تکنولوژی سیستم های هدایت و کنترل خودرو
Weblog
e.amir.esnaashari@gmail.com
aflak51@gmail.com
aflak11@yahoo.com
http://leadpoint.blogfa.com
فهرست
فهرست
1
فصل اول – دینامیک خودرو
1
30
تاثیرات جرم خودرو روی تعلیق
15
2
آنالیز حرکتی خودرو
1
31
انواع سیستم تعلیق
15
3
مدلسازی خودرو
1
32
فصل چهارم- سیستم فرمان
19
4
انواع تحلیل بر روی خودرو
2
33
سیستم فرمان مکانیکی
19
5
بارهای وارده بر محور چرخ ها
2
34
انواع جعبه فرمان
21
6
آیرودینامیک خودرو
2
35
سیستم فرمان هیدرولیکی
22
7
نیروی درگ
3
36
سیستم فرمان الکتریکی
23
8
ضریب درگ
4
37
خوش فرمانی
23
9
نیروی لیفت
4
38
پایداری
23
10
فصل اول – چرخ وتایر
5
39
فصل پنجم- سیستم ترمز
24
11
وظایف چرخ
5
40
ضریب چسبندگی
24
12
اجزای چرخ
5
41
انواع ترمز
24
13
انواع تایر
5
42
ترمز هیدرولیکی
24
14
استاندارد مشخصات تایر
6
43
ترمزهای کاسه ای
26
15
بالانس چرخ
7
44
ترمز های دیسکی
27
16
فصل دوم- زوایای چرخ ها
8
45
سیستم ترمز ضد قفل
28
17
زاویه کمبر
8
46
اجزای ABS
28
18
زاویه کینگ پین
8
47
عملکردABS
29
19
زاویه کستر
8
48
انواع ABS
30
20
زاویه همگرایی
9
49
سیستم کنترل پایداری
30
21
زاویه واگرایی
9
50
فصل هفتم – حفاظت از سرنشین
32
22
زاویه لغزش
9
51
قوانین حرکت
32
23
هندسه آکرمن
10
52
کمربند ایمنی
32
24
فواصل مهم برای چرخ ها و شاسی
10
53
سیستم قفل کننده کمربند
33
25
فصل سوم- سیستم تعلیق
12
54
کیسه هوا
34
26
وظایف سیستم تعلیق
12
55
اجزای کیسه هوا
35
27
اجزای سیستم تعلیق
12
56
فصل هشتم
37
28
انواع فنرها در سیستم تعلیق
12
57
شاسی
37
29
کمک فنر (دمپر)
13
58
انواع شاسی
37
فصل اول
مروری بر دینامیک خودرو
مقدمه
حرکات خودرو و ارتباط این حرکات با نیروها و گشتاورهای وارد بر خودرو به همراه تاثیرگذاری این نیروها و حرکات بر روی رفتارهای مختلف خودرو، درکنار یکدیگر بحث دینامیک خودرو را تشکیل میدهند. اعمال نیروها و گشتاورها به خودرو باعث ایجاد حرکات خودرو در جهات مختلف میگردد که اگر این حرکات شناسایی گردند می توان نحوه ی تاثیرگذاری آنها را بر روی رفتارهای مختلف خودرو همچون شتاب دهی ، ترمزگیری، فرمان پذیری، پایداری و اثرات آیرودینامیکی بررسی نمود.
آنالیز حرکتی خودرو
بدنه خودرو به عنوان یک جسم صلب دارای شش درجه آزادی حرکتی می باشد این شش حرکت شامل:
سه حرکت زاویهای :
1- غلتش خودرو(Roll): حرکت گردشی خودرو حول محور طولیاش
2-کلهزنی خودرو Pitch)): حرکت گردشی خودرو حول محور عرضی آن
3- چرخش خودرو Yaw)): حرکت گردشی خودرو حول محور قائم
سه تغییر مکان خطی:
4- پیشروی خودرو : حرکت خطی در راستای طولی خودرو در اثر شتاب مثبت یا منفی
5- لغزش جانبی خودرو: حرکت خطی در جهت عرضی خودرو دراثر نیروهای جانبی وارد به خودرو
6- نوسانات قائم : حرکت خطی در راستای قائم در اثر ارتعاشات و نوسان خودرو
مدلسازی خودرو
خودرو از یک بدنه و چهارچرخ تشکیل شده است که ارتباط چرخها با بدنه توسط سیستم تعلیق برقرار میگردد درنتیجه خودرو یک مدل ارتعاشی است که بدنه وچرخها به عنوان جرم و سیستم تعلیق نقش فنر ودمپر را ایفا میکنند بدین ترتیب با حل معادلات دینامیکی خودرو میتوان خودرو را تحلیل کرد .
برای مدل سازی خودرو از نرم افزارهای قدرتمندی همچون ADAMS می توان بهره برد.
انواع تحلیل بر روی خودرو
تحلیل فرمان پذیری : منظور از فرمان پذیری نحوهی عملکرد خودرو در هنگام گردش است یعنی عواملی که باعث افزایش یا کاهش قدرت فرمان پذیری میگردد.
تحلیل پایداری: بیانگر میزان تعادل در هنگام حرکت
میباشد. هنگامی که تعادل خودرو از بین می رود احتمال واژگون شدن آن و چرخش خودرو حول محور قائم وجود دارد.
تحلیل راحتی سفر: وجود ارتعاشات و لرزش در اتاق خودرو میتواند برهم زننده آرامش سرنشینان باشد و اگر این ارتعاشات در محدودهی خاصی قرار گیرند میتواند آزار دهنده باشد. فرکانس طبیعی مناسب برای شرایط فیزیکی بدن انسان در حدود 1.3هرتز میباشد زیرا درفرکانسهای پایینتر انسان دچار حالت گیجی و تهوع شده و در فرکانسهای بالاتر ارتعاشات جذب بدن شده و بدن را به ارتعاش در میآورد. منظور از فرکانس تعداد نوسانات در واحد زمان است و واحد اندازه گیری آن هرتز است یک هرتز معادل تعداد نوسانات در مدت یک ثانیه است .
معیار های راحتی سفر
1- حد راحتی 2- حد خستگی 3- حد صدمه دیدن
مدل های تحلیل خودرو
مدل دو درجه آزادی
در این مدل فقط حرکت کله زنی و نوسانات قائم در نظر گرفته میشود .
مدل نصفه خودرو با چهار درجه آزادی
در این حالت برای بدنه خودرو دو درجه آزادی مربوط به حرکات کلهزنی و نوسانات قائم و برای هریک از چرخها یک درجه آزادی در نظر گرفته میشود.
نکته: چون این مدل ،مدل نصف خودرو است فقط یک چرخ در جلو و یک چرخ در عقب در نظر گرفته میشود .
مدل پنج درجه آزادی
همان مدل نصف خودرو است که نوسانات عمودی صندلی نیز به عنوان یک درجه آزادی به آن اضافه شده است .
مدل هفت درجه آزادی
این مدل سه درجه آزادی برای بدنه که شامل نوسانات قائم ، حرکت کلهزنی وغلتش حول محور طولی می باشد و چهار درجه آزادی دیگر مربوط به نوسانات قائم هریک از چرخها است .
