نشان دهنده کمک فنر دو جداره تلسکوپی ساخت شرکت بوگه است . کارخانه فیشتل و ساکس از حرف S برای نشان دادن کمک فنرهایی که با لب برگرداندن و لوله کردن بسته می شوند ، (بخش 2-1-7 را ببینید) و از حرف T برای نشان دادن کمک فنر پیچی استفاده می کند ، شکل (2-11) . در کمک فنر یک جداره با فشار ، طول مرده فقط یک اندازه تقریبی است . ازکمک فنر دو جداره نوع و برای میرایی ارتعاشات اتاقک سرنشین نیز استفاده می شود .

و بلندترین طول کمک فنر در حالت کاملاً باز شده با اضافه کردن مقدار S به تساوی بالا به دست می آید :

در جدول بالا (جدول 4-2) طول مرده و ابعاد بیرونی قطعات را که در شرکت فیشتل و ساکس و دلکو برای یک کمک فنر دو جداره تهیه شده است ، می بینید .
کاربرد هر یک از آنها نیز در جدول درج شده است .
برای یافتن طول مرده کمک فنر ، ارتفاع انواع اتصالاتی را که کاربرد بیشتر دارند ، در نظر گرفته اند . قطر بیرونی مفصل های چشمی که در شکل 4-1 می بینید (انواع . برابر با 35 تا 36 میلیمتر است ، (شکل 4-7 و 4-8 را ببینید) . در این اتصالات پیش تنیدگی نیز مهم است . اگر پیش تنیدگی اندک باشد ، طول اتصال بلندتر و اگر پیش تنیدگی زیاد باشد ، طول اتصال کوتاه تر از مقدار داده شده است . به طور متداول طول های و برای اتصالات بالا و پایین بین 14 تا 17 میلیمتر در نظر گرفته می شوند .

4-1-2-طول کمک فنر یک جداره
مقادیر طولی کمک فنرهای یک جداره را درجدول 4-2 می بینید . برای مقایسه بهتر ، کورس همه آنها را برابر با 100 میلیمتر در نظر گرفته اند . همان طور که در شکل می بینید ، در کمک فنر یک جداره ، مقدار طول مرده کمک فنر ، علاوه بر طول های یاد شده ، به یعنی اندازه طولی پیستون گازو به کوتاهترین فاصله ، بین پیستون گاز ، یعنی بستگی دارد . این طول را فاصله اطمینان می نامند . به این ترتیب طول مرده کمک فنر به حجم جابجایی میله پیستون ( یعنی کورس و نیز به حداکثر و حداقل دمای کارکرد ، که شاخص مهمی برای طراحی محفظه گاز است ، بستگی دارد .
در هنگام گرم شدن کمک فنر در حدود 100 درجه سانتیگراد ، باید انبساط روغن را که در حدود 8 درصد است ، در نظر گرفت . درباره اندازه فاصله اطمینان نظرهای متفاوتی بین خودروسازان وجود دارد . اگر خواسته ها و شرایط ویژه ای برای کارکرد کمک فنر در نظر نباشد ، شرکت بیلشتاین اندازه فاصله اطمینان را صفر میلیمتر ، شرکت بوگه چهار میلیمتر و شرکت فشتل و ساکس ده میلیمتر در نظر می گیرند . اختلافات موجودبین اعداد یاد شده به علت طول های مرده متفاوت و ابعاد متفاوت در اتصالات کمک فنرها است ، (شکل 4-2) .
شکل 4-2 الف : برای محاسبه طول مرده یک کمک فنر یک جداره ، باید را به جای مجموع طول های و برگزید ، (شکل (4-1) . طول شامل ارتفاع پیستون گاز ، ابعاد و مربوط به محفظه گار و فاصله اطمینان است . طول در هنگام نشتی اندک روغن ، از برخورد مهره پیستون به پیستون گاز خروجی می کند . هنگام انتخاب اندازه محفظه گاز، باید به حجمی که میله پیستون جابجا می کند و انبساط حجمی روغن وابسته به دما توجه کرد . برای یک کمک فنری که به طور انبوه تولید می شود ، بازده دمای بین 30- درجه تا 175 + درجه سانتیگراد کافی است .

4-1-3-کمک فنر مجهز به ضربه گیر کشش و فشار
تعیین طول و فواصل کمک فنر که در بخش های 4-1-1 و 4-1-2 بررسی کردیم، برای کمک فنر بدون ضربه گیر قابل قبول هستند . اگر کمک فنر در روی میله پیستون ضربه گیر فشار ، یا در سیلندر ایستان یا ضربه گیر کشش داشته باشد ، روابط یاد شده درست نیستند . در این صورت فواصلی که در شکل 4-3 می بینید ، تعریف می شوند:
، فاصله بین محور اتصالات چشمی کمک فنر در حالت کاملاً جمع شده .
، طول کمک فنر جمع شده در حالت فشار کامل بر ضربه گیر فشار ، یعنی هنگامی که ضربه گیر فشار به اندازه فشرده شده است .
، طول باز کمک فنر در لحظه شروع فشرده شدن ضربه گیر کشش .
، طول کمک فنر باز شده در حالتی که ضربه گیر کشش کاملاً فشرده شده باشد .
S ، فاصله بازی بین ضربه گیرها .
، بلندترین کورس یا فاصله بازی در هنگام فشرده شدن کامل ایستانهای کشش و فشار .
، طول مرده کمک فنری که مجهز به ضربه گیر کشش و فشار است .
کوتاهترین و بلندترین طول کمک فنر را که متناظر با طول فشرده و باز آن نیز هست ، میتوان به روش زیر محاسبه کرد .

شکل 4-3 : کمک فنر دو جداره ساخت شرکت فیشتل و ساکس . در شکل ابعادی را که در هنگام نصب ضربه گیر کشش با فشار باید به آنها توجه کرد ، نیز می بینید .

در اینجا برای مثال کمک فنری را در نظر می گیریم که در یک سیستم تعلیق دو جناغی نصب کرده اند . حداکثر جابه جایی مجاز آن بزرگنمایی میرایی آن است . طول مورد نیاز کمک فنر در حالت فشرده به شرح زیر است :

به این ترتیب میتوان از جدول 4-2 ، طول مرده کمک فنر نوع را با فرض اتصالات چشمی در هر دو سمت ، استخراج کرد :

شکل 4-4 : محور عقب خودروی دیملر بنز که در سال 1979 میلادی با نام کلاس S به بازار عرضه شد . در اینجا کمک فنرها در داخل فنرهای مارپیچ قرار گرفته اند که با باز کردن مهره بالایی در اتصال بینی و دو پیچ شش گوش دربندها می توان آنها را به سادگی پیاده کرد . در این نوع فنربندی نسبت میرایی کمک فنر به چرخ حدود 9/1 است .

در این کمک فنر از ضربه گیر کشش نوع که در شکل 4-25 می بینید ، استفاده می شود .

برای محدود کردن کورس پیستون در مرحله فشار ، از ایستان 5 که سختی آن را در شکل 4-31 می بینید ، استفاده می شود :

بنابراین طول مرده این کمک فنر یعنی برابر است با :

کوتاهترین طول و بلندترین طول :

بلندترین و کوتاه ترین طول هنگام فشردگی کامل ضربه گیر یا ایستان به ترتیب زیر است :

در نتیجه ، با دانستن طول بیشترین فاصله بازی کمک فنر یعنی کورس که در شکل 4-3 می بینید ، به دست می آید :

تنها در بازه S می توان نحوه تنظیم کمک فنر را آزمایش کرد ، یعنی در اینجا در بازه زیر :
تا
ایستان در جا به جایی برابر 100 میلیمتر به کار می افتد که در نتیجه ، منحنی مشخصه کمک فنر در مرحله فشار از ان پس تغییر می کند .

4-1-4 فضای لازم
نحوه تنظیم و نصب کمک فنر و همچنین ابعاد بیرونی لوله حفاظ و جداره سیلندر، فضای لازم در محدوده محور خودرو را تعیین می کند ، (شکل 4-4 را ببینید) .
کمک فنرهای دو جداره را معمولاً به گونه ای در تعلیق می بندند که میله پیستون به بالا قرار گیرد . این مطلب اغلب درباره کمک فنرهای یک جداره مجهز به پیستون گاز نیز صادق است . در این نوع کمک فنرها ، لوله حفاظ بیرونی با قطر بزرگتر در بالا و جداره مخزن با قطر کوچکتر در پایین قرار می گیرد . برای طراحی فضای زیر گلگیر، سازنده خودرو باید شرایط خاص کارکرد (یعنی نیروی ترمز و نیروی جانبی بیش از حد ، فشردگی کامل کمک فنر ) و فضای لازم برای حرکت مفصل ها و اتصالات را در نظر بگیرد ، (همان گونه که در شکل 4-2 می بینید) . طراحی پیستون به گونه ای که میله پیستون هنگام نصب در پایین قرار گیرد ، گاه یک مزیت است . این گونه طراحی در کمک فنر یک جداره مجهز به پیستون گاز امکان پذیر است . در انواع کمک فنر مجهز به دیسک پیش مرگ و در کمک فنر ساخت کارخانه بوگه مجهز به پیستون آرام کننده ، استفاده از این طرح حتی ضروری بوده است ، (بخش 10-3-1 را ببینید) . مزیت طرح یاد شده این است که بیشترین سهم جرمی کمک فنر به جرم فنربندی شده بدنه ملحق می شود و فقط جرم پیستون و میله پیستون ، جزو جرم فنربندی نشده محور محسوب می شوند . در این طرح بهتر است ، برای محافظت میله پیستون ازکلاهک گردگیر استفاده کنیم . زیرا قطر بیرونی آن کوچکتر است و نیز اثرات منفی قیفی شکل شدن لوله محافظ ، جلوگیری می شود ، (شکل 4-29 را ببینید) . در اینجا ، فقط قطر لوله سیلندر فضای لازم را معین می کند ، (شکل 4-5).
شکل 5-5 : برای صرفه جویی در فضا ، می توان کمک فنر یک جداره را به کلاهک گردگیر مجهز کرد . این گردگیر از میله پیستون حفاظت می کند . بزرگترین قطر بیرونی آن 50 میلیمتر است که کمی بزرگتر از قطر کلاهک گردگیر پیستون دوجداره ، یعنی 45 تا 47 میلیمتر است ، (کمک فنر ساخت شرکت بیلشتاین) .

شکل 4-6 : یاتاقان مفصلی کمک فنر ساخت شرکت بوگه
این قطر در کمک فنر یک جداره با قطر پیستونی برابر 46 میلیمتر ، تنها 50 میلیمتر است . از این روجایگزینی کمک فنر یاد شده باکمک فنر دو جداره نوع یا بدون مشکل امکان پذیر است . البته اگر در تولید انبوه یا نمونه ویژه نیاز به تنظیم ارتفاع با کمک فنر باشد ، باید کمک فنری با ابعاد هندسی و قطر متناسب در نظر بگیریم . برخی از خودروسازان کمک فنر را به گونه ای طراحی می کنند که در داخل فنر مارپیچ قرار گیرد (شکل 4-4 را ببینید) ، تا به این ترتیب نیازی به فضای مجزا نباشد . البته نسبت میرایی نامطلوب در این کمک فنر ، یک نقطه ضعف است8 ، (بخش 4-1-6 را ببینید) .

4-2-اتصالات کمک فنر
4-2-1-خواسته های طراحی
برای وصل کردن کمک فنر به شاسی یا بدنه ، محور چرخها یا بندها ، از اتصالات کمک فنر استفاده می شود . این اتصالات باید از ویژگیهای معینی برخوردار باشند :
* سرویس و نگهداری مطلوب و تولید مقرون به صرفه داشته باشد .
* خاصیت ارتجاعی در جهت زاویه ای (برای تحمل حرکت جانبی نقاط اتصالات) داشته باشد ، اما گشتاور تکیه گاهی کوچک ایجاد کند ، (به این ترتیب از خم شدن و بروز تنش خمشی در میله پیستون جلوگیری می شود) .
* عایق بندی صدا (برای جلوگیری از انتقال سروصدای ناشی از حرکت به داخل اتاق سرنشین) مطلوب باشد.
* کشسانی اتصالات کمک فنر در جهت نیروی میرایی ، باید ناچیز باشد ، زیرا بر اثر این کشسانی ، اتصالات جا به جا می شوند و در دامنه پایین کارکرد ، میرایی نامطلوب می شود . در طراحی تعلیق خودرو باید اتصالات بالا و پایین کمک فنر را به گونه ای در نظر گرفت که محورهای آنها با هم متنافر باشند ، (این حالت در زمانیکه خودرو سه سرنشین به وزن متوسط 68 کیلوگرم برای هر یک داشته باشد ، در نظر گرفته می شود ) . فقط با این روش می توان از عدم تغییر شکل دائمی در کمک فنر و فرسودگی زودرس آن اطمینان یافت . مفصل های گویی مجهز به پوسته پلاستیکی یا فولادی و یا یاتاقان های مفصلی خصوصیات خوبی دارند (شکل 4-6را ببینید) . البته به دلیل گرانی و احتمال انتقال صدای کارکرد ، این نوع اتصالات در تولید انبوه کاربرد ندارد . اما در خودروی مسابقه ای و موتورسیکلت از اتصالات یاد شده استفاده می کنند ، (شکل 2-24) .

4-2-2 اتصالات چشمی
مفصل های لاستیکی خواسته ها و خصوصیاتی را که در بالا گفتیم ، بهتر از سایر طرح ها برآورده می کنند . شکل های 2-1 و 2-13 انواع اتصالاتی را که کاربردشان متداول است (مفصل چشمی یا رینگی شکل) ، نشان میدهند . ابعاد هندسی نوع متداول اتصال چشمی TYP1 که در شکل 4-7 می بینید ، به شرح زیر است : عرض قطعه 32 میلیمتر ، قطر بیرونی 35 تا 36 میلیمتر ، قطر سوراخ 10 تا 12 میلیمتر با تلرانس 15/0+ میلیمتر .
اگر کمک فنر مجهز به ضربه گیر فشار باشد یا اگر اتصالات کمک فنر نیروی فنر را نگهدارند ، ابعاد هندسی اتصالات را باید بزرگتر از معمول در نظر گرفت ، مثلاً عرض قطعه برابر با 40 تا 60 میلیمتر و ابعاد پیچ . قسمت اصلی مفصل یک بوش لاستیکی است که بین رینگ بیرونی و بوش درونی فشرده می شود و زیر پیش تنیدگی زیادی قرار دارد . بوش لاستیکی یک برآمدگی مدور جانبی دارد که آن را برای جلوگیری از بیرون پریدنش در حین کارکرد ، در نظر می گیرند . در اتصال نوع TYPI که در شکل می بینید ، بیشتر زاویه مجاز شعاعی بوش 15 درجه () و زاویه طولی بوش برابر با 4 درجه است () . اگر زوایای شعاعی و طولی بوش از مقادیر داده شده فراتر روند ، گشتاور خمشی بزرگی در میله پیستون ایجاد می شود.
شکل 4-7 : ابعاد هندسی و مشخصات اتصال چشمی نوع TYPI که در شکل می بینید ، به شرح زیر است : قطر بیرونی 34 میلیمتر ، قطر سوراخ 10 میلیمتر با تلرانس 15/0 میلیمتر و یا 12 میلیمتر با تلرانس 15/0 و عرض 32 میلیمتر . حداکثر زاویه مجاز شعاعی بوش برابر با 15 درجه ()و حداکثر زاویه مجاز طولی بوش برابر با 4 درجه () است ، (ابعاد و دیگر تلرانس های هندسی را در شکل 4-24 می بینید) . به جای لوله می توان در قسمت میانی اتصال از یک زبانه استوانه ای شکل استفاده کرد ، (شکل 4-20) .

شکل 4-8 : با استفاده از اتصال چشمی نوع TYP2
می توان به زاویه طولی بوش بزرگتری () دست یافت . اشکال این نوع اتصال ، جا به جایی نسبتاً زیاد آن در نیروی میرایی است .

اگر کاهش تنش خمشی در میله پیستون کمک فنر در حین کارکرد مد نظر باشد ، باید از اتصال نوع TYP2 استفاده کرد . این نمونه از یک مفصل عریض تر و دو مخروطی تشکیل شده است ، (شکل 4-8) . زاویه بیشینه طولی بوش برابر با 7 درجه است () . اشکال این نوع اتصال ، جا به جایی آن هنگام بروز نیروی میرایی کشش و فشار است . شکل 4-9 نتایج آزمایشهایی را ، که با دو دستگاه آزمایش کمک فنر ، برای تخمین کشسانی دو اتصال مذکور به دست آمده است ، نشان می دهد . در نیروی KN4 اتصال نوع اول (TYP1) 8/0 میلیمتر و اتصال نوع دوم (TYP2) 8/1 میلیمتر جا به جا شده است .
گشتاور خمشی وارد بر میله پیستونکه در جهت زاویه طولی بوش اندازه گیری می شود، تابعی از زاویه طولی برش () است ، (شکل 4-10) . در کمک فنری با قطر بیرونی 11 میلیمتر گشتاور خمشی وارد بر میله پیستون نباید از فراتر رفت . این گشتاور (یعنی ) در اتصال نوع اول در زاویه طولی بوش 6/2 درجه () و در اتصال نوع دوم در زاویه طولی بوش برابر با 8/6 درجه () بروز می کند . چرخش نسبی بوش درونی نسبت به بوش بیرونی با زاویه شعاعی 12 درجه () در نمونه اول (TYPI) ، گشتاور خمشی نسبتاً زیادی برابر ایجاد می کند (شکل 4-10الف) ، اما در اتصال نوع دوم (TYPII) زاویه شعاعی 13 درجه ، گشتاور خمشی کمتری برابر با را ایجاد می کند . نتایج به دست آمده به کیفیت لاستیک ، شرایط پیش تنیدگی ، تلرانس های مجاز و نیز به نوع بار یعنی ایستایی یا دینامیکی بودن آن بستگی دارد . فرکانس بار ، ایستایی یا دینامیکی بودن آن را معین می کند .
طرح نباید به گونه ای باشد که بوش درونی هنگام کارکرد نسبت به بوش بیرونی بچرخد زیرا حتی اگر این چرخ ، گشتاور خمشی نامطلوب ایجاد نکند ، سایش و فرسودگی شدید زودرس رادر اتصال ، پدید می آورد .
شکل 4-9 : بررسی رفتار ارتجاعی اتصالات چشمی نوع 1 و 2 (TYPII و TYPI) زیرنیروی میرایی کشش و فشار

شکل 4-10 : گشتاور خمشی اتصال چشمی نوع 1 و 2 هنگامی که زاویه طولی بوش در حالت ایستایی باشد ، (شکل 4-7) گشتاور خمشی بر میله پیستون نباید بیش از باشد.
شکل 4-10 الف : گشتاور خمشی اتصال چشمی نوع I و II هنگامی که بوش درونی به اندازه نسبت به بوش بیرونی بچرخد . در اینجا نیز گشتاور خمشی حاصله (برای کارکرد مناسب اتصال) نباید بیش از باشد . سختی اتصال چشمی نوع دوم (TYPII) کمتر است ، از این رو حرکت نسبی بوش درون نسبت به بوش بیرونی از زاویه معینی کمتر نمی شود .

برای جلوگیری از لغزیدن و بیرون آمدن بوش درونی ، آن را با استفاده از روش هایی ویژه (مانند ولکانیزه کردن) به بوش لاستیکی جوش می دهند . هزینه ساخت و تولید با استفاده از این روش زیادتر می شود ، اما در عوض دوام و عایق کاری صدای آن بهتر است .

4-2-3-اتصالات پینی :
اگرحرکت به گونه ای باشد که در همه جهات ، جا به جایی زاویه ای محل اتصال یکسان باشد ، اتصال پینی مناسب تر است . اتصال پینی که از یک لاستیک ضربه گیر در بالا و پایین محل اتصال تشکیل شده است ، جا به جایی زاویه ای برابر با را میسر می سازد .این دو لاستیک ضربه گیر را می توان به صورت جدا از هم یا یکپارچه در نظر گرفت . قطر پین راهنما معمولاً ده میلیمتر است و در انتهای آن یک رزوه به ابعاد در نظر می گیرند . اجزای لاستیکی را به کمک یک صفحه خمیده و یک مهره خود قفل (شکل 4-12 را ببینید) یا دو مهره قفل شده به اندازه کافی پیش تنیده می کند ، (شکل 4-13 را ببینید) .
برای دستیابی به فاصله پیش تنیدگی مناسب که برای کارکرد کمک فنر مهم است ، (همان گونه که در شکل های 4-12 و 4-13 می بینید) در میان لاستیک ، یک لوله میانی با ضخامت 2 میلیمتر (با قطر بیرونی 14 میلیمتر) در نظر می گیرند . البته یک میله با قطر پله دار نیز همین کار را انجام میدهد ، (شکل 4-14) راببینید) . اگر کارگر مونتاژ از این دستورالعمل آگاه نباشد ، مهره را تا آخر رزوه می چرخاند و به این ترتیب لاستیک ضربه گیر بیش از حد مجاز پیش تنیده می شود . در نتیجه گشتاور خمشی در محل اتصال پین و میله ستون بیش از مقدار مجاز می شود که سایش راهنما ، نارسایی و خراب زودرس کمک فنر و تولید و انتقال صدای ناهنجار را به دنبال دارد . همچنین استفاده از انتهای رزوه برای شاخص بستن مهره توصیه نمی شود، زیرا تلرانس ساخت و چرخاندن بیش از حد مهره ، دستیابی به پیش تنیدگی لازم را ناممکن می کند .

شکل 4-11 : در اجزای لاستیک اتصال پیش بینی (که زیر پیش تنیدگی معین قرار دارند ) انحراف بیشینه مجاز محور پین از خط قائم در همه جهات است ، (شکل مقابل )

شکل 4-12 : در اتصال پینی می توان با استفاده از بوش فاصله انداز از وجود پیش تنیدگی لازم در ضربه گیر ، اطمینان یافت . ضخامت این بوش به طور معمول 2 میلیمتر و قطر بیرونی آن 14 میلیمتر است . برای جلوگیری از تماس دو لاستیک بالایی و پایینی در ضربه گیر ، طوقه ای را برای لاستیک بالایی در نظر می گیرند ، یک مهره خود قفل پیش تنیدگی لازم را در اتصال تامین می کند .

شکل 4-13 : با سفت کردن دو مهره که پشت سر هم قرار می گیرند، می توان از اتصال صحیح کمک فنر اطمینان یافت . از آنجایی که نیروی میرایی کشش بزرگتر از نیروی میرایی فشار است ، قطر بیرونی ضربه گیر لاستیکی و پولک روی آن در بالا بزرگتر از قطر بیرونی آنها در پایین است .

شکل 4-14 : پاشنه ای که در انتهای کمک فنر برای اتصال پینی یا میله پیستون در نظر می گیرند ، می تواند بزرگتر از باشد . همان طور کمه در شکل (کمک فنر ساخت کارخانه بوگه) می بینید ، طوقه بیرونی بر روی پاشنه می نشیند .

شکل 4-15 : به هیچ وجه توصیه نمی شود که هنگام طراحی برای دستیابی به پیش تنیدگی موردنظر فاصله بالای پین و پایین مهره را به عنوان شاخص (مثلاً میلیمتر) تعیین کرد . اگر کارگر مونتاژ این مطلب را نداند یا انجام ندهد ، و مهره را تا آخر زوره بچرخاند ، در لاستیک ضربه گیر تغییر شکل دائم رخ می دهد که نتیجه آن بروز تنش بیش از حد هنگام کارکرد وفرسودگی زودرس میله پیستون و راهنما است .

شکل 4-16 : لاستیک ضربه گیر دکمه ای یک تکه ساخت شرکت بوگه ، اندازه متداول آن میلیمتر است ، از جنس لاستیک مقاوم در برابر روغن ساخته می شود و میرایی آن در حدود 2% است . اشکال این لاستیک ضربه گیر ، میرایی نسبتاً زیاد آن و عایق بندی نامطلوب سروصدای ناشی از حرکت خودرو است .

هنگام طراحی مجموعه باید اطمینان یافت که در بزرگترین جا به جایی زاویه ای ، پین یا لوله میانی با قطعات اتصال که بر روی بدنه و محور قرار دارند ، درگیر نشود ، زیرا علاوه بر ایجاد صدای ناهنجار ، گشتاور خمشی نیز از حد مجاز فراتر می رود .
همان گونه که در شکل 4-12 می بینید ، می توان در لاستیک ضربه گیر با استفاده از طوقه از برخورد لاستیک بالا و پایین جلوگیری کرد . این طوقه از بالا ، بخشی از لاستیک را در بر می گیرد و از پایین در داخل سوراخ قطعه پایینی قرار می گیرد . با اتصال لاستیک به طوقه نیز می توان به همین پدیده دست یافت . به جای دو قسمت لاستیکی مجزا می توان از قطعه لاستیکی یک تکه استفاده کرد .

شکل 4-17 : در مجموعه فنر – کمک فنر ، مجهز به سیستم تنظیم کننده ارتفاع و ایستان ، نیروی فشار فنر بزرگتر از نیروی میرایی کشش است . از این رو باید در این حالت ، قطر بزرگتر لاستیک ضربه گیر همان گونه که در شکل می بینید، در پایین قرار گیرد .

شکل 4-16 نمونه ای از یک ضربه گیر لاستیکی دکمه ای ، ساخت شرکت بوگه را نشان می دهد ، که قطعه ای یک تکه است و در برخودروی سواری و باری به کار گرفته می شود . شکل 4-13 همان ضربه گیر لاستیکی را در حالت مونتاژ شده با پیش تنیدگی برابر 14 میلیمتر نشان می دهد . برای تحمل میرایی کشش که نیروی آن چند برابر مرحله فشار است ، قسمت بالایی لاستیک را باید قوی تر از قسمت پایین در نظر گرفت تا نیرو را بهتر مهار کند . در حالتی که علاوه بر نیروی میرایی ، نیروی ایستان و فنر نیز وجود داشته باشند ، مطلب یاد شده درست نیست . زمانی که نیروی فشار فنر ، گاه یا ممتد اعمال می شود ، باید لاستیک ضربه گیر را برعکس بست ، (یعنی قطر بزرگتر در پایین و کوچکتر در بالا) ، (شکل 4-17 را ببینید) .
در اتصالات پینی ، جا به جایی عمودی بر اثر نیروی میرایی و گشتاور خمشی در میله پیستون و پین ، به مقدار پیش تنیدگی لاستیک ضربه گیر بستگی دارد . اگر پیش تنیدگی تقریباً صفر باشد در نیروی میرایی کشش یا فشار ، جابجایی لاستیک برابر 4 میلیمتر است ، (شکل 4-18) . اگر مقدار پیش تنیدگی 6 میلیمتر باشد ، جا به جایی لاستیک از 4 میلیمتر به حدود 8/1 میلیمتر کاهش می یابد . رابطه گشتاور خمشی با زاویه انحراف درست برعکس رابطه جا به جایی لاستیک ضربه گیر با نیرو است ، (شکل 4-19) .
در ضربه گیرهایی که صفحات تکیه گاهی دارند ، بدون آن که گشتاور در حد مجاز تجاوز نکند ، می توان به زوایای طولی بوش تا 15 درجه () رسید . البته هنگامی که پیش تنیدگی 6 میلیمتر باشد ، انحراف زاویه طولی بوش تا درجه امکان پذیر خواهد بود .
نتایج آزمایشهای انجام شده نشان می دهد که اتصال پینی راه حلی سازشکارانه و میانه بین جا به جایی بر اثر نیروی میرایی و اندازه گشتاور خمشی است . تغییر دادن زوایا و هندسه محل اتصال و زاویه شیب جانبی کمک فنر یا مجموعه فنر – کمک فنر می تواند عواقب نامطلوبی ، مانند ایجاد ترک ، شکست ، افزایش سایش و خارج شدن مجموعه از حالت آب بندی داشته باشد .

4-18شکل مقابل نمودار تغییر سختی لاستیک ضربه گیر در اتصال پینی را بر حسب مقدار پیش تنیدگی نشان می دهد . این ضربه گیر از دو تکه تشکیل شده و در تولید انبوه استفاده می شود.

شکل 4-19 : تغییر گشتاور خمشی ناشی از انحراف انبی کمک فنر به اندازه زاویه بر حسب تغییر پیش تنیدگی لاستیک . مقدار گشتاور خمشی نباید از مقدار مجاز ، فراتر رود.

4-2-4 نمونه ها ویژه
علاوه بر اتصالات و مفصل های متداول و استاندارد کمک فنر که در بخش های 4-2-3 و 4-2-3 بررسی کردیم ، انواع خاصی نیز وجود دارند . این گونه اتصالات در شرایط زیر به کار می روند .
* مونتاژ ویژه کمک فنر
* زاویه انحرافی بزرگتر
* قابلیت کارکرد در شرایط دشوار و تحمل تنش زیاد
* کارکرد های اضافی
اگر کمک فنر به نحو مطلوبی در داخل فنر مارپیچ (شکل 4-4) قرار گرفته باشد ، می توان آن را از یک سوراخ به اندازه مناسب که در بند تعلیق ایجاد می شود پیاده کرد. اگر چنن سوراخی وجود نداشته باشد ، هنگام پیاده کردن مجموعه باشد به ناچار فنر را باز کرد . اتصال مجموعه به کمک دو پیچ در دو سمت سوراخ انجام می گیرد. شکل 4-20 و 4-21 چنین اتصالی را که در مفصل چشمی قرار دارد ، نشان می دهد .
از اتصالات پینی فقط باید در زویای کارکرد کمتر از استفاده کرد . اگر به دلیل قرارگیری کمک فنر بر روی بند طولی یا عرضی ، کمک فنر زاویه جانبی بزرگتری با محور قائم بسازد ، یا اگر بخواهیم کمک فنر به گونه ای ساده بر روی ورق نازک وصل شود ، می توان از اتصال زبانه دار U که در شکل 4-21 می بینید ، استفاده کرد . در اینجا فقط به دو سوراخ که بر روی بند طراحی می شوند ، نیاز است . اتصال این سوراخ ها باید بتوانند زاویه شعاعی بوش برابر با را تحمل کنند. اگر انحراف زاویه طولی بوش بیش از حد باشد ، قطعه میانی را باید گویی شکل طراحی کرد . شکل 4-20 الف نمونه ای از این اتصال را نشان می دهد که شرکت بوگه برای اتصال کمک فنر در خودروی سنگین طراحی کرده است .
شرکت لمفوردر نمونه ای مشابه را برای اتصال کمک فنر به محور عقب جگوار مدل XJ40 در نظر گرفته است ، (شکل 4-22 را ببینید) . قطعه درونی 1 که از فولاد آبداده ساخته شده است ، از طریق پوسته لاستیکی 3 بر روی رینگ بیرونی 2 تکیه می کند . فضای پایین فانوسه آب بند 4 با گریس مولیکت پر می شود . انحراف مجاز زاویه طولی بوش () در نظر گرفته شده است .
مفصل گویی که در شکل 4-23 می بینید ، در تمامن زوایا اجازه انعطاف پذیری بیشتری را تا 25 درجه می دهد . این نمونه برای کمک فنر محور عقب دیملر بنز طراحی شده است . در شکل سوراخهای تعبیه شده در داخل یاتاقان گویی را می بینید. و از طریق این سوراخها ، شیر پیستون کمک فنر با اعمال فشار روغن هدایت می شود، (شکل 5-21 را ببینید) . در هر دو نمونه یاد شده اتصال کمک فنر به محور با سوراخهای رزوه دار روی کمک فنر وسوراخ رزوه بیرونی در یاتاقان گویی ، انجام می گیرد .
شکل 4-20 : در شکل زبانه ای را که شرکت بوگه برای نصب بر روی کف کمک فنر یا میله پیستون ساخته است ، می بینید . در این طرح پیاده کردن کمک فنر گازی یک جداره از یک سوراخ امکان پذیر است .
شکل 4-20 الف : اتصال چشمی ساخت شرکت بوگه که برای یک کمک فنر دو جداره خودروی سنگین طراحی شده است . این اتصال را می توان در قسمت بالا بر روی میله پیستون یاپایین بر روی کف کمک فنر نصب کرد ، این نوع اتصال اجازه انحراف زاویه بزرگتری را در همه جهت ها می دهد ، پیاده کردن کمک فنر با قطر بیرونی کمتر از 83 میلیمتر از سوراخ بند تعلیق امکان پذیر است .