مدل هشت درجه آزادی
همان مدل هفت درجه آزادی است که یک درجهی آزادی نیز برای نوسانات قائم صندلی به آن اضافه شده است .
مدل کامل خودرو با ده درجه آزادی
دراین مدل چهار درجه آزادی مربوط به نوسانات قائم چرخها و شش درجه آزادی دیگر همان شش حرکت بدنه خودرو
میباشد.
بارهای وارده بر محور چرخها
نیروهای نرمال خودرو(نیروی فرمان تایر) با دینامیک طولی خودرو مطابق شکل محاسبه میشود .
نیروهای نرمال (نیروی فرمان تایر) چرخهای جلو وعقب به شرح زیرمحاسبه میشوند:
که Fzrو Fzfنیروهای نرمال چرخ ها ، M جرم کل چرخ ،Lf وLr فاصله چرخ جلو وعقب تامرکزثقل،L فاصله چرخ ها ازیکدیگر، g شتاب جاذبه ، θ شیب جاده ،h ارتفاع مرکزثقل وگشتاور آیرودینامیک haero.Faero می باشد.
همچنین Fxfو Fxrنیروی رانشی چرخ های عقب وجلو و Rxf و RxR نیروی غلتشی چرخ های عقب وجلو می باشد.
آیرودینامیک خودرو
به مطالعه رفتار هوای متحرک آیرودینامیک میگویند. در مهندسی خودرو از آیرودینامیک برای طراحی بدنه خودرو استفاده می شود تا نیروی درگ یا پسای خودرو به کمترین حد خود رسانده شود. از کاربردهای دیگر آیرودینامیک میتوان به مهندسی هوافضا ، مهندسی سازه و طراحی پرههای
توربینهای گازی و بادی اشاره کرد.
نیروی درگ یا پسا
اگر جسمی داخل سیالی حرکت کند یا سیال از روی جسم حرکت کند نیروی از طرف سیال در راستای حرکت به جسم وارد میشود که این نیرو ، نیروی درگ نام دارد به عبارت دیگر نیروی درگ نیروی مقاوم در برابر حرکت است .
نیروی درگ از دو بخش تشکیل می شود:
1- نیروی درگ ناشی از اصطکاک پوستهای: این نیرو ناشی از اصطکاک بین جسم (بدنه خودرو) و سیال (هوا) است.
2-نیروی درگ ناشی از شکل هندسی: این نیرو ناشی از اختلاف فشاری است که به دلیل شکل هندسی در اطراف جسم (خودرو ) به وجود میآید.
خودرو نیز برای حرکت همواره با نیروی از جانب سیال ( هوا) روبرو است این نیرو همان نیروی درگ است که در مسائل
آیرودینامیکی از اهمیت خاصی برخوردار است طراحان همواره با اعمال طرحهای سعی در کاهش این نیرو دارند عواملی که
میتواند موجب گردد تا یک خودرو دارای ضریب درگ کمتری باشدعبارتند از:
1- جنس مواد بدنه: هرچه اصطکاک سیال با بدنه کمتر باشد ضریب درگ کاهش مییابد.
2- خطوط روی بدنه: این خطوط میتوانند کمک به شکافتن لایههای هوا کنند.
3- شکل ظاهری خودرو
در مناطق مختلف خودرو شاهد فشارهای متفاوت میباشیم
1. قسمت جلویی که دارای فشار زیاد است .
2. قسمت عقب که دارای فشار کم است.
قسمت جلوی خودرو جریان هوا را میشکافد و موجب انتقال جریان هوای شکافته به قسمت عقب خودرو میگردد قسمت عقب خودرو باید این توانایی را داشته باشد که هوای منتقل شده به این قسمت را ببندد .
به طورکلی هرچه قسمت جلویی خودرو سریعتر هوا را بشکافد و قسمت عقب خودرو حفره ایجاد شده راببندد جریان اغتشاشی در عقب خودرو کمتر خواهد بود.
جریانهای آیرو دینامیکی
هوایی که از روی سطح بدنه عبور میکند به دو دسته تقسیم میشود:
1- جریان لامینار: به جریانهایی میگویند که با نظم خاص از روی بدنه خودرو عبور میکند این جریانها دارای هیچگونه اغتشاش و بی نظمی نیستند و بیشتر در جلو و طرفین و قسمت زبرین به وجود میآید.
2- جریان توربولانس : این جریانها دارای بی نظمی بوده و بیشتر در عقب خودرو به وجود میآید طراحان همواره در تلاش بوده تا با بهبود خواص آیرودینامیکی باعث کاهش جریان توربولانس شوند.
ضریب درگ
با توجه به مطالب عنوان شده هر خودرو باید در طول مسیر حرکت خود با نیروی درگ مقابله کند ضریب درگ مقدار مقاومت هوا در برابر خودرو را نشان میدهد هرچه این ضریب کمتر نیروی درگ نیز کمتر است.
نیروی درگ با توجه به رابطه زیر بدست میآید:
V2×CDF×Ap FDF=1/2
که درآن FDF نیروی درگ می باشد
p :چگالی سیال برحسب kg/m3 از فاکتورهای مهم درگ
میباشد زیرا هرچه چگالی سیال کمتر باشد نیروی درگ کمتر است.
V: سرعت می باشد و با توجه به فرمول نیروی درگ با مجذور سرعت رابطه مستقیم دارد یعنی در صورت دو برابر شدن سرعت خودرو درگ چهار برابر می شود پس تاثیر بسزایی در نیروی درگ دارد.
CD: این عدد یک ضریب می باشد که به شکل هندسی خودرو وابسته است و با یک طراحی مناسب می توان آن را کاهش داد.
از آنجاییکه v در فرمول سرعت است و نمیتوان به راحتی به کاهش آن فکر کرد و p غلظت سیال توسط ما قابل تغییر نیست پس نهایتا کاهش نیروی درگ با کاهش ضریب درگ امکانپذیر است که با تغییرات شکل هندسی خودرو به دست میآید بنابراین با یک طراحی مناسب میتوان نیروی درگ را کاهش داد.
نیروی لیفت: هنگامی که خودرو در روی جاده در حال حرکت است قسمتی از جریان هوا از جلوی خودرو و از سطح بالای بدنه خودرو به عقب خودرو حرکت میکند همچنین قسمت زیادی از جریان هوا نیز از قسمت جلو و از سطح زیرین اتاق خودرو به عقب خودرو حرکت میکند بدین ترتیب یک جریان موازی از قسمت زیرین خودرو و یک جریان ناموازی از سطح بالایی خودرو عبور میکند به همین دلیل در قسمت زیرین فشار بیشتر از سطح بالایی خودرو است . درنتیجه این اختلاف فشار است که نیروی بالابرنده به نام لیفت شکل میگیرد مقدار این نیرو به شکل بدنه اتومبیل در قسمت بالایی و زیرین بستگی دارد همچنین فاصله جاده تا کف اتومبیل نیز در تولید این نیرو موثر است این نیرو با افزایش سرعت خودرو تمایل به افزایش دارد.