شکل 4-21 : زبانه U شکلی که با دوپیچ شش گوش کمک فنر را به بند عرضی پایین می بندد ، ساخت شرکت فیشتل و ساکس ، (این نوع اتصال را اصطلاحاً قایقک می نامند ) .

شکل 4-22 : مفصل گویی ساخت شرکت لمفورد که در اتصال کمک فنر محور عقب جگوار XJ40 نصب می شود . این مفصل مزایایی چون سادگی تعمیر ، دوام زیاد و اصطکاک کم دارد . فضای بین فانوسه های آب بند 4 با گریس به وزن 4 گرم پر می شود .

شکل 4-23 : مفصل گویی ساخت شرکت لمفوردر که برای اتصال مجموعه فنر به محور دیملربنز کلاس S طراحی شده است . در اینجا بر خلاف نمونه مفصل گویی 14 که در شکل 9-9 نشان داده شده است ، اعمال فشار به میله پیستون توخالی مجموعه فنر از سوراخهایی که در داخل یاتاقان گویی تعبیه شده اند ، انجام می پذیرد . این مفصل نیز خصوصیاتی مشابه با مفصل گویی شکل 4-22 دارد .
4-3-ضربه گیر و ایستان لاستیکی
سابقاً کاربرد کمک فنر به جذب و کشتن ارتعاشات بدنه اثر جابجایی چرخ ، محدود می شد . اما پس از طی دوره تکامل ، برای اقتصادی کردن طرح و سبک کردن خودروی سواری و باری کمک فنر به یک قطعه ویژه در سیستم تعلیق مبدل شده است. امروزه این قطعه علاوه بر میرایی ، کورس فنر را نیز هنگام جمع و باز شدن محدود می کند . در خودروهای رده پایین و متوسط ، نسبت بارگذاری به وزن بی بار خودرو مناسب است و محدودیت هایی برای نصب و گنجاندن کمک فنر در اینگونه خودروها وجود دارد . از این رو ، طراحی و تولید ضربه گیر کشش نوین و ایستان پیشرفته در کمک فنر این خودروها اهمیت ویژه ای پیدا کرده است .

4-3-1-1ضربه گیر کشش کمک فنر
ضربه گیر کشش ، جابجایی چرخ هنگام کشش را محدود می کند . این در دو حالت به کار می آید : اولاً هنگام بلند کردن خودرو برای تعمیر و ثانیاً هنگام عبور از جاده موج دار . البته با طراحی و تقسیم کمک فنرها به شیوه امروزی ، محدود کردن جابجایی کشش فنر را نمی توان به تنهایی با ضربه گیر کشش کمک فنر انجام داد .
زیرا در این صورت جابجایی آن بیش از حد زیاد می شود ، (صفحه 8 را
ببینید) .
کمک فنر ، اجزای تعلیق ، اتصالات کمک فنر به محور و بدنه و سازه کمک فنر از نظر استحکام به گونه ای طراحی می شوند که علاوه بر نیروی میرایی ، نیروی افزاینده ضربه گیر کشش و فشار را به راحتی تحمل کنند . در خودروی سواری و باری سبک، اقتصادی تر است که برای محدود کرد جابجایی فنر ، ضربه گیر را در درون کمک فنر طراحی کنند . مزیت فنی روش یاد شده آن است که اتصال بالا و پایین کمک فنر ، که برای امکان جابجایی راستای کمک فنر به کار می رود ، نیز به دلیل خاصیت فنری به ضربه گیری کمک می کند . از این رو کافی است که لاستیک ضربه گیر کشش 5 را مسطح و پهن در نظر بگیرند و از جنس پربونان ، ویتون یا پلی اورتان یا مواد لاستیکی دیگری بسازند ، (شکل 4-24 راببینید) . برای نصب این لاستیک ضربه گیر ، باید در میله پیستون 1 شیاری در نظر گرفت . در نمونه های ساخت شرکت بوکه و فیشتل و ساکس یک حلقه نگهدارنده که بر صفحه ایستان 4 تکیه می کند ، در داخل آن تعبیه می کنند .
در سیستم کمک فنر دو جداره ، لاستیک ضربه گیر 5 هنگام باز شدن کمک فنر ، به سطح راهنمای سطح میله پیستون 6 و در سیستم کمک فنر یک جداره به صفحه ای که محافظ مجموعه آب بندی است ، تکیه می کند ، (شکل 4-24 را ببینید) . شرکت فیشتل و ساکس در کمک فنرهای مختلف برای جلوگیری از بیرون پریدن خار میله پیستون ، یک واشر فنری را در داخل شیار رینگ طراحی کرده است ، (شکل 4-25 را ببینید) . در مجموعه فنر کمک فنر ، میله پیستون قطورتر است و سازندگان شرکت بوگه به راحتی بر روی آن ، یک رینگ مخروطی نصب کرده اند .
شکل های 4-25 و 4-26 لاستیک ضربه گیر کمک فنر خودروی سواری و باری سبک را که شرکت های بوگه ، فیشتل و ساکس ساخته اند ، نشان می دهند . طول لاستیک ضربه گیر در این کمک فنرها بین 3 تا 18 میلیمتر است . نمودار جابجای پیستون بر حسب فشردگی کمک فنر رفتاری کاملاً افزاینده دارد . در اینجا جابجایی تا 7 میلیمتر امکان پذیر است . اگر بخواهیم جابجای چرخ را در طول بیشتر کمک فنر جذب کنیم، می توانیم از لاستیک ضربه گیر چلاستو استفاده کنیم . این ضربه گیر که شرکت الیستوگران آن را ساخته است ، از جنس الاستومتر پلی اورتان است ، (شکل 4-27 را ببینید) .

شکل 4-24 : کمک فنر دو جداره نوع T27 ساخت شرکت بوگه ، این کمک فنر مجهز به ضربه گیر کشش 5 و شربه گیر فشار 2 است که به کمک میله پیستون 1 هدایت می شوند . ضربه گیر کشش 5 در شیاری که در صفحه 4 در نظر گرفته شده است ، می نشیند . در شکل ابعاد ، تلرانس ها ، مشخصات اتصال چشمی ، قطر بیرونی لوله و نیز قطر لوله حفاظت را می بینید .

شکل 4-25 : (بالا و راست) جابجایی کمک فنر بر حسب نیروی کشش در هنگام درگیری ضربه گیر کشش . انواع مختلف ضربه گیر کشش را نیز که در کمک فنر جداره نوع ساخت شرکت فیشتل و ساکس به کار می روند ، می بینید . طول قطعات و اجزای به کار رفته در کمک فنر به شرح زیر هستند : قطعه 1 : 4 میلیمتر ؛ قطعه 2 : 9 میلیمتر ؛ قطعه 3 : 12 میلیمتر ، قطعه 4 ؛ 16 میلیمتر . از ضربه گیر نوع برای قطعات 1 و 2 و از نوع برای قطعات 3 و 4 استفاده می شود .

صفحه نگهدارنده 4 و فاصله اطمینان تا پیستون ، طول مرده کمک فنر را می افزایند ، (شکل 4-24 را ببینید) . درکمک فنر دو جداره ساخت شرکت فیشتل و ساکس ، فاصله بالای مجموعه شیر (که بر روی پیستون قرار می گیرد) با سطح تکیه لاستیک که در شکل با نشان داده شده است ، 6 میلیمتر است () طول که در شکل 4-3 و 4-25 می بینید ، شامل فاصله و ارتفاع لاستیک ضربه گیر است . شرکت بوگه برای اطمینان از عدم برخورد صفحه نگهدارنده به پیستون ، پیشنهاد می کند که در کمک فنر دوجداره ، فاصله اطمینان ، برای طول حداقل 2 میلیمتر در نظر گرفته می شود . به این ترتیب مقدار توصیه شده برای فاصله ، 8 میلیمتر است . شرکت بیلشتاین برای کوتاه نگه داشتن طول مرده کمک فنر ، در کمک فنر یک جداره با قطر پیستون 36 تا 46 میلیمتر ، لاستیک ضربه گیر را مستقیماً بر روی صفحه نگهدارنده شیر مرحله فشار تعبیه می کند . اگر بخواهیم در طول یاد شده صرفه جویی کنیم و حتی طول مرده کمک فنر را کوتاهتر کنیم ، باید از ضربه گیر لاستیکی صرفنظر کنیم . حال اگر فضای بیشتری برای نصب کمک فنر موجود باشد ، می توان ابعاد ضربه گیر را بزرگتر در نظر گرفت و ارتفاع آن را بلندتر طراحی کرد . در اینجا نیز لوله میانی نیرو را به صفحه نگهدارنده منتقل می کند ؛ این راه حل اثر منفی بر حرکت پیستون و ترکیب شیر ها ندارد .
دوام ضربه گیر کشش لاستیکی به شکل و جنس آن بستگی دارد . این لاستیک ضربه گیر باید بدون هیچ گونه تغییر الاستیکی دمای روغن بین 40- درجه و 140+ درجه سانتی گراد را به آسانی تحمل کند و نباید زیر بار ساییده شود یا یکباره ترک بخورد . ذراتی که در اثر سایش از ضربه گیر جدا می شوند ، به داخل شیرها نفوذ می کنند و باعث نارسایی در میرایی می شوند .

شکل 4-26 : جابجایی ضربه گیر کشش یک کمک فنر دوجداره از نوع T27 و یک کمک فنر یک جداره ساخت شرکت بوگه . شکل ظاهری و ساختار این ضربه گیر کشش مانند نمونه ای است که در شکل 4-25 می بینید . ارتفاع در نمودارهای بالا به شرح زیر است : حالت 1: 3 میلیمتر ؛ حالت 13:2 میلیمتر ؛ حالت 16:3 میلیمتر ؛ حالت 18:4 میلیمتر
شکل 4-27 : لاستیک ضربه گیر کشش از جنس الاستومر پلی اورتان ساخت شرکت الستوگران . این قطعه که در کمک فنر ساخت شرکت بوگه نصب می شود ، ارتفاعی بلند و انعطاف پذیری زیادی دارد . در این مجموعه ، لاستیک ضربه گیر کشش به گونه طراحی شده است که راهگاه لازم برای عبور جریان روغن حتی در حالت کاملآً فشرده نیز باز است .

خودروسازان و سازندگان کمک فنر مشترکاً آزمایشهای دوام را انجام می دهند . با این آزمایشها طرح را به گونه ای اصلاح می کنند که در حین کارکرد کمک فنر تولید انبوه چنین حوادثی بروز نکند . از این رو برای اطمینان بیشتر از کارکرد درست کمک فنر در هنگام جابجایی ، باید هنگام تعویض فقط از نمونه هایی که تائید شده اند (بویژه در کمک فنر مجهز به ضربه گیر) استفاده کرد .
از آنجا که در حین کارکرد دمای روغن بسیار افزایش می یابد ، کارخانه فیشتل و ساکس و بوگه در کمک فنر دو جداره خود برای خوردگی سنگین و نیمه سنگین ، فقط از ضربه گیر کشش هیدرولیکی استفاده می کنند .
هنگام کارکرد فنر بادی ، فشارها و سختی ایجاد شده ممکن است یکباره افزایش یابند و به مقادیر بزرگی برسند . به این ترتیب گاه فنر بادی انرژی را بهتر از ضربه گیر لاستیکی ذخیره می کند و پس می دهد . به دلیل نصب ضربه گیر کشش هیدرولیکی ، طول مرده کمک فنر به اندازه 10 میلیمتر () افزایش می یابد .

4-3-2-ضربه گیر فشار کمک فنر و ایستان
همان گونه که قبلاً گفتیم ، تفاوت هایی بین ضربه گیر فشار و ایستان وجود دارد . ضربه گیر فشار در انتهای جابجایی چرخ فعال می شود و هنگام جمع شدن کمک فنر جابجایی را با ایجاد ضربه محدود می کند ، در حالی که ایستان در مسافت طولانی تر عمل می کند و در قسمت بزرگی از کورس پیستون ، انرژی را ذخیره می کند . درحالت کاملاً فشرده شده ، ایستان مانند ضربه گیر عمل می کند . قطعات یاد شده (ضربه گیر فشار و ایستان) در داخل لوله حفاظ (شکل 4-3 و 4-30) یا در لوله سیلندر (شکل 4-29) قرار می گیرند . این راه حل ، اقتصادی به نظر می رسد ، زیرا همان گونه که در بخش 4-3-1 یاد شد ، در اغلب خودروها نصب کمک فنر به گونه ای است که اتصالات ، نیروی نسبتاً بزرگی را بدون هیچ گونه تدابیر ویژه ای تحمل می کنند . شکل 4-28 انواع مختلف ضربه گیر فشار و منحنی تغییر نیرو به جابجایی را نشان می دهد . شرکت بوگه نیز از قطعات مشابهی استفاده می کند. شکل 4-24 ساختار چنین ضربه گیر فشاری را (قطعه 2 در شکل) در کمک فنر دو جداره نوع نشان می دهد . هدایت قطعه 2 بر عهده میله پیستون 1 است . هنگام جمع شدن کمک فنر ، لاستیک ضربه گیر به کلاهکی که لوله بیرونی را در بر می گیرد، تکیه می کند . در هنگام فشردگی کامل این لاستیک حتی با لوله حفاظ 3 نیز تماس می یابد .
از آنجا که هنگام کارکرد ، لاستیک ضربه گیر نیز ساییده می شود ، برای دوام سایشی و دوام فرم قطعه ، ترکیب شیمیایی آن نیز مهم است . در کنار دوام در برابر خودرگی ازن از آنجا که کمک فنر همواره کمی نشتی روغن دارد ، دوام در برابر خوردگی روغن نیز مهم است .
لاستیک ضربه گیر تخت (شکل 4-28) منحنی مشخصه و رفتار مناسبی ندارد . اگربخواهیم لاستیک ضربه گیر ، هنگام برخورد ، نرمتر عمل کند ، باید به ناچار از ایستان لاستیکی استفاده کنیم . در این صورت طول کمک فنر بلندتر می شود و امکان کمانش ایستان وجود دارد ، (بخش 4-1-3 را ببینید) . برای رفع این معضل ، ایستان را معمولاً از جنس الاستومرهای پلی اورتان می سازند . شکل 4-29 ایستان ساخت شرکت الستوگران را که کمک فنر یک جداره بافشار کارخانه بیلشتاین به کار می رود ، نشان می دهد . سازندگان اپل نیز در محور عقب اپل کورسا از ایستایی با ساختاری مشابه استفاده می کنند (شکل 4-30 را ببینید) . ایستان یاد شده بر روی برآمدگی مدور سرمحور (یاتاقان) میله پیستون قرار می گیرد و از بالا به طوقه 4 تکیه می کند ؛ طوقه 4 نیز خود بر محل اتصال چشمی کمک فنر ، (که در شکل دیده نمی شود ) . در سطح بالای کلاهک 3 یک تکیه گاه مسطح ایجاد می کنند و به این ترتیب از تغییر شکل و بیرون پریدن ایستان جلوگیری می کنند . راهگاههای و را برای تخلیه هوایی که در لاستیک ایستان حبس می شود ، در نظر می گیرند . اگر این مجرا ها را برای تخلیه هوا نداشته باشند ، توزیع فشار بر آب بند میله پیستونی به طور متناوب تغییر می کند ، و بر کارایی آب بندی تاثیر می گذارد . در نتیجه احتمال آسیب رسیدن به کمک فنر یا از کار افتادن آن وجود دارد ،

شکل 4-28 : ضربه گیر فشار طراحی شده برای کمک فنر دوجداره مدل S26 (وS30) ساخت شرکت فیشتل و ساکس که از جنس لاستیک است . در شکل مقابل انواع منحنی تغییرات نیروی فشار F2 نسبت به جابجایی فنر هنگام جمع شدن ، یعنی S1 ، و ارتفاع L12 را می بینید .