فصل دوم
چرخ و تایر
مقدمه
چرخها یکی از اجزای ساده و حائز اهمیت در خودرو میباشند. زیرا هم وزن خودرو را تحمل میکنند و هم برقرار کننده ارتباط خودرو با زمین میباشند . تمام نیروهای وارده به خودرو به غیر از نیروهای آیرودینامیک و مقاومت هوا از طریق چرخ ها اعمال میشوند. چرخ ها توانایی جذب ضربات وارده به خودرو و تبدیل آنها به ارتعاش را دارند، همچنین اعمال سیستم فرمان دهی از طریق چرخها امکان پذیر است ، توان تولید شده در موتور توسط چرخها پس از عبور از سیستم انتقال قدرت نهایتا توسط چرخها اعمال شده و باعث به حرکت در آمدن خودرو میگردد، عمل ترمز گیری و شتاب گیری نیز از طریق چرخها
امکان پذیر است. بنابراین با استفاده از مطالب فوق میتوان گفت که چرخها جزئی از سیستم تعلیق ،فرمان ، سیستم انتقال قدرت و سیستم ترمز میباشند .
وظایف چرخ
چرخها به عنوان عضو مشترک در سیستمهای مختلف خودرو دارای وظایف متعددی میباشند که به اختصار می توان به موارد زیر اشاره کرد:
1- تحمل وزن خورو و سرنشینان
2- جلوگیری از انتقال مستقیم ضربات جاده به سرنشینان
3- جذب ضربات جاده
4- اعمال کلیه نیروهای رانشی و ترمزی
5- فراهم آوردن امکان فرمان پذیری و هدایت خودرو
6- تامین نیروهای جانبی وپایداری
اجزای چرخ
1- رینگ
معمولا از جنس چدن ،آلومینیم و فایبرگلاس میباشند رینگ به صورت جسم صلبی میباشد که ارتباط توپی چرخ با تایر را برقرار میکند.
2- تایر
تایر یک سازه لاستیکی چند لایه که هریک از لایهها دارای یک زمینه لاستیکی از جنس مواد پلیمری و الیاف استحکام بخش از جنس استیل ، نایلون و ریون میباشد .
مواد لاستیکی به کار رفته در تایرها دارای قابلیت
انعطاف پذیری و حالت ارتجاعی میباشد.
انواع تایر
تایرها به لحاظ شکل ساختمانی به دو دسته تقسیم میشوند:
1- تایر بایاس
2- تایر رادیال
تفاوت تایرهای بایاس و رادیال در زاویه الیاف آن ها نسبت به محور چرخ است . که به آن زاویه آج میگویند . این زاویه در تایرهای بایاس در حدود 40 درجه است و جهت الیاف از هر لایه به لایه دیگر تغییر میکند . اما در تایرهای رادیال جهت الیاف 20 درجه و در اولین لایه عمود بر محیط تایر میباشد. یعنی الیاف در جهت شعاعی میباشند ولی در لایه های بعدی الیاف دارای زاویه 20 درجه است به طوری که جهت الیاف از هر لایه به لایه دیگر تغییر میکند.
اکنون استفاده از تایرهای رادیال در خودروهای سواری متداول شده است. ولی هنوز در خودروهای باری و موتورسیکلت ها استفاده از تایر بایاس معمول است .
تایرهای رادیال به دلیل انعطاف بدنه تایر دارای راحتی سفر مناسبی هستند ولی به لحاظ پایداری جانبی ضعیفتر هستند که برای رفع این عیب از زاویه آج روی لایه اصلی استفاده
میشود. در تایرهای رادیال تلفات انرژی در حدود 60 درصد تایرهای بایاس است . به همین دلیل تایرهای رادیال باعث کاهش مصرف سوخت میگردند، چسبندگی لاستیکهای رادیال باسطح جاده بیشتر بوده عملکرد بهتری در جادههای خیس و عملکرد موثری در پیچ ها و به هنگام ترمز گیری دارند. همچنین عمر تایرهای رادیال بیشتر از تایرهای بایاس است.
انواع تایر به لحاظ استفاده از تیوب
1- تایر تیوب دار 2- تایر تیوبلس
استاندارد مشخصات تایر
در روی تایر نوشته هایی وجود دارد که بیان کننده مشخصات تایر است که با مثال به توضیح این مفاهیم میپردازیم.
P195/70R14
حرف P بیانگر نوع خودرو است . که کاربرد تایر را برای نوع خودرو مشخص میکند.
(حرف P برای خودروهای مسافرتی ، حرف C برای خودروهای تجاری و برای کامیون ها از حرف T استفاده میشود.)
عدد 195 بیان گر پهنای تایر بر حسب میلیمتر است.
عدد 70 بیانگر نسبت ارتفاع به پهنای تایر بر حسب درصد است.
حرف R مشخصه تایر رادیال است . برای لاستیک های بایاس از خط تیره استفاده میشود .
عدد 14 بیانگر قطر تایر است .
گاهی اوقات در ادامه علائم اعداد دیگری وجود دارد که بیان کننده میزان بار مجاز و یا بیانگر سرعت مجاز است .
به طور مثال :
C 295 / 80 R 22.5 152 148 M
که اعداد 295 ،80، 22.5 مانند مثال قبل پهنای تایر ، نسبت پهنا به ارتفاع و قطر رینگ است .و حرف Cنشانگر تجاری بودن خودرو و Rنشانگر تایر رادیال است.
عدد 152 شاخص مقدار بار مجاز قابل تحمل تایر است که معادل 3350کیلوگرم است که این مقادیر معادل توسط
تولید کنندگان ارائه میگردد.
عدد 148 شاخص مقدار بار قابل تحمل توسط یک چرخ در حالتی که دو تایر در کنار هم استفاده شوند که معادل 3150 است .
حرف M نشانگر حداکثر سرعت مجاز است که معادل 130 کیلومتر بر ساعت است .
بالانس چرخ
بالانس چرخ خودرو یکی از مهم ترین مواردی است که پیش از رانندگی باید به آن توجه کنید. بالانس یا تعادل چرخ های خودرو با مواردی نظیر افزایش طول عمر لاستیک، کیفیت سواری و پایداری خودرو ارتباط مستقیم دارد و عدم توجه به آن می تواند زیان های مالی و حتی جانی قابل توجهی را برایتان به همراه داشته باشد.
اگر توزیع جرم چرخ نامتقارن باشد چرخ در هنگام گردش دچار لرزش میشود برای برطرف کردن این نقیصه وزنههایی به چرخ اضافه میشود تا توزیع جرم یکسان شود . بالانس به دو روش استاتیکی و دینامیکی انجام میشود.
بالانس استاتیکی
در روش استاتیکی که به روش ایستا نیز معروف است، چرخ بر روی یک محور افقی قابل گردش نصب می شود. در این صورت چنانچه چرخ نامتعادل باشد به دلیل وزن بیشتر پایین تر قرار می گیرد. حال جهت ایجاد تعادل، وزنه ای با وزن مناسب و در نقطه مقابل آن و بالای رینگ تعبیه می شود. چنانچه وزنه ها به صورت صحیح انتخاب شده و درست جانمایی شوند، نامتعادلی از بین خواهد رفت.
بالانس دینامیکی
روش دینامیکی که به روش پویا نیز معروف است یک گام رو به جلوتر برداشته و علاوه بر تعیین نقاط نامتعادل که در روش ایستایی ذکر شد، عدم توازن چرخ ها نسبت به صفحه تقارن عمودی را نیز می سنجد و در صورت مشاهده عدم تعادل، با بالانس و هم وزن کردن چرخ ها نسبت به صفحه متقارن عمودی رفع می شود.
فصل سوم
زوایای چرخ ها
مقدمه
در هنگام طراحی اکسل لازم است تا زوایایی برای چرخ ها درنظر گرفته شود این زوایا در پایداری ، فرمان پذیری ، عملکرد سیستم تعلیق و به طور کلی بر روی پدیده های دینامیکی خودرو نقش بسزایی دارد.
زاویه کمبر:
زاویه ای است که حاصل از امتداد خط عمود بر سطح جاده و امتداد تایر است را زاویه کمبر می گویند(با دید از جلو به خودرو)
1- در صورتی که تایرها کاملاً عمود بر روی سطح جاده باشند، زاویه کمبری وجود نخواهد داشت (کمبر صفر)
2- اگر چرخ به بیرون شیب داشته باشد کمبر مثبت است
3- اگر به داخل شیب داشته باشد کمبر منفی است.
زاویه کینگ پین :
به زاویه ای که بین خط فرضی عمود بر تایر (از نمای روبرو) و اهرم محور فرمان بوجود می آید زاویه محور چرخ یا گینگ پین گویند.
تنظیم صحیح این زاویه نیز به پایداری و خوش فرمانی اتومبیل یاری میرساند و برگشت پذیری فرمان را نیز تسهیل مینماید.
کینگ پین نام یک پین در بعضی از خودروها است در مواردی که کینگ پین وجود ندارد به جای آن راستای اتصال سیبکهای سگدست برای زاویه کینگ پین در نظر گرفته
میشود.
دلایل استفاده از کمبر وکینگ پین
1-حذف لقی در کینگ پین و اتصالات سگدست به محور
2-بهبود پایداری خودرو در اثر اعمال نیروهای جانبی
3-جلوگیری از کشیده شدن خودرو به سمت کنارههای جاده
4-اعمال راحتتر زاویه فرمان
5- هماهنگ نمودن چرخ با ناهمواریهای جاده
6- تاثیر در میزان لاستیک سابی
7- افزایش پایداری خودرو در پیچ جاده
زاویه کستر: کستر به زاویه امتداد محور فرمان (فنرها) با شعاع عمودی چرخ خودرو گفته می شود( با نگاه از نمای جانبی به خودرو)
دوچرخه مثال خوبی برای توصیف زاویه کستر می باشد.
اگر دو شاخه دوچرخهای کاملاً عمود به زمین است این دوچرخه دارای کستر صفر است
بخش بالایی دوشاخه جلوی تمام دوچرخه ها که چرخ جلو بر روی آن نصب می شود، به سمت عقب تمایل دارد که باعث ایجاد کستر مثبت در چرخ دوچرخه می شود.
زاویه کستر معمولادر محدوده-./5 تا 2 درجه انتخاب میشود و مقدار آن زمانی مثبت است که کینگ پین به سمت عقب متمایل باشد. در این حالت مثبت نقطه اثر نیروی اتصال محور سگدست در جلوی محل تماس چرخ با زمین قرار میگیرد در نتیجه پایداری خودرو اندکی افزایش مییابد. هرچه این زاویه بیشتر باشد گرداندن فرمان مشکلتر ولی لرزش فرمان کمتر است.
زاویه Toe -in یا همگرایی
زاویه Toe -in یا همگرایی چرخ ها مربوط به حالت و
زاویه ای است که نوک چرخ ها نسبت به یکدیگر دارند. هر گاه سر چرخ ها (قسمت جلویی تایره) به سمت یکدیگر متمایل شوند این حالت را Toe in یا همگرایی گویند که برای حذف لقی ناشی از تلرانسهای سیستم فرمان است.
زاویه واگرایی
Toe -out
اگر جلو تایرها از هم دور شوند، Toe out یا واگرایی اتفاق افتاده است. تنظیمات این قسمت نیز بسته به اتومبیل ها متفاوت است و طراحان سعی میکنند با توجه به شرایط اتومبیل زاویه را طوری قرار دهند که در هنگام حرکت و اعمال نیروی پیش برنده، چرخ ها تقریباً موازی با یکدیگر (و در راستای طول اتومبیل) قرار گیرند. ضمناً تنظیم این زاویه نیز در سایش یکنواخت لاستیک ها و فرمان پذیری بهتر موثر میباشد.
البته باید مد نظر داشت که ضرورت دارد در هنگام حرکت راستای چرخ ها باهم برابر باشند.
زاویه لغزش
عبارت است از زاویه بین صفحه تایر و جهت آج های تایر در محل تماس تایر با زمین که همان جهت غلتیدن تایر می باشد . علت بوجود آمدن زاویه لغزش ناشی از ثابت ماندن نقطه تماس لاستیک بر روی سطح جاده در هنگام دور زدن خودرو می باشد. یعنی با گرداندن چرخ ها زاویه صفحه تغییر میکند ولی آج ها که در تماس با سطح جاده هستند در جای خود باقی می مانند و باعث بوجود آمدن زاویه لغزش میگردند که روی ایجاد نیروهای جانبی چرخ ها و قابلیت فرمان پذیری خودرو تاثیر
میگذارند.
هندسه آکرمن: در هنگام گردش خودرو چرخ های جلو به یک اندازه نمیچرخند بنابراین چرخ های جلو باید از هندسه خاصی تبعیت کنند تا بتوانند بدون لغزش و صرفا با غلتش،مسیر حرکت خود را طی کنند با عبارت دیگر سازگار عمل کنند به این هندسه ،هندسه آکرمن میگویند. بر طبق هندسه آکرمن چهار چرخ باید حول یک مرکز دوران گردش نمایند.برای بدست آوردن مرکز دوران ، خطی که بیانگر محور عقب است را رسم میکنیم سپس بر هریک از چرخ های جلو یک خط عمود
میکنیم دو خط باید یکدیگر را در نقطه ای بر روی راستای محور عقب قطع نمایند که این نقطه همان مرکز دوران
میباشد . اگر خطوطی که بر چرخ های جلو عمود شده یکدیگر را روی یک نقطه روی راستای محور عقب قطع ننمایند بدین معنی است هندسه آکرمن رعایت نشده است.
در صورتیکه هندسه آکرمن رعایت نگردد به هنگام گردش
چرخ ها دچار لغزش شده و سیستم دچار لاستیک سابی میشود و در این وضعیت گرداندن فرمان مشکل است.
فواصل مهم برای چرخ ها و شاسی
فاصله محوری: به فاصله مرکز محور عقب تا مرکز محور جلو فاصله محوری می گویند
.در خودروهایی که چندین محور دارند فاصله بین مرکز محور جلو تا مرکز اولین محور عقب فاصله محوری است
فاصله بین چرخ های یک محور Track: به فاصله مرکز چرخ راست تا مرکز چرخ چپ رو یک محور میگویند.در کامیون ها که در هرطرف محور دو چرخ دارند نقطه وسط بین دوچرخ فاصله ترک می گویند
فاصله معلق در جلو: به فاصله مرکز محور جلو تا جلوترین نقطه خودرو میگویند.
فاصله معلق درعقب: به فاصله مرکز محور عقب تا
انتهاییترین نقطه خودرو میگویند.