در شکل 4-31 ساختار ، منحنی مشخصه و تغییر نیرو – جابجایی هر دو ایستان را می بینید ، (شکل 4-30 الف را نیز ببینید) .
با نصب لاستیک ایستان ، طول مرده کمک فنر نیز افزایش می یابد (بخش 4 1-3) . فقط در صورتی که فضای کافی برای نصب در خودرو وجود داشته باشد ، می توان ایستان را در بالای کمک فنر تعبیه کرد . اگر فضای طول کافی برای نصب ایستان در کمک فنر در دسترس نباشد ، می توان لاستیک ایستان را بر قطر بیرونی لوله مخزن سوار کرد .
البته در این طرح باید فضای را برای قرارگیری فنر مارپیچ در نظر گرفت که ضعف این طرح به شمار می آید . در این صورت باید قطر فنرمارپیچ را افزایش داد . نموداری که منحنی تغییر نیرو به جابجایی ضربه گیر کشش و ایستان را در کنار هم نشان بدهد ، را در شکل روبروی صفحه 1 می بینید .

شکل 4-29 : کمک فنر محور عقب خودروی دیملر بنز ساخت شرکت بینشاین . این کمک فنر زیر فشار گاز قرار دارد . ایستان 1 ساخت شرکت الستوگران ، را پوسته 2 نگه می دارد . این پوسته پایین راهنمای میله پیستون و داخل لوله سیلندر قرار دارد . لوله حفاظ لاستیکی 3 از ایستان در برابر ضربه و گرد و غبار حفاظت می کند . نوار 4 ، لوله بیرونی را درون اتصال پایین محکم نگه می دارد . هنگام جمع شدن کمک فنر ، ایستان 1 بر روی برآمدگی اتصال چشمی 5 تکیه می کند . در شکل سوراخهای تخلیه هوا B را به وضوح می بینید . قطعه لاستیکی 6 مطابق نمونه TYP2 است که در شکل 4-8 می بینید .و این قطعه را نسبتاً عریض طراحی می کنند تا کشسانی مجموعه را کاهش دهند . میله اتصال پینی پله دار 7 با قطری برابر با 11 میلیمتر را در داخل لوله سیلندر 8 جوش داده اند . لوله سیلندر 8 به روش پرسکاری سرد ساخته شده است .

شکل 4-30 : (چپ) کمک فنر محور عقب اپل کورسا ساخت شرکت الستوکران بر روی میله پیستون قرار می گیرد و هنگام جمع شدن کمک فنر ، بین کلاهک 3 و طوقه 4 فشرده می شود .و طوقه 4 لوله حفاظ 5 را که از جنس پلی اورتان است نگه می دارد . از آنجا که ایستان رطوبت را جذب می کند ، سازندگان اپل میله پیستون را برای جلوگیری از خودرگی با لایه ای از کرون می پوشانند . برای جلوگیری از ترک خوردن لوله حفاظ ، هنگام تغییر شکل بیش از حد ایستان ، باید طراحی آن و لوله حفاظ به گونه ای باشد که قطرهای بیرونی آنها هماهنگ باشند .

شکل 4-30 الف : منحنی دو ایستان پلی اورتان ساخت شرکت الستوگران و نوع اول یعنی در کمک فنر با فشار در سال 1979 میلادی در خودروی دیملر بنز کلاس به بازار عرضه شد (W126) و نوع دوم یعنی در کمک فنر محور عقب اپل کورسا به کار می رود .

شکل 4-31 : جابجایی ایستان ساخت شرکت بوگه . این ایستان که از جنس پلی اورتان است ، در کمک فنر باید ، مدل TR36 به کار می رود (در شکل ، منحنی های 1 تا 3) ارتفاع لاستیک ایستان (طول ) به ترتیب بدین شرح است : منحنی 44:1 میلیمتر ، منحنی 60:3 میلیمتر و منحنی 95:3 میلیمتر ، منحنی 4 و 5 که در شکل می بینید ، متعلق به کمک فنرهای S26 ، S30 ساخت شرکت فیشتل و ساکس هستند . ارتفاع در ایستان های 4 و 5 به ترتیب برابر است با 5/40 و 54 میلیمتر .

5-1-کمک فنر تنظیم پذیر الکتریکی
5-1-1- خواسته های طراحی
نیروی میراکننده، تعیین کننده رفتار خودرو یعنی ایمنی حرکت و خوش سواری است. در سیستم های میرا کننده متداول . طراح راه حلی سازشکارانه و میانه بین ایمنی حرکت و خوش سواری خودرو را بر می گزیند. البته تضاد بین دو عامل یاد شده و اثر آنها بر یکدیگر انکار ناپذیر است.
اگرچه در میرایی وابسته به راستای نصب و وابسته به بار ، مقدار میرایی را با وزن خودرو سازش می دهند، این کار بر رفتار خودروی بی بار اثر چندانی ندارد. با تنظیم میرایی در کارکرد خودرو می توان بسته به شرایط نمودارهای مختلف میرایی را به کار گرفت و بر رفتار دینامیکی خودرو اثر گذاشت. خواسته های زیر را می توان برآورده کرد:
* سازش رفتار دینامیکی و خوش سواری به شرایط جاده. وضعیت بارگذاری و یا انتظارات و سفارشهای ویژه، مانند راحتی بیشتر و یا فنربندی خودروی مسابقه.
* بهبود خوش سواری در دمای پایین و ایمنی حرکت خودرو در شرایط دشوار و تغییر بیش از حد دمای کارکرد.
* پایداری هنگام پیچیدن خودرو.
* جلوگیری از کله زنی و ته زنی خودرو هنگام ترمزگیری و شروع حرکت.
این که سیستم شیرهای روغن این خواسته ها را تا چه اندازه برآورده می کنند، به عوامل زیر بستگی دارد:
* تنظیم مرحله کشش و فشار
* تعداد منحنی و نمودار میرایی
* اندازه و پراکندگی نیروی میرایی
* تلرانس
* سرعت تغییر مراحل( از کشش به فشار و برعکس)
شیوه و دقت تنظیم میرایی به چگونگی حساسه های سرعت و شتاب و نیرو و زاویه فرمان، و نیز نحوه پردازش الکترونیکی آنها بستگی دارد.

5-1-2- سیستم شرکت بیلشتاین
با همکاری شرکت پورشه و شرکت الکترونیکی کوستال، شرکت بیلشتاین، سیستم میرایی تنظیم پذیر الکتریکی را برای تعلیق خودروی پورشه مدل 959 طراحی کرده است. با تنظیم الکتریکی میله پیستون به کمک دستگاه الکترونیکی. یعنی با بکارگیری یک موتور تنظیم در کمک فنر می توان به یک کمک فنر تنظیم پذیر الکتریکی دست یافت. شیوه کارکرد این کمک فنر به شرح زیر است:
شیوه کارکرد الکتریکی
مجموعه شیرها، علایم را از دستگاه الکترونیکی دریافت می کند و به حرکت چرخشی میله تنظیم تبدیل می کند. موتور الکتریکی جریان مستقیم که در بالای میله پیستون قرار دارد، محرک میله تنظیم است. این موتور از طریق یک جعبه دنده با نسبت 156:1 میله تنظیم را در هر دو جهت می چرخاند.

شیوه میرایی
در انتهای پایین میله تنظیم، یک پیستون تنظیم با پروفیل محیطی معینی قرار گرفته است. با چرخاندن میله تنظیم، مقطع سوراخ عرضی روغن که درون میله پیستون و بالای پیستون قرار دارد، کوچک تر می شود و در نتیجه روغن به ناچار از سوراخها و صفحات فنری بر روی شیر پیستون جریان می یابد. از این رو نیروی میرایی افزایش می یابد. برعکس، هنگامی که مقطع روزنه عبور روغن با تعویض جهت چرخش پیستون بزرگ می شود، نیروی میرایی کاهش می یابد. در هر دو حالت نیروی میرایی در جهت کشش و فشار تغییر می کند.

منحنی مشخصه میرایی
در طرحی که در شکل 5-1 می بینید، تنظیم پیوسته نیروی میرایی در کل محدوده کارکرد امکان پذیر است.
شکل 5-1: برشی از یک کمک فنر یک جداره با فشار ساخت شرکت بیلشتاین با قابلیت تنظیم پذیری الکتریکی. از این نمونه در خودروی پورشه مدل 959 استفاده می شود. تنظیم کمک فنر نسبت به تغییرات سرعت حرکت خودرو انجام می شود.
البته در پورشه 959 از یک سیستم میرایی تنظیم پذیر وابسته به سرعت حرکت استفاده کرده اند. شکل 5-2 ، هشت منحنی مشخصه مختلف میرایی و شکل 5-3، شیوه قطع و وصل و تغییر مراحل مختلف را در محور عقب و جلو نشان می دهد.

شکل 5-2: نمودار نیروـ جا به جایی کمک فنر شکل 5-1 با هشت درجه مختلف تنظیم. این نتایج در کورس 50 میلیمتر و تعداد دور 200 دور در دقیقه به دست آمده است. هر یک از نمودارهای نشان داده شده با چرخاندن میله تنظیم به اندازه ای معین با فاصله 10 درجه در بازه صفر تا هشتاد درجه به دست آمده اند.
شکل 5-3: درجات تنظیم میرا کننده پورشه 959. با چرخاندن پیچ تنظیم می توان گزینه های مختلف مانند فنربندی نرم، معمولی یا سخت را برگزید. شکل بالا تغییر زاویه چرخش میله تنظیم را نسبت به تغییر سرعت حرکت خودرو نشان می دهد.
هنگامی که راننده، درجه تنظیم نرم را انتخاب می کند. تنظیم زاویه میله تنظیم مطابق منحنی نرم می شود. به این ترتیب با رسیدن به سرعت 60 کیلومتر در ساعت، زاویه میله تنظیم در محور جلو به 30 درجه می رسد که در نتیجه پله ای در منحنی رخ می دهد. در سرعت 120 کیلومتر در ساعت، منحنی به زاویه 50 درجه می پرد. در مجموع پنج سطح نیروی میرایی مختلف با زوایای تنظیم مختلف به دست می آید. اگر راننده حالت تنظیم معمولی را انتخاب کند، تغییر نیروی میرایی مطابق منحنی پله ای معمولی که در شکل 5-3 می بینید، می شود. در این حالت، اگر تنظیم سخت برگزیده شود. در تمام بازه سرعت، سیستم روی سخت ترین حالت( یعنی بزرگترین زاویه چرخش میله تنظیم) می ماند.
مزایای سیستم بیلشتاین، قابلیت تنظیم نیروی میرایی به طور پیوسته و نیز ساختار، طرز کار و اصول کارکرد ساده آن است. در نمودارهای شکل 5-4 چگونگی تغییر نیروی میرایی با تغییر زاویه تنظیم را می بینید. با کاهش سطح سوراخهای جریان روغن، یعنی با سخت تر شدن تنظیم، منحنی در کل بازه سرعت پیستون به طور یکنواخت تغییر می کند. همان گونه که در شکل می بینید، منحنی ها با افزایش سرعت از یکدیگر دور می شوند. اما، هنگامی که مقطع عبور روغن بزرگ باشد، یعنی در میرایی نرم، تغییر مقطع روغن اثر زیادی بر میرایی ندارد.
با داشتن منحنی های گوناگون می توان به تغییر دلخواه در نیروی میرایی دست یافت، به گونه ای که راننده چنین احساس می کند که سیستم تنظیم نیروی میرایی با تغییر پوسته عمل می کند. البته حساسیت تلرانس در ساخت پیستون تنظیم می تواند مشکل ساز شود. اگر حرکت و موقعیت زاویه ای پیستون تنظیم، دقیق انتخاب نشود،( مثلاً با ارتعاش در موتور به هم بخورد)، انحراف و خطایی نسبت به منحنی نامی پدید می آید که با ترکیب شدن این پراکندگی خطا با تلرانس شیر پیستون، دقت حرکت پیستون کاهش می یابد. شرکت بیلشتاین این مشکل را با بکارگیری الگوریتم خاصی در دستگاه تنظیم الکترونیکی حل کرده است. این الگوریتم با کنترل و نظارت بر کارکرد کمک فنر و موقعیت حرکت پیستون در صورت لزوم، وارد عمل می شود و خطاهای موجود را اصلاح می کند. البته فضای نسبتاً بزرگی که برای قرار دادن و نصب موتور تنظیم بر روی میله پیستون لازم است، نقطه ضعف طراحی یاد شده است. از این رو نمی توان از این طرح و موتور تنظیم در مجموعه فنر ـ کمک فنر محور جلو استفاده کرد، زیرا معمولاً فضای لازم برای نصب آن بین کلاهک مجموعه و درب موتور وجود ندارد.

5-1-3- سیستم شرکت بوگه
درست مانند اپل، سازندگان ب . ام . و نیز در مدل M3 از سیستم میرایی با تنظیم پذیری سه مرحله ای استفاده می کنند. این سیستم طبق اصول کارکرد یک مجموعه فنر- کمک فنر دو جداره با فشار کار می کند،( بخش 2-2-2 را ببینید). در اینجا نیر در حالت تنظیم نرم، سیستم الکترونیکی. وابسته به سرعت عمل می کند و در سرعتهای فراتر از 110 کیلومتر بر ساعت درجه تنظیم را به حالت معمولی بر می گرداند. اگر سیستم نقص فنی و یا پارازیتی را شناسایی کند، به صورت خودکار درجه تنظیم معمولی را بر می گزیند.