لقی زمین: به پائینترین نقطه مرکزی زیر خودرو از سطح زمین میگویند.
قطر دایره گردش: عبارت است از قطر کوچکترین
دایرهای که خودرو میتواند به طور کامل درون آن با یک فرمان گردش کند. بدون آنکه خودرو از آن خارج گردد. یا به عبارتی دیگر کمترین فاصله بین دو دیوار که خودرو میتواند با یک فرمان در بین آنها گردش کند.
زاویه شیب: حداکثر زاویه شیبی است که به یک سطح افقی منتهی میشود و بدون این که زیر خودرو گیر نماید خودرو
می تواند از آن عبور کند.
زاویه نزدیک شدن: حداکثر زاویه یک شیب با سطح افق میباشد به گونهای که در هنگام رسیدن خودرو به این شیب بدون این که جلوی خودرو گیر کند، خودرو از آن شیب بالا برود.
زاویه دور شدن: حداکثر زاویه یک شیب با سطح افق
میباشد به گونهای خودرو پس از عبور از سطح شیب دار و رسیدن به یک سطح افقی بتواند به مسیر خود ادامه دهد بدون این که انتهای خودرو به آن شیب گیر کند.
فصل چهارم
سیستم تعلیق
مقدمه
عبور از روی ناهمواری ها و پستی و بلندی های سطح جاده به چرخ ها ضربات مختلفی را وارد میکند که اگر اتصال چرخ ها به شاسی و اتاق به صورت صلب باشد تمامی این ضربات به اتاق وشاسی منتقل می گردد که علاوه بر استهلاک و فرسودگی شدید قطعات و اتاق باعث سلب آسایش و آرامش سرنشینان و آزردگی خاطر آن ها میگردد برای رفع این مشکل اتصال چرخ ها به شاسی و اتاق باید از طریق یک سیستم
فنربندی صورت گیرد تا بتواند ضربات منتقل شده را جذب و مستهلک نماید و خودرو را پایدار نماید. به این سیستم فنر بندی سیستم تعلیق گفته می شود.
وظایف سیستم تعلیق
1- تحمل وزن خودرو
2- جذب ضربات وارده و مستهلک کردن آنها
3- از بین بردن نوسانات ناشی از ضربات
4- حفظ هندسه فرمان و موقعیت چرخها
5- افزایش فرمان پذیری و افزایش پایداری
6- حفظ تماس حداکثر چرخ وجاده
اجزای سیستم تعلیق
1- فنرها
2- کمک فنرها(دمپر)
فنرها: با اینکه شکل فنرها متفاوت است اما وظیفه واحد آنها جذب ضربات جاده و تبدیل آنها به نوسان است .
در سیستم تعلیق فنرها ضربات جاده را جذب و کمک فنرها ان ها را به صورت تدریجی تخلیه می کنند
میزان تغییر شکل در فنرهای خطی متناسب است با نیروی اعمالی به فنر یعنی هرچه نیرو بیشتر تغییر شکل بیشتر است. پارامتر دیگر در تغییر شکل فنر K یا میزان سختی فنر است که هرچه بیشتر باشد تغییر شکل کمتری خواهیم داشت .
این ارتباط توسط قانون هوک بیان میگردد.
F=K.X
که در آن Fنیرو برحسب نیوتن، Xتغییر شکل برحسب متر ، K سختی بر حسب N/Mاست.
اگر فنرها به صورت موازی قرار گیرند سختی معادل از جمع سختی فنرها بدست می آید .
KT=K1+K2
اگر فنرها به صورت سری باشند سختی معادل برابر است با :
انواع فنرها در سیستم تعلیق
فنر لول: باین فنر به صورت مفتول مارپیچ و از جنس فولاد است این فنر دارای قابلیت ارتجاعی خوب و تغییر شکلهای بزرگ است . توان جذب انرژی و محدوده نوسان آن زیاد بوده به همین دلیل نرمی و آسایش را برای سرنشینان فراهم میکند. این نوع فنر زمانی که تحت فشار و تنش زیادی قرار گیرد، دچار تنش پیچشی می شود.
مشخصات یک فنر به عوامل زیادی وابسته است که مهمترین این عوامل مدول یانگ و مدول برشی است
فنر تخت یا شمشی: از چند ین تسمه فولادی انعطاف پذیر که طولهای متفاوت دارند تشکیل شده این تسمه ها بوسیله بست به یکدیگر متصل می شوند.
در دو طرف فنر گوشواره های وجود دارد که محل اتصال به شاسی است .
برای اینکه تسمه ها روی هم ثابت باشند در مرکز لایه یک حفره ایجاد میگردد و از داخل این حفره پیچی عبور داده
میشود همچنین این لایهها توسط پیچ های اتصال دهنده Uشکل به نام کرپی متصل میگردند.
این فنرها یه دلیل اینکه سختی خیلی زیادی دارند
بیشتر در خودروهای سنگین از آن استفاده میشوند.
فنر تخت پارابولیک: همان فنر تخت است اما در این نوع فنر تخت ضخامت لایهها در وسط بی فنر بیشتر از طرفین است در خودروهای سنگین اگر در بار داشته باشند وسط فنر که سختی بیشتری دارد ضربات را جذب می کند و اگر بار نداشته باشند طرفین فنرها نوسان می کنند
فنرهای گازی (فنر بادی): این فنرها دارای سیلندر لاستیکی هستند که درون آن هوای فشرده محبوس شده است بر روی این هوای فشرده یک پیستون پلاستیکی قرار گرفته است که در حال بالا و پائین رفتن است هرگاه ضربهای به این فنر اعمال شود هوای درون سیلندر فشرده شده و سپس در اثر افزایش فشار پیستون دومرتبه به بالا رانده میشود . در حقیقت در این نوع فنر از خاصیت تراکم پذیری گازها استفاده شده است.
بعضی از سیستمها دارای سیستم کنترلی ، سوپاپ تخلیه و کمپرسور می باشد که می تواند فشار باد را تنظیم کند.
فنر پیچشی : یک میله ازجنس فولاد فنری است که در جهت عرضی یا طولی نصب میشود و در هنگام اعمال
گشتاورهای پیچشی این میله دچار تابدیدگی شده و دومرتبه در اثر خاصیت ارتجاعی به حالت اولیه خود باز میگردد. این فنرها با کنترل نوسانات پیچشی مانع از واژگونی خودرو شده و پایداری آن را افزایش میدهد.
میل موج گیر: یک نوع فنر پیچشی است که با اتصال سگدست چرخ های دو طرف خودرو سعی در بالانس نمودن و ایجاد تعادل در بین آنها را دارد به گونهای که اگر نوسانی به چرخی منتقل شد این نوسان به چرخ مقابل نیز منتقل
میگردد که به جهت کاهش نوسانات می باشد بدین جهت به آن میل موج گیر گفته میشود.
فنر لاستیکی: بسیاری از لاستیک هایی که در محل اتصال فنرهای تخت به شاسی یا در دسته موتورها به کار میرود جاذب ارتعاشات هستند به این دلیل که تا حدی نقش فنر را بازی
میکنند می توان در بین فنرها از آنها نام برد.