شکل 5-4 : منحنی رفتار مراحل تنظیم که در شکل 5-3 می بینید تصویر چپ برای محور جلو و راست برای محور عقب، نرمترین منحنی متعلق به زاویه تنظیم صفر درجه است.
البته تفاوتهایی در ساختار درونی و بیرونی و نیز سیستم شیرهای روغن وجود دارد،( شکل 5-5 را ببینید). شیرهای مغناطیسی 2 را سازندگان شرکت بوگه بر لوله سازه 1 مجموعه فنرـ کمک فنر و یا بر روی لوله نگهدارنده کمک فنر نصب می کنند. این شیرها نیز به موازات شیرهای مغناطیسی و شیرهای پیستون و زیرین، که در درون محفظه سیلندر3 و زیر پیش تنیدگی فنر قرار دارند، باز و بسته می شوند. هنگام باز شدن و جمع شدن کمک فنر، روغن از طریق سوراخ4،( که بر روی سیلندر3 قرار دارد). به مجرای حلقه ای5 و از آنجا به سوراخهای مجرای ورودی6 در هر دو شیر روغن راه می یابد. زمانی که بدنه شیر، سوراخ را باز می کند، روغن از روزنه ثابت8 به مجموعه صفحات فنری9 جریان می یابد. این مجموعه زیر فشار باز می شود و راه را برای عبور روغن به محفظه تعادل فشار 10 باز می کند. مقاومت جریان شیرهای 8و9 به همراه مقاومت شیر پیستون مقدار میرایی فشار و مقاومت شیرهای 8 و 9 و مقاومت شیر زیرین، میزان میرایی مرحله فشار کمک فنر را تعیین می کند.
با طرح یاد شده و استفاده از دو شیر مغناطیسی می توان به سه منحنی نیروی کشش و فشار مستقل و یک منحنی نیروی میرایی وابسته دست یافت. شکل 5-6 منحنی نیروـ سرعت یک مجموعه فنرـ کمک فنر دو جداره با فشار ساخت شرکت بوگه را که در خودروی ب.ام.و مدلM3 به کار گرفته می شود، نشان می دهد. مزایای سیستم میرایی شرکت بوگه عبارتند از:
* استفاده از اجزای استاندارد که آزمایش خود را به خوبی پشت سر گذاشته اند و در کمک فنرهای تولید انبوه نیز استفاده می شوند.
* برخلاف دیگر سیستم ها، به دلیل قرارگیری شیرهای تنظیم در کنار مجموعه، طول آن افزوده یا کورس آن کاسته نمی شود. به این ترتیب پیش شرطهای لازم برای استفاده از این سیستم در خودروهای موجود و تولید انبوه صادق است. البته این کار فقط هنگامی امکان پذیر است که فضای لازم برای نصب شیرهای تنظیم وجود داشته باشد.

شکل 5-5 : مجموعه فنرـ کمک فنر دو جداره با فشار. ساخت شرکت بوگه مجهز به ضربه گیر کشش الستوهیدرولیکی با تنظیم پذیری الکتریکی در سه مرحله، شیرهای مغناطیسی2 در داخل مجرای رینگ 5 قرار می گیرند. مجرای یاد شده از سوراخ4 با محفظه کار واقع در لوله سیلندر3 در ارتباط است. وقتی شیر7، مجرای ورودی روغن را باز می کند. روغن از فضای حلقه ای روزنه ثابت8 به مجموعه صفحات فنری 9 جریان می یابد و در نهایت به محفظه تعادل فشار10 می رسد. برایند نیروهای مقاومت جریان که در شیر پیستون( مرحله کشش)، در شیر زیرین(مرحله فشار) و شیر مغناطیسی ایجاد می شوند، منحنی مشخصه کمک فنر را شکل می دهند. سخت ترین تنظیم در حالتی است که هر دو شیر مغناطیسی بسته باشند. اگر یک شیر مغناطیسی بسته و دیگری باز باشد، مجموعه نرمتر عمل می کند. نرمترین حالت کارکرد مجموعه در زمانی است، که هر دو شیر مغناطیسی باز باشد.
* نیاز به توخالی در نظر گرفتن میله پیستون و ضعیف کردن مقطع آن نیست.
* از شیر سیلندر می توان در انواع کمک فنر( یک جداره، دو جداره، بی فشار و با فشار) و همچنین سیلندر فنری هیدرونیوماتیکی استفاده کرد.

شکل 5-6 : منحنی مشخصه کارکرد مجموعه فنرـ کمک فنر دو جداره با فشار تنظیم مغناطیسی ساخت شرکت بوگه. با تنظیم شیرها می توان به سه منحنی مختلف در جهت کشش و فشار دست یافت. منحنی اول با نمودار کارکرد یک مجموعه فنرـ کمک فنر بدون قابلیت تنظیم کاملاً مشابه است.

* شیر میرایی که زیر پیش تنیدگی قرار دارد، خصوصیات مطلوب میرایی را تضمین می کند. به این ترتیب رفتار خطی و کاهنده منحنی مشخصه میرایی در محدوده سرعت کم امکان پذیر است.
* این سیستم، دستیابی به طیف وسیعی از منحنی کارکرد را امکان پذیر می کند. همچنین بین تنظیم نیروی میرایی در جهت کشش و فشار( فقط در کمک فنری دو جداره)وابستگی وجود دارد. با انتخاب مناسب ابعاد هندسی پیستون و میله پیستون می توان به تنظیم دلخواه دست یافت.
* از آنجا که شیر تنظیم طبق اصول الکترومغناطیسی کار می کند، اتصال( قطع و وصل)شیر تنها در چند هزارم ثانیه با صرف توان الکتریکی بسیار کم صورت می پذیرد.
* در صورت قطع برق. سیستم هیدرولیکی فوراً سخت ترین کمک فنر را تامین می کند.
ضعف این سیستم آن است که در مجموعه فنرـ کمک فنر( فشنگی) نمی توان از آن استفاده کرد.

5-1-4- سیستم شرکت دلکو
کارخانه اپل برای مدل سناتور و امگا به طور سفارشی و یا در تولید انبوه از کمک فنرهایی با قابلیت تنظیم میرایی در سه مرحله در محور جلو و عقب استفاده می کند. سازنده سیستم های کنترل الکترونیکی شرکت دلکو است. شکل 5-7 اجزاء و قطعات سیستم یاد شده و همچنین شیوه قرارگیری و نصب آن در خودرو را نشان می دهد.
با کلیدی که روی داشبورد نصب کرده اند، راننده می تواند میرایی را در سه درجه مختلف = سخت، N = معمولی، C = نرم تغییر دهد. دستگاه تنظیم الکترونیکی و موتور تنظیم که در میله پیستون مجموعه فنرـ کمک فنر نصب کرده اند، منطبق با درجه تنظیم برگزیده، میرایی را در چرخها تغییر می دهند. دستگاه اتوماتیک سرعت، دستگاه تنظیم را کنترل و نظارت می کند. با انتخاب درجه نرم هنگامی که سرعت خودرو از 115 کیلومتر بر ساعت فراتر رود، حالت تنظیم به درجه نرم انتقال می یابد. با برگشتن سرعت به 110 کیلومتر بر ساعت، سیستم به طور خودکار دوباره به حالت اولیه تنظیم خود بر می گردد.
دستگاه تنظیم، درجه میرایی صحیح را ر مراحل مختلف حرکت کنترل می کند. هنگام بروز نقص در سیستم. این دستگاه لامپ دیود را بر روی کلید روشن می کند و در ضمن، اطلاعات نقص فنی را نیز ذخیره می کند. کارشناسان فنی در صورت نیاز، اطلاعات ذخیره شده را برای تعمیرات به کار می گیرند.
مجموعه فنرـ کمک فنر طبق اصول کارکرد کمک فنر دو جداره با فشار که در بخش 2-2-2 بررسی کردیم. عمل می کند. همه ابعاد بیرونی مجموعه فنرـ کمک فنر مشابه نمونه استاندارد است،( شکل 5-8 را ببینید).
در اینجا، برای امکان پذیر ساختن نصب موتور تنظیم، فقط قطر میله پیستون را از 22 میلیمتر به 25 میلیمتر می افزایند. موتور تنظیم را در انتهای پایین بوش فنر قرار می دهند و به طور ثابت با یک ساق به میله پیستون متصل می کنند. محور محرک 3 از پایین با زبانه چرخان 2 در پیستون 1 درگیر می شود،( شکل5-9 را ببینید). بسته به درجه تنظیم C یا M ، موتور تنظیم، سوراخ 4 را بزرگ یا کوچک می کند و زبانه چرخان، قطر بزرگتر سوراخ عرضی پیستون 5 را می پوشاند.

شکل 5-7 : اجزای سیستم میرایی خودرو اپل مدل سناتور و امگا با قابلیت تنظیم پذیری الکتریکی( شرکت راید کنترل)

شکل5-338: مجموعه فنر کمک فنر اپل سناتور با تنظیم پذیری الکتریکی در سه مرحله، ساخت شرکت دلکو، قطعه اتصال و موتور تنظیم در داخل میله پیستون توخالی قرار می گیرند. همه ابعاد هندسی بیرونی و اتصالات مجموعه مشابه ابعاد مجموعه فنر کمک فنر متداول است.

هنگام به بالا رانده شدن میله پیستون، روغن از داخل محفظه کار8 و از سوراخ عرضی 5، سوراخ تنظیم 4 و افشانک اصلی 6 به داخل محفظه کار B جریان می یابد. به موازات آن، روغن از مجرای پیستون 7 و سوراخ گلویی8( با مقطع ثابت) که بر روی بدنه شیر 11 قرار دارد، به مجموعه صفحات فنر9 جریان می یابد. مجرای میان بر 1 را برای سرعت کم پیستون بر روی بدنه شیر که از جنس آلیاژ کلوخه شده است، در نظر می گیرند. شرکت دلکو برای جلوگیری از بروز تنش بیش از حد در صفحات فنری، از محدود کننده 12 در هر دو سمت بدنه شیر استفاده می کند. با پایین رانده شدن میله پیستون، نیروی میرایی در جهت فشار با ترکیب و اثر متقابل سه جریان به شرح زیر ایجاد می شود:
الف) جریان از سوراخ تنظیم 4 و افشانک اصلی 5 در حالت های تنظیم C و M .
ب) جریان از برخورد و اعمال فشار روغن به مجموعه صفحات فنر 13.
پ) جریان از شیرهای زیرین14.

شکل5-9 : نمایی از برش طولی شیر پیستون و شیرهای زیرین، که در کمک فنر ساخت دلکو به کار می رود.( شکل 5-8 را ببینید). پیستون به موتور جریان مستقیم، که در بالای آن قرار دارد، متصل است. پیستون بر روی میله پیستون توخالی از پایین پیچ شده است. نیروی میرایی با چرخاندن زبانه2 تنظیم می شود. فنر15، زبانه 2 را فقط در جهت طولی هدایت می کند.
شکل5-10 : منحنی مشخصه کارکرد مجموعه فنرـ کمک فنر راید کنترل(چپ) و منحنی مشخصه کارکرد کمک فنر محور عقب اپل سناتور( راست)

حالت پ) مانند نمونه ای است که در شکل 3-11 می بینید . میرایی در مرحله فشار باید به گونه ای ایجاد شود که در سرعتهای مختلف پیستون اثر گلویی پ) از مجموع برآیند اثرات شیرهای الف) و ب) بزرگتر باشد. همان گونه که در شکل 5-9 و 5-10 می بینید، شرکت دلکو مانند شرکت بیلشتاین ، نیروی میرایی را با استفاده از مقطع روزنه ثابت جریان روغن تغییر می دهد. مزیت بزرگ این طراحی آن است که عدم دقت موقعیت زبانه چرخان، بر مقدار نیروی میرایی اثر ندارد. البته تنظیم دلخواه نیروی میرایی در این طراحی محدودیتهایی دارد.
شکل 5-10 منحنی مشخصه نیرو و میرایی را، که برای شاسی اپل سناتور طراحی شده است، نشان می دهد.

5-1-5- سیستم شرکت فیشتل و ساکس
شرکت فیشتل و ساکس سیستم تنظیم پذیر میرایی را طراحی کرده است که در آن نیروی میرایی در دو مرحله به روش الکتریکی تنظیم می شود. از این سیستم در محور جلوی مجموعه فنرـ کمک فنر و سیلندر فنری محور عقب خودروی ب.ام.و. سری هفت استفاده می شود. علاوه بر تنظیم ارتفاع نیوماتیکی ، این سیستم در محور عقب قابلیت تنظیم نیروی میرایی وابسته به بار را نیز دارد. شکل5-11 ساختار درونی فشنگی کمک فنر را نشان می دهد. برای میسر ساختن نصب موتور الکتریکی درون میله پیستون، قطر بیرونی آن را 24 میلیمتر و قطر پیستون را 36 میلیمتر برگزیده اند. ساختار مجموعه فنرـ کمک فنر، دو جداره با فشار است . فشار گاز درون محفظه را به گونه ای برگزیده اند، که مقدار آن همواره از 5 اتمسفر بیشتر باشد. برای تنظیم منحنی های مختلف میرایی به طور مستقل، شرکت فیشتل و ساکس پیستون دیگری نیز بر روی میله پیستون طراحی کرده است،( کمک فنر دو پیستونی). به این ترتیب محدودیتی در تنظیم منحنی میرایی( افزاینده و یا کاهنده) ندارد. بسته به درجه تنظیم دلخواه( نرم یا سخت)، یکی از دو زبانه چرخان با سوراخی که در میله پیستون توخالی تعبیه شده است، انطباق پیدا می کند. برای نمونه، برای دستیابی به نمودار 1، سوراخهای بالایی باز و سوراخهای پایینی بسته می شوند. روغن از درون میله پیستون توخالی به شیر پیستون1 و سپس از سوراخ میانی به شیر پیستون2 جریان می یابد.
به این ترتیب منحنی میرایی این شیر، رفتار میرایی کل مجموعه را تعیین
می کند.
برای رسیدن به نمودار2، سوراخ بالایی بسته می شود. روغن از شیر پیستون1 و سپس از سوراخ باز میانی و پایینی به محفظه سیلندر در پایین پیستون راه می یابد. در جهت فشار، سیستم به گونه ای طراحی شده است که در تنظیم اولیه روی درجه نرم باشد و با افزایش میرایی بر روی پیستون به حالت سخت برسد. شکل 5-13 منحنی نمودار سیستم میرایی مجموعه فنرـ کمک فنر را، که در محور جلوی ب.ام.و.i 750 به کار گرفته اند، نشان می دهد. میرایی این کمک فنر با روش یاد شده تنظیم می شود.
سیستم میرایی فنرـ کمک فنر محور عقب طبق اصول یک کمک فنر یک جداره کار می کند، یعنی نیروی میرایی در جهت کشش و فشار فقط در شیر پیستون ایجاد می شود،( شکل 5-12 را ببینید). محفظه گاز در بیرون از کمک فنر و در مخزن فشار طراحی شده است. غشایی که در مخزن فشار قرار دارد، روغن و گاز را جدا می کند. تنظیم الکتریکی سیستم میرایی مانند مجموعه فنرـ کمک فنر محور جلو طبق اصل کارکرد یک کمک فنر دو پیستونی کار می کند. با هماهنگ کردن کنترل شیرهای میرایی با تغییر مخزن فشار. می توان نیروی میرایی محور عقب را نیز به نوسانات نیرو( بر اثر تغییر بار و سرنشین) منطبق کرد. به این ترتیب نیروی میرایی به طور خودکار وابسته به فشار روغن و بار تغییر می کند. فشار سیستم به مقدار و توزیع بار خودرو بستگی دارد. مقدار فشار در حالت بی بار خودرو30 اتمسفر و در حالت پربار بیش از 90 اتمسفر است.
بسته به میزان فشار سیستم، میله تنظیم، حرکت می کند و پیش تنیدگی معینی را بر فنرهای شیر پیستون ایجاد می کند. به این ترتیب میله تنظیم، فشار لازم برای باز شدن صفحات شیر را تغییر می دهد. به این ترتیب نیروی میرایی کششی و فشاری حاصل به مقدار میرایی کل فنرـ کمک فنر افزودن می شود. خصوصیات و ویژگیهای آن مانند یک شیر تعادل فشار است.
شکل 5-14 اثرات حاصل را که در بازه سرعت کم و یعنی در بازه میرایی بدنه گسترش دارد، نشان می دهد.