کمک فنر (دمپر)
از بین برنده نوسانات میباشد .ضربات جذب شده توسط فنرها تبدیل به نوسان میشود. کمک فنرها این نوسانات به وجود آمده را به تدریج از بین میبرد. کمک فنرها از یک سیلندر پر از روغن که در آن یک پیستون منافذ دار است تشکیل شده است . هرگاه به دسته پیستون نیرویی وارد شود تمایل دارد که پیستون را به حرکت درآورد و روغن را از طریق منافذ پیستون جابهجا و بالا و پائین کند از آنجائیکه انتقال روغن از این منافذ به سختی صورت میگیرد و نیاز به نیروی زیادی دارد نیروی حاصل از ضربه صرف جابهجا کردن روغن میشود و بدین ترتیب از بین میرود. نیروی موردنیاز برای جابهجا نمودن پیستون کمک فنر بستگی به دو عامل مهم دارد . یکی از این عوامل ضریب میرایی است که با حرف C نمایش داده میشود این ضریب به ساختمان کمک فنر بستگی دارد و بدین صورت است که هرچه جابهجایی روغن سختتر و با نیروی بیشتری صورت گیرد. ضریب میرایی بیشتر است . عامل دیگر سرعت جابهجایی است که با V نمایش داده میشود.
هرچه بخواهیم پیستون با سرعت بیشتر جابهجا گردد نیاز به نیروی بیشتری است یعنی مقدار نیروی مورد نیاز برای
جابهجایی پیستون که با F نمایش داده می شود برابر است با:
F=C.V
که درآن V سرعت برحسب M/S ، ضریب میرایی C برحسب N.s/M و نیرو F برحسب متر
کمک فنرهایی که در سیستم های تعلیق به کار می رود دارای انواع مختلفی است که به بررسی آنها میپردازیم:
کمک فنر روغنی (هیدرولیکی) :
از یک سیلندر پر از روغن که در آن یک پیستون منافذ دار است تشکیل شده است . هرگاه به دسته پیستون نیرویی وارد شود تمایل دارد که پیستون را به حرکت در آورد و روغن را از طریق منافذ پیستون بالا و پائین کند از آنجائیکه انتقال روغن از این منافذ نیاز به نیروی زیادی دارد نیروی حاصل از ضربه صرف جابهجا کردن روغن میشود و بدین ترتیب از بین میرود.
کمک فنر تلسکوپی: مانند کمک فنر های روغنی است با این تفاوت که در هنگام جمع شدن روغن از سوراخ های
درشتتری عبور میکند و مقاومت کمتری از خود نشان
میدهد اما به هنگام باز شدن روغن مجبور است از سوراخهای ریزتری عبورکند و مقاومت بیشتری از خود نشان میدهد. یعنی این کمک فنرها به راحتی جمع میشوند اما به سختی باز
میشوند که موجب استهلاک نوسانات میشود.
کمک فنرهای روغنی گازی(هیدرو استاتیکی): در کمک فنرهای روغنی ممکن است به جهت عبور سریع روغن از منافذ روغن هوا بگیرد و کف کند برای برطرف کردن این عیب درون محفظه سیلندر از گازی مانند نیتروژن استفاده میکنند و برای اینکه گاز با روغن در تماس نباشد گاز را درون کیسه لاستیکی قرار میدهند تا گاز با روغن ترکیب نشود.
کمک فنر بادی (هوایی):در این کمک فنرها یک محفظه هوای فشرده آببندی وجود دارد که از یک کمپرسور تامین شده و به منظور کنترل فشار هوای ورودی و خروجی
سوپاپهای کنترل ورودی و خروجی نصب شده است.
کمک فنرهای قابل تنظیم: ضریب میرایی این کمک فنرها قابل تنظیم است و متناسب با شرایط حرکتی خودرو این ضریب هوشمندانه تغییر میکند. این کمک فنرها از
سیستمهای کنترلی و سنسور شتاب برخوردارند که ورود و خروج روغن یا هوا را به درون کمک فنر کنترل میکنند و ضریب میرایی را تغییر میدهند در این خودرو ها علاوه بر تغییر ضریب میرایی و سفتی کمک فنر می توان ارتفاع را نیز تغییر داد.
کمک فنر وزنهای: در مدلهای قدیمی از این سیستم استفاده شده است بدین ترتیب که از یک وزنه نسبتا سنگین در داخل سیلندر وجود دارد که در هنگام فشرده شدن به سمت پائین حرکت میکند ولی به هنگام بالا رفتن به علت سنگینی و داشتن اینرسی مقداری از ارتعاش فنر را از بین می برد.
کمک فنر اصطکاکی : در گذشته برای از بین بردن نوسانات از اصطکاک خشک بین صفحات استفاده شده است.
کمک فنر اهرمی : نیرو توسط یک اهرم به شیطانک داخل سیلندر منتقل شده در نتیجه پیستونها به یک سمت و روغن به سمت دیگر جریان مییابد که در موقع جمع شدن فنر روغن از مجراهای درشت و در موقع باز شدن فنر ، روغن از مجراهای ریز عبور میکند که موجب استهلاک نوسانات میشود.
تاثیرات جرم خودرو روی سیستم تعلیق:
جرم فنر بندی شده (جرم معلق) : به اجزائی میگویند که روی سیستم تعلیق قرار میگیرد.
جرم فنر بندی نشده (غیر معلق): به اجزائی میگویند که زیر سیستم تعلیق بسته و سیستم تعلیق روی آن بسته
میشود . مانند اکسل، چرخ ها
نحوه تاثیر گذاری مقدار جرم ها: هرچه جرم قسمت فنر بندی نشده کاهش یابد مقدار نوسانات خودرو کمتر شده و راحتی سفر بیشتر میشود ولی به منظور افزایش پایداری لازم است که جرم قسمت فنر بندی نشده افزایش یابد . در حالت بهینه جرم قسمت فنر بندی نشده را جز کوچکی از جرم کل خودرو در نظر میگیرند که معمولا یک دهم کل جرم خودرو در نظر میگیرند.
انواع سیستم تعلیق
براساس این که نوسانات هر چرخ جداگانه باشد یا اینکه نوسانات یک چرخ بر روی چرخ دیگر تاثیر بگذارد. مدل های سیستم تعلیق به سه دسته کلی سیستم تعلیق مستقل ، تعلیق نیمه مستقل ، تعلیق وابسته تقسیم میشوند که برای هر یک از این سیستمها حالات متفاوتی وجود دارد. که به شرح
آنها میپردازیم .
سیستم تعلیق مستقل: هر چرخ به صورت جداگانه و مستقل میباشد بدینصورت که اگر ضربهای به چرخی منتقل شود آن چرخ به تنهایی مرتعش شده و ارتعاش به چرخهای دیگر منتقل نخواهد شد. از این سیستم بیشتر در خودروهای سواری مخصوصا در محور جلو استفاده میشود.
از مزایای این سیستم کم حجم بودن ، انطباق بهتر چرخ
با سطح جاده است زیرا چرخها به هنگام شتاب گیری و ترمزگیری سطح اتکای خود و سطح جاده را حفظ میکند که موجب فرمان پذیری بهتر میشود ولی تا حدی پایداری خودرو را کاهش میدهد همچنین راحتی سفر به دلیل کاهش جرم
فنربندی نشده میباشد زیرا اگر از اکسل استفاده شود جرم
فنربندی شده افزایش مییابد.