5-1-6 سیستم شرکت کنی
سیستم کنی، مجموعه فنرـ کمک فنر را برای گلف جی. تی. آی. طراحی کرده اسـت که در آن سطـح فنـرهـا در حـدود 30 میلیمتر پایین تر از معمول است. در این

شکل 5-11 : ساختار مجموعه فنرـ کمک فنر دو جداره با فشار شرکت فیشتل و ساکس. که برای دو منحنی مختلف نیروی میرایی طراحی شده است.( شکل 5-13 را ببینید).
شکل 5-12 : مجموعه فنرـ کمک فنر یک جداره با میرایی متغیر در دو مرحله. در این مجموعه، مقدار میرایی وابسته به بار تغییر می کند. ساخت شرکت فیشتل و ساکس. طراحی شده برای محور عقب ب.ام.و. سری 7.

شکل 5-13 : منحنی مشخصه مجموعه فنرـ کمک فنر که ساختار آن را در شکل 5-11 می بینید و برای محور جلوی ب.ام.و. سری7 طراحی شده است. در شکل اختلاف فاحش بین تنظیم کمک فنر در حالت نرم و سخت را می بینید. با استفاده از اصل کارکرد کمک فنر دو پیستونی می توان نمودارها و منحنی های مشخصه را مستقل از یکدیگر طراحی کرد.

شکل 5-14 : منحنی مشخصه کارکرد فنرـ کمک فنر نشان داده شده در شکل 5-12 . با تعبیه یک میرایی کمکی بین کمک فنر و مخزن فشار، مجموعه در کنار تنظیم پذیری الکتریکی میرایی، قابلیت تنظیم وابسته به بار را نیز دارد. در شکل اثرات تغییر فشار مخزن روغن را در 30 و 90 اتمسفر می بینید. منحنی نقطه چین تنظیم کمک فنر را در حالت نرم و منحنی خطوط ممتد آن را در حالت سخت نشان می دهند.

سیستم، میرایی از روش الکتریکی تنظیم می شود. از اتاق سرنشین و با کلید( روی داشبورد) می توان میرایی کمک فنر و مجموعه فنرـ کمک فنر را در هر دو محور. در چهار درجه مختلف تنظیم کرد. شکل 5-15 شیوه کارکرد این سیستم در محور عقب را نشان می دهد. در اینجا نیز مانند مجموعه فنرـ کمک فنر ساخت فیشتل و ساکس ودلکو، موتور تنظیم الکتریکی از پایین درون میله پیستون نصب می شود. با سوراخ کردن میله پیستون و نصب موتور از زیر و ایجاد سوراخ کوچکتر برای ارتباط سیمها می توان در مجموعه فنرـ کمک فنر قطر میله پیستون را کوچکتر در نظر گرفت، که این یک مزیت است. محور موتور از سمت پایین به صفحه چرخان موتور وصل است. این صفحه چرخان، با زبانه بالایی میله تنظیم زبانه درگیر است. زبانه در پایین میله تنظیم زبانه دار به صفحه گردان شیر وصل است. صفحه گردان شیر، صفحه تنظیم شیر را می چرخاند. این صفحه تنظیم در چهار حالت مختلف، سوراخهای جریان روغن را باز می کند یا می پوشاند. در نتیجه با حرکت چرخشی موتور، می توان در بازه ای برابر با 180 درجه به چهار حالت مختلف میرایی دست یافت. نیروی میرایی با بزرگتر یا کوچکتر کردن روزنه ثابت جریان روغن تغییر می کند. اثر باز و بسته کردن روزنه ثابت جریان روغن بر نیروی میرایی را در بخش 3-1 بررسی کردیم. شکل 5-15 الف، چهار منحنی مشخصه میرایی را، که کمک فنر سازان شرکت کلی برای گلف تنظیم کرده اند، نشان می دهد.
برای مقایسه بهتر، منحنی مشخصه میرایی خودروی گلف جی.تی.آی را نیز در نمودار می بینید. در اینجا مرحله1 نرمترین و مرحله 4 سخت ترین حالت تنظیم میرایی( تنظیم میرایی سخت)است. از نمودار بر می آید، که تنظیم کمک فنر فقط بر میرایی کشش اثر می گذارد. ویژگی یاد شده، کاربرد این طرح را در خودرو محدود می کند. تنظیم میرایی به این روش بیشتر در خودروی مسابقه کاربرد دارد. بدیهی است که فقط در صورتی می توان به رفتاری بهینه در خوش سواری و غلتش خودرو دست یافت که تنظیم میرایی مرحله فشار نیز امکان پذیر باشد. در اینجا، باید به تغییر نسبت میرایی کشش به فشار نیز توجه کرد،( بخش 3-1-3را ببینید). اگر میرایی مرحله کشش را بیش از حد بزرگ بگیریم، تماس بین چرخ و جاده از بین می رود و خودرو ناپایدار می شود.
اما مزیت طرح کنی امکان نصب آن به جای کمک فنر معمولی است. با ثابت نگه داشتن ابعاد میله پیستون در مجموعه فنرـ کمک فنر، می توان اتصالات مجموعه را همان گونه که هست بکار گرفت.
اتصال سیمها به مجموعه تنظیم، که در اتاقک سرنشین قرار دارد، به کمک اتصالات متداول در بازار انجام می گیرد. این سیم ها عبارتند از: سیم زمین، سیم ولتاژ و تنظیم.

شکل 5-15 : کمک فنر دو جداره با فشار ساخت شرکت کنی با تنظیم پذیری الکتریکی میرایی در جهت کشش. موتور تنظیم را از پایین در میله پیستون نصب می کنند. اگر چه برای نصب موتور، میله پیستون را در قسمت میانی سوراخ کرده اند، اما در بقیه قسمت ها، استحکام خمشی میله پیستون تقریباً ثابت است. اگر بتوان قطر بیرونی میله پیستون را ثابت نگه داشت، مطلب بالا یک مزیت شمرده می شود.

شکل5-15 الف: منحنی مشخصه مجموعه فنرـ کمک فنر ساخت شرکت کنی که در محور جلوی گلف جی.تی.آی به کار می رود. در شکل بالا، چهار مرحله کشش آن را با خط پر می بینید. برای مقایسه بهتر، منحنی کارکرد کمک فنر اصلی را با خط چین می بینید. تغییر مرحله فشار در این سیستم امکان پذیر نیست،( شکل 5-15 را ببینید).

شکل 5-16 : سیستم تعلیق خودرو با کنترل الکترونیکی. اجزای سیستم ECS عبارتند از:1ـ مجموعه فنرـ کمک فنر با سختی و میرایی تنظیم پذیر،2ـ کمک فنر با سختی و میرایی تنظیم پذیر، 3ـ شیرهای مغناطیسی، 4ـ کمپرسور هوا، 5ـ مخازن هوای فشرده،6ـ دستگاه تنظیم الکترونیکی، 7ـ دستگاه نشانگر، علاوه بر اجزای یاد شده، سیستم ECS دارای 5 حساسه است که کنترل تعلیق فعال خودرو را بر عهده دارند.

5-2- کمک فنر تنظیم پذیر الکترونیوماتیک
در سال 1984 میلادی کارخانه میتسوبیشی خودروی گالانت رویال و در سال 1987 میلادی ساپورو را به بازار اروپا عرضه کرد. هر دو خودروی یاد شده، دیفرانسیل جلو هستند و در محور عقب به تعلیق با بندهای مرکب و در محور جلو به مجموعه فنرـ کمک فنر با وظیفه هدایت چرخ مجهز هستند. در این سیستم برخلاف دیگر طرح ها، در محور جلو و عقب در داخل فنر مارپیچ، فنر بادی نصب کرده اند و یک تنظیم کننده میرایی، میرایی بدنه را در دو مرحله مستقل تنظیم می کند،( شکل
5-17). دو مجموعه یاد شده( فنر بادی و تنظیم کننده میرایی) جزیی از سیستم کنترل الکترونیکی تعلیق هستند. هدف از به کارگیری سیستم کنترل الکترونیکی تعلیق خودرو، افزایش خوش سواری و بهبود رفتار حرکتی خودرو است.
این سیستم دارای مشخصات زیر است:
* با قطع و وصل کردن محفظه جانبی هوا می توان سختی فنر را در دو حالت تنظیم کرد.
* با تغییر دادن فشار هوای فنر بادی می توان ارتفاع خودرو را تنظیم کرد. به این ترتیب با پایین آوردن خودرو در سرعت زیاد، بهبود ضریب پساCw امکان پذیر است. با افزایش فشار در فنر بادی، از جمع شدن بیش از حد فنرها و کاهش فاصله خودرو از سطح زمین جلوگیری می شود. در نتیجه، خوش سواری در شرایط بارگذاری کامل نامطلوب نمی شود.
* با کاهش میرایی تعلیق، خوش سواری در سرعت کم بهبود می یابد.
* سیستم تنظیم پذیر الکترونیوماتیکی با افزایش میرایی تعلیق در سرعت زیاد خودرو، رفتار دینامیکی حرکتی خودرو را بهبود می دهد.
فنر بادی(نیمه کشسان) از محفظه با حجم هوای ثابت و یک بالشتک بادی با سختی معین تشکیل شده است. این بالشتک برروی جداره بیرونی لوله محافظ می لغزد و به محفظه فشار راه دارد. با قطع و وصل کردن محفظه فرعی از حجم اصلی و با افزایش فشار هوا هنگام بارگذاری، می توان سختی فنر بادی را تغییر داد. در این نوع سیستم، سختی فنر در حالت ایستایی مانند حالت حرکت و تاثیر خواص فانوسی فنر بادی، مشابه فنر بادی کمکی است . تغییر ضریب میرایی با میله تنظیم انجام می شود. این میله تنظیم را دستگاه کنترل تنظیم، که روی مجموعه فنرـ کمک فنر بسته اند، می چرخاند . میله تنظیم از میله پیستون توخالی می گذرد، و صفحه چرخانی را در شیر پیستون به کار می اندازد، (شکل 5-18). شکل 5-19 تاثیر متقابل این صفحه چرخان و شیر اصلی و شیر فرعی را نشان می دهد. شیر اصلی در بالای صفحه چرخان و شیر فرعی در پایین آن قرار دارد. بر اثر خاصیت گلویی شیر فرعی، نیروی میرایی افزایش می یابد. در مرحله فشار، اثر شیرهای زیرین نیز به میرایی افزوده می شود. در اینجا برای دستیابی به نیروی میرایی مطلوب باید دقت کرد که شیرهای زیرین و شیرهای پیستون حتماً هماهنگ باشند. سازندگان اروپایی، برای تنظیم درجه های مختلف میرایی فقط به تنظیم دستی یا تنظیم خودکار بر اساس سرعت خودرو اکتفا می کنند، اما کارخانه میتسوبیشی در طرح خود برای کنترل الکترونیکی تعلیق، از حساسه های دیگری نیز بهره می گیرد.

شکل 5-17 : برشی از فنر مارپیچ و فنر بادی، میتسوبیشی ساپورو. کمک فنر این مجموعه طبق اصول یک کمک فنر دو جداره کار می کند. بین شیر اصلی و فرعی مجموعه، مقطع روزنه ثابت عبور روغن در نظر گرفته شده است، که هنگام تبدیل درجه نرم به سخت به کمک یک زبانه چرخان بسته می شود. به این ترتیب روغن علاوه بر راهگاه اصلی از شیر فرعی جریان می یابد که در نتیجه نیروی میرایی در حدود 15 % افزایش می یابد.

شکل 5-18 : نمای بالای مجموعه تنظیم که از یک شیر مغناطیسی و محفظه هوا و پیستون تشکیل شده است. هنگامی که شیر دریچه ها را باز می کند، پیستون تنظیم برخلاف جهت نیروی فنر، به راست می رود و میله بازو و پین گریز از مرکز را که به میله تنظیم وصل هستند ، تکان می دهد. در نتیجه میله بازو، میله تنظیم را به اندازه 60 درجه می چرخاند. در این صورت، ارتباط بین فنر بادی و محفظه جانبی قطع می شود. همزمان با این کار، صفحه چرخان، سوراخ عبور جریان در شیر فرعی پیستون را می بندد. در نتیجه، هم فنر بادی و هم میرایی سخت تر می شوند.
شکل 5-19 : برشی از شیر پیستون کمک فنر میتسوبیشی ساپورو. در شکل مسیر جریان روغن در حالت کشش و فشار را می بینید. هنگامی که مجموعه در حالت تنظیم نرم است، شیر اصلی نیروی میرایی را ایجاد می کند. در حالت تنظیم سخت، با حرکت صفحه چرخان و بسته شدن سوراخ تنظیم، شیر فرعی به جریان اصلی روغن وصل می شود.

شکل5-16 سیستم کنترل الکترونیکی تعلیق خودرو(ECS) و حالت های مختلف حرکت را نشان می دهد. در سال 1988 میلادی، کارخانه میتسوبیشی در مدل گالانت برای تنظیم سیستم فنر بادی، از حساسه شتاب و پردازش سیگنال برق ترمز استفاده می کند. برای تنظیم میرایی، کارخانه میتسوبیشی یک الکتروموتور تنظیم را جایگزین سیستم تنظیم الکترونیوماتیکی سابق کرد. الکتروموتور یاد شده در داخل میله پیستون توخالی قرار می گیرد و میله تنظیم را می چرخاند. به این ترتیب، مانند نمونه موتوری که در شکل 5-1 می بینید، می توان درجات تنظیم ظریف تری را انتخاب کرد. موتور یاد شده می تواند با فرمان دستگاه تنظیم، در 24 گام 5/7 درجه ای حرکت کند. به این ترتیب کارخانه میتسوبیشی توانسته است، نیروی میرایی را در چهار حالت مختلف تنظیم کند.
شکل5-20 : ساختار فنرـ کمک فنر با قابلیت تنظیم میرایی. در تصویر سمت چپ برای محور جلو و در سمت راست برای محور عقب دیلمر بنز126 ( کلاسS )،B6 – محل اتصال مجرای فشار به مخزن فنر و فنرـ کمک فنر،C2 – محل اتصال مجرای فشار تنظیم کننده،D2 – محل اتصال سیستم نشت روغن، 1- میله پیستون؛ 2- دریچه تنظیم؛ 3- مغزی پیستون یا رینگ ایستان؛ 4- پیستون شیر؛ 5- پیستون کمک فنر؛6- فنر شیر؛ 7- لوله سیلندر؛ 8- افشانک؛9- کلاهک مسدود کننده بالایی؛10- راهنمای میله پیستون؛11- کلاهک مسدود کننده پایینی؛12- لاستیک ضربه گیر؛13- تکیه گاه؛ 14- مفصل گویی؛15- کاسه ایستان کمک فنر؛16- گردگیر فانوسی؛17- میله رزوه شده.