از معایب این سیستم می توان به طراحی پیچیده ، تنظیم سخت زاوایای چرخ ها ، قدرت تحمل پائین اشاره کرد.
در ادامه به شرح انواع مختلف این سیستم میپردازیم.
سیستم تعلیق جناغی (دابل ویشبون)
Double wish bone
دارای دو طبق مثلثی شکل است که شاسی و سگدست را به هم متصل میکند. که یک مکانیزم چهار اهرمی را تشکیل
میدهد به این دلیل گاهی به این سیستم طبقدار دوبل گفته میشود. سمت بزرگتر این طبقهای مثلثی به شاسی و سمت کوچک آن به اتصال سیبکی وصل میگردد. در این سیستم مجموعه فنر و کمک فنر بین جناق بالا و پائین قرار میگیرد. این سیستم از مستحکم ترین سیستمهای است که قابلیت جذب نوسانات در همه جهات را دارا است.
سیستم تعلیق مک فرسون
Macpherson
در این سیستم یک طبق در پائین قرار دارد که سگدست را به شاسی متصل میکند. و برای اتصال طبق به سگدست از سیبک استفاده میشود. قسمت بالایی سگدست نیز توسط فنر و کمک فنر به شاسی متصل میگردد.
این سیستم شکل ساده ای دارد و از رایج ترین سیستمها
میباشد . هزینه تعمیر ونگهداری این سیستم پائین است ولی در هنگام اعمال ضربه به تکیهگاه فنر نیروی زیادی وارد
میشود که ضربه مستقیما به اتاق منتقل میگردد.
سیستم تعلیق مستقل با اهرم طولی
Trailing Arm
در مواردی که در چرخهای عقب از تعلیق مستقل استفاده شده یک یا دو اهرم نیز در راستای طولی وجود دارد که یک سر آن به چرخ و انتهای دیگر به شاسی متصل میگردد که به عنوان جزئی از سیستم تعلیق محسوب میشوند .
سیستم تعلیق فعال
در نسل جدید سیستم های امروزی فنرها و کمک فنرهای مورد استفاده در خودروها از نوع هیدرولیکی یا پنوماتیکی با ضریب سختی متغیر و متناسب با شرایط جاده میباشد .
در سیستم های تعلیق فعال ECU با اطلاعات دریافتی سنسورهای مختلف از قبیل سرعت و شتاب خودرو ، زاویهی فرمان و تغییر حرکات بدنه سیستم تعلیق را با توجه به شرایط کنترل میکند.
سیستم تعلیق وابسته
در این سیستم اتصال بین چرخ ها و اکسل به صورت صلب بوده و سیستم تعلیق که در آن فنرهای لول و تخت استفاده شده بین چرخ و شاسی قرار میگیرد. بنابراین اگر ضربهای به چرخی وارد شود ارتعاش ناشی از آن ضربه به چرخ مقابل هم منتقل میگردد به همین دلیل به این نوع تعلیق ، سیستم تعلیق وابسته میگویند. این سیستم در خودروهای سواری که دارای محور محرک عقب هستند استفاده میگردد همچنین در
ماشینهای سنگین به دلیل قابلیت بالای تحمل در آن استفاده میگردد. این سیستم از استحکام و پایداری مناسبی برخوردار است ولی به دلیل جرم زیاد جرم فنربندی نشده، راحتی سفر آن کم است .
در ادامه به شرح انواع سیستم تعلیق وابسته میپردازیم.
سیستم تعلیق هاچ کیس Hotchkiss
دراین مدل که از قدیمی و پر کاربرد ترین نوع سیستمها
می باشد طرفین اکسل به وسط دو فنر تخت توسط پیچ های U شکل به نام کرپی متصل گردیده است . و گوشوارههای فنر تخت نیز به شاسی متصل میگردد. برای از بین بردن نوسانات هم از دو کمک فنر استفاده میگردد .
سیستم تعلیق وابسته با فنر لول
این سیستم مشابه سیستم قبل است فقط به جای فنر تخت از فنر لول استفاده میشود به همین دلیل دارای کیفیت سواری بهتری است در این حالت دو طرف پوسته اکسل توسط فنر لول و کمک فنر به شاسی متصل میگردد.
هنگام استفاده از فنر لول در سیستم تعلیق وابسته برای حفظ تعادل خودرو از اهرم های طولی و عرضی و یا مورب استفاده میگردد.
سیستم تعلیق بوجی
Bogie
این مدل برای کامیون های سنگین که دو محور در کنار هم قرار میگیرند استفاده میگردد. نزدیکی دو محور در
کامیون ها اجازه استفاده از فنربندی مجزا برای سیستم را
نمیدهد به همین دلیل از یک جفت فنر تخت برای دو محور استفاده میشود.
سیستم تعلیق نیمه مستقل
در سیستم تعلیق وابسته محور و چرخها به صورت یک مجموعه صلب میباشد و توسط یک تعلیق مشترک به شاسی متصل است و در سیستم تعلیق مستقل هر چرخ یک تعلیق مجزا دارد ولی سیستم تعلیق نیمه مستقل حالتی بین این دو سیستم تعلیق است نه کاملا مستقل و نه کاملا مجزا میباشد. دراین سیستم چرخهای طرفین با یکدیگر در ارتباط هستند ولی این ارتباط صلب نبوده و از طریق اجزای انعطاف پذیر صورت میگیرد . بنابراین نوسانات یک چرخ تا حدودی بر چرخ مقابل تاثیر
میگذارد ولی شدت این تاثیر گذاری به شدت سیستم تعلیق وابسته نیست .
سیستم تعلیق دو دیون De Dion
در این مدل دیفرانسیل به شاسی متصل شده و قسمتی از جرم فنربندی شده محسوب میشود بنابراین نسبت به تعلیقهای وابسته کیفیت بهتری دارد برای اتصال پلوسها نیز از چهار مفصل استفاده میشود .
یعنی اتصال هر دو پلوس ، هم به چرخها و هم به دیفرانسیل از طریق مفصل صورت میگیرد. چرخها نیز توسط فنر لول به شاسی متصل میگردد بنابراین دیفرانسیل نسبت به شاسی ثابت است و به راحتی نوسان میکند مهمترین مشخصه سیستم دو دیون وجود مفصل در هر دو پلوس است.
سیستم تعلیق محور پیچشی
در این سیستم هر چرخ جداگانه توسط فنر وکمک فنر به شاسی متصل میگردد ولی ارتباط دو چرخ توسط یک محور پیچشی برقرار میشود. این محور پیچشی میتواند تا حدی گشتاورهای پیچشی را مهار کند و تا حدی هم ارتعاشات را از چرخی به چرخ دیگر منتقل کند.
سیستم تعلیق ژامبونی(فنر پیچشی به همراه بازویی)
در این سیستم به ازای هر چرخ یک بازوی خمیده وجود دارد که یک طرف بازو به چرخ متصل و طرف دیگر آن به انتهای یک میله پیچشی متصل است و انتهای دیگر میله پیچشی نیز به شاسی متصل است. نوسانات قائم چرخ باعث حرکت زاویه ای بازوی خمیده شده و در نهایت یک گشتاور پیچشی به انتهای میله پیچشی که نقش فنر پیچشی را ایفا می نماید وارد می کند اعمال این گشتاور پیچشی باعث تابیدگی فنر پیچشی و نوسانات پیچشی آن می شود از سوی دیگر کمک فنر های هیدرولیکی در بین بازوهای خمیده و شاسی قرار گرفته اند و بدین ترتیب نوسانات چرخ را مستهلک می نمایند البته گاهی اوقات بین شاسی و بازوی خمیده از فنر لول نیز استفاده میشود .