5-3- کمک فنر تنظیم پذیر هیدرولیکی
کارخانه دیلمر بنز در سال 1986 میلادی در خودرو مدل W 126(کلاسS ) خود، یک سیستم میرایی جدید ارائه کرده است. این سیستم بر اساس اصول
هیدرونیوماتیکی کار می کند و به راننده امکان تنظیم نیروی میرایی را می دهد . با یک کلید که روی داشبورد است، می توان درجه تنظیم نرم و یا سخت را برای میرایی برگزید.
در حالت اول( تنظیم نرم)، اگر هنگام گردش سریع در پیچ یا تغییر مسیر ناگهانی، مقدار شتاب جانبی خودرو از 78 درصد شتاب جاذبه زمین(0.78g) فراتر رود. درجه تنظیم به طور خودکار به حالت تنظیم سخت تبدیل می شود. شکل 5-20 ساختار فنرـ کمک فنر را که شرکت فیشتل و ساکس طراحی و تولید کرده است. نشان می دهد. لوله سیلندر 7 در داخل کلاهک مسدود کننده بالایی9 پیچ می شود و از آن جا به بدنه خودرو متصل است. در داخل لوله سیلندر 7 ، میله پیستون 1 به همراه پیستون میرایی5 به سمت پایین رانده می شود و حرکت لغزشی دارد.
راهنمای میله پیستون 1، محفظه سیلندر را هدایت و آب بندی می کند. کلاهک 11، که به لوله سیلندر پیچ شده است، راهنمای میله پیستون را نگه می دارد. در سیستم هیدرولیکی، سوراخ B6 برای انتقال فشار، سوراخ C2 برای تنظیم فشار و سوراخD2 برای بازگرداندن روغن نشت شده، در نظر گرفته شده اند. برای اتصال مجموعه به محور از مفصل هایی گویی 14 استفاده می شود،( بخش 4-2-4 را ببینید). برای حفاظت از میله پیستون در محور عقب از گردگیر فانوسی 16 و در محور جلو از کاسه 15 استفاده می شود. لاستیک ضربه گیر فشار 12 در داخل کاسه 15 نگه داشته می شود. برای ایجاد نیروی ضربه گیر کشش. شرکت فیشتل و ساکس از اصول کارکرد ضربه گیر کشش هیدرولیکی استفاده می کند . رینگ ضربه گیر، در داخل مغزی پیستون 3 قرار دارد، و با رانده شدن میله پیستون . به داخل محفظه رینگی شکل راهنمای میله پیستون نفوذ می کند و با جا به جایی روغن موجود در آن، افزایش نیروی میرایی و در نتیجه نیروی ضربه گیر کشش را ایجاد می کند. یک سوراخ عرضی از مکش شدید روغن هنگام جمع شدن مجدد کمک فنر جلوگیری می کند.
شکل 5-21 : شیر پیستون فنرـ کمک فنر تنظیم پذیری هیدرولیکی ساخت شرکت فیشتل و ساکس. در شکل، حالت های مختلف مسیر جریان روغن را می بینید، سمت چپ در جهت فشار و سمت راست در جهت کشش،( در حالت میرایی سخت). اجزای پیستون شکل به شرح زیر هستند: 1- میله پیستون؛2- زبانه چرخان؛3- مغزی پیستون مجهز به ضربه گیر؛4-پیستون شیر؛5-پیستون میرایی؛6- فنر شیر؛7- لوله سیلندر؛8- افشانک.
شیوه عملکرد هر دو کمک فنر هیدرونیوماتیکی طبق اصول کارکرد یک کک فنر یک جداره است، یعنی، نیروی میرایی، هم در کشش و هم در فشار. در شیر پیستون ایجاد می شود. در این سیستم. پیستون میرایی5 و صفحات فنر به گونه ای طراحی شده اند که سوراخهای گلویی پیستون، دستیابی به ضریب میرایی دلخواه را امکان پذیر کنند .
تا زمانی که زبانه چرخان 2، سوراخهای عرضی پیستون را نبندد، سوراخ مغزی پیستون با افشانک8 و سوراخ پیستون شیر4 عمل نمی کنند.
هنگامی که حالت تنظیم میرایی نرم انتخاب شده باشد. شیرهای مغناطیسی، فشار را در مجرایC2 افزایش می دهند . فشار مخزن مرکزی روغن در میله پیستون که از لوله فشار تنظیمC2 تامین می شود. زبانه چرخان 2 را تا حد امکان به بالا حرکت می دهد ، ( شکل 5-22 را ببینید). در نتیجه، به موازات سوراخهای عبور روغن در پیستون، که زیر پیش تنیدگی صفحات فنر قرار دارند، یک مقطع جریان روغن میان بر نیز فعال می شود. در جهت کشش( تصویر سمت چپ در شکل 8-47) مقطع میان بر را مجرای رینگی شکل شیر 4 ایجاد می کند و از آنجا روغن از سوراخهای عرضی مغزی پیستون3 و زبانه چرخان 2 جریان می یابد. در جهت فشار، افشانک کالیبره شده8 و مقطع ثابت جریان روغن بر روی شیر4، که زیر پیش تنیدگی فنر قرار دارد، اندازه نیروی میرایی را تعیین می کند. به خاطر کوچک بودن سوراخ گلویی که بر روی شیر 4 قرار دارد، میرایی کشش سخت تر از میرایی فشار است.

شکل 5-22 : زمانی که درجه تنظیم نرم انتخاب شده باشد، به دلیل فشار روغن موجود در میله پیستون توخالی، زبانه چرخان 2 مقطع میان بر را نیز برای عبور جریان روغن باز می کند. تصویر سمت چپ مسیر جریان روغن را در جهت کشش و تصویر سمت راست در جهت فشار نشان می دهد. شرح قطعات و نحوه علامت گذاری مطابق شکل 5-21 است. اندازه a که در شکل می بینید، جا به جایی مجاز زبانه چرخان را که برای تنظیم میرایی در نظر گرفته شده است، نشان می دهد.

1-کاربرد
لرزش گیر فرمان از انتقال ضربه و ناپایداری فرمان جلوگیری می کند و در نتیجه خوش سواری و ایمنی رانندگی را در خودرو افزایش می دهد.گشتاوردهای فرمان که به صورت ضربه ای به سیستم وارد می آیند،میرا می شوند و نوسان چرخشی در غریبلک فرمان کاهش می یابد.در خودروی دیفرانسیل جلو وظیفه دیگری نیز به وظایف لرزش گیر فرمان اضافه می شود،که عبارتست از جلوگیری از انتقال ارتعاش محرک به فرمان.
هنگام تغییر نیروی محرک و حرکت در پیچ،اگر غریبلک فرمان آزاد باشد،بیش از حد نوسان می کند و سبب افزایش ارتعاش خودرو حول محور عمودی می شود.اگر نتوان با طراحی مناسب شاسی از بروز این رفتار نامطلوب جلوگیری کرد و هم زمان گشتاور لازم برای چرخاندن غریبلک را کاهش داد،باید به ناچار از لرزش گیر فرمان استفاده کرد.نیروی میرایی در لرزش گیر فرمان معمولاً در کل محدودهکورس آن،به گونه ای یکنواخت توزیع و تنظیم شده است،که در نتیجه،در اغلب خودروها فرمان پذیری به راحتی و بدون مشکل خاصی انجام می شود.با به کارگیری لرزش گیر فرمان با میرایی وابسته به راستای نصب و وابسته به زاویه فرمان،می توان از اثرات نامطلوب برگشت فرمان،هنگام کاهش ضریب اصطکاک جاده جلوگیری کرد . لرزش گیر فرمان به صورت افقی در خودرو نصب می شود .
در سیستم فرمان شانه ای چنین متداول است که یک طرف لرزش گیر را با اتصال چشمی با پینی به دنده شانه ای و طرف دیگر آن را به پوسته جعبه فرمان متصل کنند.
در سیستم فرمانی که حرکت با مکانیزم منتقل می شود،یک سر لرزش گیر را به بازوی فرمان یا بند فرمان متصل می کنند.در محور صلب،این نقطه اتصال،بند روابط است.
از آنجا که در لرزش گیر یک جدار،از لوله سیلندر(که پیستون در آن حرکت می کند)محافظت نمی شود،درصورت آسیب رسیدن به لوله سیلندر لرزش گیر در محدوده کورس پیستون،فرمان قفل می شود.بنابراین برای حفاظت از لرزش گیر در برابر پرتاب سنگ و جلوگیری از نفوذ آب،آن را داخل یک محفظه محافظ قرار می دهند و برای محافظت ازمیله پیستون یک کلاهک گردگیر نیز در نظر می گیرند،که بسیار مهم است.
در خودروی سواری،هنگامی از لرزش گیر فرمان استفاده می کنند که جعبه فرمان کاملاً مکانیکی باشد.در فرمان با سیستم هیدورلیکی،میرایی درونی سیستم شیرهای روغن و لوله های ارتباطی اغلب برای جلوگیری از بروز پدیده های یاد شده کافی است.

2- لرزش گیر فرمان برای خودروی سواری و باری سبک
لرزش گیر فرمان،کمک فنر یک جداره ای است که طبق اصول کارکرد کمک
فنر،دوجداره بی فشار کار می کند.ساختار درونی آن مانند لرزش گیر موتوری است ،با این تفاوت که به دلیل نصب افقی لرزش گیر،در محفظه تعادل فشار،باید روغن از هوا کاملاً مجزا شود.شکل 1 لرزش گیر فرمانی را که ساخت شرکت استابیلوس است و در خودروی سواری از آن بسیار استفاده می شود،نشان می دهد.این نمونه از شلنگ 1 تشکیل شده است که با رزوه و فشار لوله بیرونی 3 ثابت می شود.لوله بیرونی 3 که در دو طرف پخ دار طراخی شده است،برای ایجاد آب بندی مطلوب،شلنگ 1 رابه درون شیارهای تیز لوله سیلندر می فشرد.این کار از جابه جایی و بیرون پریدن آن درهنگام کارکرد نیز جلوگیری می کند.هنگام پایین رفتن میله پیستن 17،روغن از سوراخهای 4 جریان می یابد و صفحه 6 را که زیر پیش تنیدگی فنر 7 قراردارد،صفحه 6 قسمتی از شیر مرحله فشار است.محدوده بین لوله حفاظ 3 و شلنگ 1،محفظه تعادل فشار را تشکیل می دهد.شلنگ 1 زمانی که روغن به داخل منطقه 9 جریان می یابد،باز می شود.در اینجا نیز مانندکمک فنر یک جداره،مجموعه میراکننده شیر (که از شیرهیا مرحله کشش و مرحله فشار تشکیل شده است)بر روی پیستون 10 قرار می گیرد.رینگ پیستون 11،پیستون را با لوله سیلندر، آب بندی می کند.راهنمای میله پیستون 12،آب بند 13 و صفحه اتکاء 14 بین دو شیار قرار می گیرند.سوراخ طولی در درون راهنما،فشار را متعادل می کند.برای اتصال مجموعه از مفصل های چشمی 15 و 16 استفاده شود.

شکل 1: برشی از یک لرزش گیرفرمان خودوری سواری و باری،ساخت شرکت استابیلوس.در هر دو طرف اتصال از مفصل چشمی استفاده می شود.حجم و شکل محفظه تعادل فشار را شلنگ 1 تعیین می کند.

شکل 2: لرزش گیر فرمان با اتصال بینی در هر دوسمت،ساخت شرکت استابیلوس. این لرزش گیر فرمان در مقایسه با نمونه ای که در شکل 1 می بینید،برای نصب و قرارگیری نیاز به فضای کوچکتری دارد.محفظه تعادل فشار 8 با جوشکاری درزی به محفظه سیلندر متصل شده است.کاسه انتهایی مجموعه نیز زیر پیش تنیدگی فنر قراردارد.
مزیت بزرگ این طراحی،کوتاه بودن طول مرده آن است که البته به کورس پیستون بستگی ندارد.اگر طول مرده کمک فنر بلندتر باشد،باید طول شلنگ تعادل فشار 1 و لوله محافظ 3 را بلندتر درنظر گرفت.البته بلند بودن بیش از حد لوله بیرونی 3،بر میرایی اثر منفی دارد.اگر نصب و قرار دادن قطعات در مجموعه به خاطر کمبود جا میسر نباشد،می توان از نمونه ای مجهز به کاسه انتهایی استفاده کرد،(شکل 2 را ببینید).این نمونه،از نظر نوع شیر همان کارکرد و ساختار را دارد.با این تفاوت که محفظه تعادل فشار A با جوشکاری متصل می شود و قطر درونی بزرگتری (یعنی 26 میلیمتر)دارد.
فنر مارپیچ 19 که از فولاد تخت ساخته شده است وبر درپوش 11 تکه می کند،هنگام رانده شدن میله پیستون 17 جمع می شود و اجازه جابه جا شدن را به روغن می دهد.پیش تنیدگی فنر 19 به گونه ای انتخاب شده است که فشار اندکی بر سطح روغن اعمال می کند،اما بر اثر رانده شدن پیستون نیروی بیشتری ایجاد نمی شود.کاسه انتهایی 21 آب بندی بین هوا و روغن را انجام می دهد و داخل راهنمای 20 قرار دارد.
شکل 3 نمونه ای از لرزش گیر فرمان ساخت شرکت بوگه با اتصال چشمی و شکل 4 برشی از محفظه تعادل فشار آن را نشان می دهد.شیر کفه میانی 4 در این نمونه ازنظر ساختار مانند شیر زیرین در کمک فنر دوجداره است.فشار زیادی که بر اثر رانده شدن میله پیستون در محفظه کار A پدید می آید،برخلاف مقاومت فنر مارپیچ 1،صفحه شیر IV را از کلاهک III جدا می کند.سختی و پیش تنیدگی فنر و اندازه مقطع ثابت جریان روغن،بخش بیشتر نیروی میرایی در جهت فشار را تامین می کنند.عامل دیگری که در مقدار نیروی میرایی تاثیر دارد،شیر مرحله فشاری است که بر روی پیستون قراردارد.برعکس،نیروی میرایی کشش فقط در صفحات شیر زیرین ایجاد می شود.مجموعه شیری که در کفه میانی 4 قراردارد،فقط کمبود روغن بر اثرباز شدن کمک فنر را جبران می کند.در اینجا کلاهک 3 برخلاف جهت اثر فنرمخروطی شکل 2 از جای خود بلند می شود. غشاء بشکه ای کشسان 6 هوا را از روغن مجزا می کند،فرورفتگی مدور آن W و حلقه نگهدارنده 7،غشاء را بین کفه 4 و لبه S نگه می دارند.برای ایجاد فضای جانبی لازم برای انبساط غشاء مخزن درانتها قطور شده است.با این کار می توان طول محفظه تعادل فشار La و در نتیجه طول مرده لرزش گیر Lfix را در کوتاه کرد.اندازه های La و Lfix به اندازه کورس پیستون بستگی دارد.
شکل 3: لرزش گیر فرمان نوع T22 ساخت شرکت بوگه.قطر میله پیستون را 9 میلیمتر درنظر گرفته اند،محفظه تعادل فشار با قطر درونی معادل 32 میلیمتر در داخل یک غشاء تقویت شده قرار گرفته است.طول La به کورس پیستون S بستگی دارد و مقدار آن تا محور وسط اتصال چشمی در کورس 135 تا 210 میلیمتر برابر با 75 میلیمتر و در کورس 211 تا 300 میلیمتر برابر با 100 میلیمتر است.این ضربه گیر در هر دو انتها اتصالات چشمی دارد.طول مرده لرزش گیر 154 تا 179 میلیمتر است.نیروی میرایی پیشینه FD که در دور 100 دور بر دقیقه و کورس 25 میلیمتر به دست می آید،800 نیوتن است.
شکل 4: لرزش گیر فرمان ساخت شرکت بوگه. در شکل برشی از محفظه تعادل فشار،غشاء بشکه ای 6 و کفه شیر و روغن 4 را می بینید.

شکل 5:منحنی تغییر نیروی میرایی نسبت به تغییر سرعت درلرزش گیر فرمان،ساخت شرکت بوگه، این نتایج دستگاه آزمایش کمک فنر برای تعداد دور 100 دور بر دقیقه و کورس 10،35،50،75، و 100 میلیمتر به دست آمده است.برای لرزش گیری و میرایی لرزشهای کوچکی که به میله فرمان انتقال می یابند،لرزش گیر فرمان باید رفتاری کاهنده داشته باشد،تا برگشت فرمان به آسانی انجام گیرد.

برای نصب لرزش گیر فرمان از اتصال پینی (قطعات 22 و 23 در شکل 2)،اتصال چشمی (قطعات 15 و 16 در شکل 1)و یا از اتصال زبانه ای به ضخامت 5 میلیمتر،(قطعه 24 در شکل 8 را ببینید)استفاده کنند.سازندگان خودرو توصیه می کنند که کورس پیستون بین 130 و 260 میلیمتر باشد.در لرزش گیری قطر پیستون آن 20 یا 22 میلیمتر است،می توان بدون مشکل کورس پیستون را برابر با 260 میلیمتر در نظر گرفت،گاه کورس تا 300 میلیمتر نیز دست یافتنی است.
نیروی میرایی در جهت کشش و فشار باید برابر باشد و در سرعت کم پیستون نسبتاً زیاد باشد.شکل 5 منحنی کاهنده را که با طراحی یاد شده به دست می آید،نشان می دهد.طراحی یاد شده،راه حلی سازشکارانه بین کنترل ارتعاش فرمان و راحتی گردندان آن است.مقدار میرایی باید به گونه ای باشد که پس از دور زدن،فرمان به راحتی به حالت اولیه برگردد.
دستگاه آزمایش در تعداد دور معادل 100 دور در دقیقه و کورس 25 میلیمتر (VD=0.524m/s)،نیروی میرایی در حدود 200 تا 1000 نیوتن نشان می دهد.اگر کورس 100 میلیمتر(VD=0.524m/s)باشد،نیروی میرایی در حدود 3000 نیوتن است.تلرانس مجاز نیروی میرایی باید کمتر از 15 درصد ( ) باشد ونباید از این مقدار تجاورز کند.تلرانس نیروهای میرایی به اندازه نیروی میرایی بستگی دارد.رابطه بین نیروی میرایی و تلرانس نیروی میرایی به شرح زیر است:

اصطکاک موجود در لرزش گیر باید حتی المقدور ناچیز باشد.معمولاً مقدار مجاز نیروی اصطکاک FR=25N در نظر می گیرند.

3- لرزش گیر فرمان برای خودروی باری
از آنجا که نیروی انتقالی به بازوی راهنمای شاسی در خودروی باری بزرگتر از خودروی سواری است،در اینجا به نیروی میرایی بیشتری نیاز است که در نتیجه ابعاد لرزش گیر نیز بزرگتر می شود.شکل 6 لرزش گیر فرمان ساخت شرکت استابیلوس را نشان می دهد.در این نمونه کورس لرزش گیر 4 میلیمتر و حداقل طول مرده آن 200 میلیمتر است.قطرپیستون 40 میلیمتر و قطر میله پیستون نیز 14 میلیمتر است.در هر دو انتهای لرزش گیر از مفصل گویی با کشسانی اندک استفاده می کنند.
لرزش گیر فرمان شرکت استابیلوس را که در شکل 7 می بینید،برای یک خودروی باری سنگین طراحی کرده اند.ابعاد میله پیستون در اینجا مانند لرزش گیر خودروی سواری شکل 6 است.البته در اینجا برای اتصال مجموعه از یاتاقانهای مفصلی کوتاهتری استفاده می کنند.در این لرزش گیر،نیروی میرایی بزرگی،یعنی 8/2 کیلونیوتن در سرعت 25/0 متربر ثانیه و نیروی 5/5 کیلونیوتن در سرعت 262/0 متر بر ثانیه ایجاد می شود.البته دستیابی به این نیروی میرایی بزرگ فقط در کورس کم پیستون،در حدود 269 میلیمتر امکان پذیر است،زیرا کمانش میله پیستون باید کوچک و در محدوده معینی باشد.
در لرزش گیری که کورس آن کوتاه تر از 200 میلیمتر است،نیروی میرایی بزرگتر از مقدار یاد شده (بین 8/2 تا 2/5 کیلونیوتن )است.

شکل 6: لرزش گیر فرمان خودروی ساخت استابیلوس، در اتوبوس شرکت دیملر بنز از این لرزش گیر استفاده می شود.برای اتصال مجموعه به شاسی در هر دو انتهای لرزش گیر،مفصل گویی در نظر گرفته اند.قطر مفصل گویی 17 میلیمتر است.

شکل 7: لرزش گیر فرمان خودوری بار سنگین ساخت شرکت استابیلوس، برای اتصال لرزش گیر از دو مفصل با سوراخ 17 میلیمتر که دارای تلرانس دقیقی است،استفاده می کنند.این مفصل،کشسانی زیاد دارد و نیاز به جای زیادی ندارد.

اگر نیروی میرایی چندان بزرگ نباشد،می توان از پیستونی به قطر 30 میلیمتر و میله پیستونی به قطر 11 میلیمتر استفاده کرد.در این حالت می توان به کورسی تا 320 میلیمتر دست یافت و نیروی کیلونیوتن را در سرعت 262/0 متر بر ثانیه ایجاد کرد.

شکل 8: لرزش گیر فرمان خودروی ساخت شرکت استابیلوس- با طراحی سه شیارطولی در هر طرف،تغییر میرایی وابسته به موقعیت با راستای نصب امکان پذیر است.برای اتصال لرزش گیر در چپ از قطعه زبانه ای 24 با ضخامت 5 میلیمتر و در راست از اتصال بینی استفاده می شود.در پوش 15 و لوله حفاظ 16 داخل شیار میله پیستون 17 به صورت لبه دار قرار می گیرد.

4-لرزش گیر فرمان با میرایی وابسته به راستای نصب
سیستم فرمان باید به گونه ای باشد که تماس بین چرخ و جاده را همواره برقرار کند و در نتیجه،ایمنی لازم در حرکت را تضمین کند.از طرفی دیگر کار این سیستم باید راحت باشد،یعنی گشتاور لازم برای گرداندن غربیلک فرمان کم باشد.اگر لرزش گیر فرمان، در کل محدوده،کارکرد یکنواختی داشته باشد،باری بازگرداندن چرخها به حالت مستقیم،گشتاور مقاوم بزرگتری لازم است.البته این مشکل در خودروی سواری و خانوادگی محسوس تر است،زیرا در آنها به دلایل اقتصادی از تجهیزات کمکی فرمان استفاده نمی شود.لرزش گیر فرمان،پایداری فرمان را هنگام حرکت مستقیم،یعنی در حالت وسط جعبه فرمان تامین می کند.اما هنگام پیچیدن،گشتاورهای متقابلی در چرخها ایجاد می شوند که از ناپایداری فرمان جلوگیری می کنند.با دانستن این مطلب،سازندگان لرزش گیر فرمان،میرایی وابسته به راستای نصب را که دربخش 8-3-4- مفصلاً بحث و بررسی کردیم،برای اثل کارکرد لرزش گیر فرمان در نظر گرفته اند،(شکل 8 را ببینید).سه شیار طولی که در چپ و راست جداره سیلندر 2 تعبیه شده اند،جریان ثابت روغن را ایجاد می کنند.با وجود این شیارها،از زوایه فرمان معینی به بعد،فقط مقدار روغن کمی از شیرهای 3 و4 که بر روی پیستون قرار دارند،عبور می کند.نیروی میرایی در حالت وسط و در کورس 10 میلیمتر اندازه لازم را دارد،اما نیروی میرایی در محدوده شیارها به نیم یا کمتر کاهش می یابد،(شکل 9 را ببینید).
برآمدگیهای بلند 1 تا انتهای کورس کشیده نمی شوند،زیرا در غیر این صورت طول لرزش گیر راباید بلندتر از معمول در نظر گرفت و سوار کردن آن نیز با مشکل روبرو می شود.از طرفی دیگر،با افزایش نیروی میرایی قبل از اعمال کردن ایستانهای مکانیکی،می توان از آسیب رسیدن به آنها در هنگام اعمال نیروی بزرگ جلوگیری کرد.
شرکت های بوگه،کلی و استابیلوس لرزش گیرهای فرمانی طراحی و تولید می کنند که در آنها تغییرات نیروی میرایی ایجاد شده،وابست به راستای نصب است.

شکل 9:نمودارهای تغییر نیروی میرایی نسبت به جا به جایی که در شرکت استابیلوس برای لرزش گیر فرمان در کورس های 25،50،75 و 100میلیمتر با تعداد دور 50 دور بر دقیقه اندازه گیری شده اند.به دلیل وجود شیر 11 و شیر پیستون 4،نیروی میرایی جهت فشار پراکنده است.در نتیجه،افت نیروی میرایی در جهت فشار به اندازه افت میرایی در جهت کشش نیست.

نشان های به کار رفته در روابط واحدها
نشان های به کار رفته در روابط،علایم،واحدها و شیوه اندازه گذاری مطابق استانداردهای زیر هستند:
استاندارد گذاری در نقشه ها DIN 406
استاندارد نشانه ها و علایم روابط به طور کلی DIN 1304
استاندارد فنرهای پیچی و فشاری استوانه ای شکل 2096 DIN
استاندارد مقادیر زبری و صافی سطح DIN 4768
استاندار تعیین خصوصیات ویسکوالاستیک الاستومرها DIN 53513
استاندارد خودروی خیابانی،مفاهیم دینامیک حرارتی DIN70000
استاندار مربوط به واحد،اندیس و علامت و نشانه ها برای تجهیزات ترمز DIN 74520

1-زیرنویس های استفاده شده درکتاب
D میرایی
d میرایی موثر در نقطه تماس چرخ
dyn دینامیکی
F نیروی فنری
g کل خودرو
m,med میانی
h عقب
N در جهت عمودی
t حالت بارگذاری
u جرم فنربندی
v جلو
w بدنه

2- فاصله به متر یا میلیمتر
a,b,c اندازه های طولی به طور کل
فاصله بین کمک فنر و محور دوران چرخش
فاصله بین نیروی عمودی و محور چرخش (دوران)
bD فاصله اثر کمک فنر با محور
bF فاصله اثر فنرها بر روی محور
bv,h فاصله عرضی چرخهای جلو (عقب)
D(d) قطر،به طور کلی
Dw قطر موثر فنربادی
s جابه جایی یا کورس پیستون
sF جابه جایی فنر
sg کل جابه جایی چرخ
1,L طول،به طور کلی
Lfix طول مرده کمک فنر
Lfu بازوی راهنمای یک کمک فنر یا فنر-کمک فنر
10 حداقل بازوی راهنما

3-جرم به کیلوگرم
m جرم به طور کلی
mv,h جرم محور جلو (عقب)
muv,h جرم فنربندی نشده جلو (عقب)

4- نیرو برحسب نیوتن یا کیلونیوتن
F نیرو به طور کلی
Fa نیروی اعمال شده
FA نیروی میرایی کشش
FdA,dE نیروی میرایی موثردرنقطه تماس چرخ در جهت کشش و فشار
Fb نیروی ترمزگیری در نقطه تماس چرخ
Fe نیروی جانبی وارده بر راهنمای میله پیستون
FDm میانگین نیروی میرایی
Fdm میانگین نیروی میرایی موثر در نقطه تماس چرخ
FE نیروی میرایی فشار
FE نیروی وارد بر محل اتصال بالایی کمک فنر
FF نیروی فنر
FG نیروی وارد بر محل اتصال پایینی کمک فنر(یا فنر- لرزش گیر)
FK نیروی جانبی وارد بر پیستون
FKA نیروی رانده شدن میله پیستون
Fm میانگین نیرو
FN نیروی قائم در نقطه تماس چرخ
اختلاف نیروی قائم و نیروی وزن یک سمت محور
FR نیروی اصطکاک
Fr نیروی اصطکاک وارد بر هر سمت محور
Frg نیروی اصطکاک وارد بر محور
Fxyz نیروی وارد بر یک نقطه در راستای xyz
اولین زیرنویس در نمای نیرو نمایانگر نقطه اثر آن است،مثلاًFEx

5- سختی فنر به نیوتن بر میلیمتر و گشتاور به نیوتن متر
C سختی فنر،به طور کلی
Cdyn سختی دینامیکی یک قطعه لاستیکی
CL سختی فنربادی
CR سختی لاستیکی
Csta سختی ایستایی فنر
Cv,h سختی بدنه
Mb,c گشتاور خمشی در کمک فنر

6- زوایای استفاده شده به درجه
زاویه شعاعی بوش در مفصل چشمی
زاویه طولی شعاعی بوش در مفصل چشمی
زاویه انحراف جانبی اتصال پینی
زاویه شیب کمک فنر درنمای جانبی
زاویه شیب کمک فنر در نمای پشت
زاویه محور فرمان گیری

7- متغییر میرایی با واحدهای متناظر
Duv,h نسبت میرایی محور جلو (عقب)
Dwv,h نسبت میرایی بدنه جلو (عقب)
iD نسبت میرایی چرخ به کمک فنر (بزرگنمایی میرایی)
نسبت میرایی چرخ به کمک فنر (بزرگنمایی میرایی)
iEA نسبت میرایی کشش به فشار
KD ضریب میرایی کمک فنر
Kd ضریب میرایی موثر در نقطه تماس چرخ
Kdr ضریب میرایی موثر در نقطه تماس چرخ با در نظر گرفتن اصطکاک
n نمای میرایی
nD تعداد دور در دقیقه دستگاه آزمایش کمک فنر
VD سرعت پیستون
Vd سرعت موثر پیستون
VDmax سرعت پیشینه پیستون هنگام آزمایش کمک فنر
VDmed میانگین سرعت پیستون هنگام آزمایش کمک فنر
زاویه فاز میرایی یک قطعه لاستیکی

8- مشخصات مکانیکی به مگاپاسکال و درصد انبساط طولی
A5 استحکام شکست
Ra تنش تسلیم
Rm استحکام نهایی
Rp0.2 تغییر شکل ماندگار

منابع و مآخذ
1-"کمک فنر و لرزش گیر" ، تالیف پروفسور یورنزن رایمپل و هلوت اشتول ، ترجمه محمد سادات افجه ای ، انتشارات مرکز تحقیقات دانا .
2-"مبانی تعلیق و چرخ" ، تالیف پروفسور یورنزن رایمپل و هلوت اشتول ، ترجمه محمد سادات افجه ای .
3-"شاسی و بدنه خودروها" ، ترجمه مهندس محمد نبوی .
4-"مبانی پنوماتیک (کاربرد هوای فشرده در صنعت)" ، ترجمه فرامرز خضرائی .
5-"اصول طراحی مهندسی" ، تالیف پروفسور ولادیمیر هوبکا ، ترجمه علی اصغر امیر.
6-"ارتعاشات مکانیکی ، تئوری و کاربرد" ، تالیف رضا خوئی ، انتشارات دانشگاه امیرکبیر .
7-"طراحی اجزاء در مهندسی مکانیک" ، تالیف پروفسور جوزف ادوارد شیگلی ، ترجمه بیژن دیبا ، مرکز انتشارات نشر دانشگاه .
8-Hydropenumatische Federung und Niveauregulierung .

1-NBR (Nittril-Kautschunk)
2-FPM (Flour-Elatomer)
3- Viton
4-Freudenberg
5-Goetze
6 Sintered Iron
7 De Carbon
8-توضیح : زیرا به دلیل قطر فنر ، کمک فنر دورتر از چرخ قرار می گیرد .
—————

————————————————————

—————

————————————————————