البته گاهی اوقات بازوی خمیده به یک فنر پیچشی مشترک وصل میگردد که در این صورت سیستم تعلیق مستقل خواهد بود ولی گاهی بازوی هر چرخ به یک فنر پیچشی مستقل متصل است که در این حالت یک سیستم تعلیق مستقل خواهیم داشت.
فصل پنجم
سیستم فرمان خودرو
مقدمه
خودرو برای انکه فرمان پذیر باشد و بتواند در مسیر مشخص هدایت شود لازم است تاچرخ های آن فرمان پذیر باشد و زاویه آنها تغییر کند برای رسیدن بدین منظور از سیستم فرمان استفاده می کنیم این مکانیزم در انواع مکانیکی ، هیدرولیکی و الکترونیکی می باشد.
انواع فرمان خودرو
فرمان ساده و مکانیکی
فرمان هیدرولیکی
فرمان برقی یا الکتریکی
سیستم فرمان مکانیکی
این سیستم دارای یک مکانیزم اهرمبندی میباشد که تغییر جهتی را که راننده توسط غربیلک فرمان اعمال میکند به
چرخها منتقل میکند این سیستم از اجزای زیر تشکیل شده است.
غربیلک فرمان: قطعهای مدور از جنس پلاستیک فشرده با اسکلت آهنی میباشد که نیروی دست راننده را منتقل به
اهرم بندی فرمان میکند.
میل فرمان(ستونی فرمان) : میلهای است که توسط یک هزارخار به غربیلک فرمان متصل شده و نیروی دست راننده را منتقل به جعبه فرمان میکند . میل فرمان در انواع یک تکه،دو تکه وچند تکه وجود دارد که به انواع دو تکه و چند تکه میل فرمان تلسکوپی گفته میشود. در وسط میل فرمان تلسکوپی از چهار شاخ استفاده شده است که قابلیت تغییر زاویه و ارتفاع متناسب با شرایط و قد راننده را دارد.
جعبه فرمان :جعبه فرمان میتواند گشتاور کم دست راننده را که غربیلک اعمال میشود به گشتاور بزرگتری تبدیل کند و این گشتاور را به اهرم بندی فرمان منتقل کند.
بازوی پیتمن(Pitman arm)-(Drop arm): در انتهای شفت خروجی جعبه فرمان یک هزار خاری است . اهرمی روی این هزار خار نصب میشود که به آن بازوی پیتمن
میگویند با دوران شفت خروجی جعبه فرمان بازوی پیتمن حرکت زاویهای میکند انتهای بازوی پیتمن توسط یک سیبک به میله درگ نصب میشود. سیبک یک مفصل کاسه ساچمهای است که یک طرف آن به صورت مفصل ساچمهای و طرف دیگر پیچ رزوه دار است.
میله درگDrag link: به عنوان یک اهرم است که ارتباط بین بازوی پیتمن و شغالدست را برقرار مینماید یعنی در حقیقت حرکت زاویهای بازوی پیتمن باعث حرکت خطی میل درگ میشود و بدین ترتیب نیرو را به شغالدست منتقل
میکند . اتصال هر دو سر میله درگ توسط سیبک انجام
میشود.
شغالدست(بازوی فرمان) Steering arm: نیروی وارده به میله درگ به اهرم شغالدست وارد میشود . شغالدست وظیفه انتقال نیرو به سگدست را دارد معمولا شغالدست به یک گوشه سگدست متصل میشود و با حرکت خود باعث به گردش در آمدن سگدست حول کینگ پین میشود در نتیجه کل مجموعه چرخ نسبت به محور گردش میکند.
سگدست (Kunckle):قطعه ای U شکل است که توسط کینگ پین نسبت به محور لولا شده و قابلیت گردش نسبت به آن را دارد. مجموعه توپی چرخ نیز بر روی سگدست سوار
میشود همانطور که گفته شد سگدست از یک گوشه به شغالدست متصل گردیده است. بنابراین اگر مکانیزیم فرمان شغالدست را به حرکت در آورد ، شغالدست نیز سگدست را به حرکت در آورده و موجب تغییر جهت چرخ ها میگردد.
نکته: اگر محور از نوع غیر محرک باشد به آن محور از نوع مرده (Axle bean) میگویند.
میل فرمان وسطTraack Rod:در اکثر اوقات مکانیزمی که تشریح شده فقط به چرخ سمت راننده متصل است برای اینکه نیرو به چرخ سمت دیگر منتقل گردد از میل فرمان وسط استفاده میگردد. این اهرم توسط دو بازوی فرمان ارتباط بین سگدست ها را برقرار میکند یا به عبارات دیگر این میله در جهت عرضی خودرو به موازات محور قرار گرفته است .
اهرم تایراد: در برخی از خودروهای سواری و خودروهای سنگین مکانیزم اهرمبندی به گونهای است که جعبه فرمان از طریق بازوی پیتمن ،میله درگ و بازوی فرمان به یک چرخ متصل میشود برای انتقال گردش فرمان به چرخ طرف دیگر از میل فرمان وسط استفاده میشود ولی در برخی از خودروها میله درگ از طریق یک اهرم به نام تای راد به بازوی فرمان متصل میگردد در این حالت میل فرمان وسط دربین دو اهرم تای راد قرار میگیرد.
انواع جعبه فرمان
جعبه فرمان تاج خروسی: در این سیستم در انتهای ستونی فرمان،یک چرخ دنده حلزونی است که این حلزونی با انتهای یک شفت که به شکل تاج خروس است در گیر است و چرخش حلزون باعث به حرکت در آمدن تاج خروس و شفت آن میشود.
جعبه فرمان ساچمهای : این سیستم همان جعبه فرمان تاج خروسی است که به منظور کاهش اصطکاک درون شیارهای حلزونی ساچمه های حرکت میکند.
جعبه فرمان انگشتی : در انتهای ستونی فرمان یک استوانه شیاردار است که انگشتی درون آن قرار میگیرد و با گردش در آمدن استوانه ،انگشتی به حرکت در آمده و باعث گردش شفت متصل به آن می شود.
جعبه فرمان شانهای:در انتهای ستونی فرمان یک
چرخدنده پینیون است که با چرخدنده شانهای درگیر است
بدین ترتیب حرکت دورانی غربیلک به حرکت خطی تبدیل
میشود. طرفین این جعبه دنده نیز با اهرم های تای راد متصل است.
جعبه فرمان حلزونی غلتکی: در انتهای ستونی یک چرخدنده حلزونی است که با یک غلتک در گیر است با به گردش در آمدن حلزونی غلتک نیز به گردش در آمده و گردش غلتک موجب به گردش در آمدن شفت خروجی جعبه فرمان
میشود.
سیستم فرمان هیدرولیکی
فرمانهای هیدرولیکی تجهیزات فرمان های معمولی است به اضافه تجهیزات فرمان هیدرولیک در این نوع فرمان، توسط یک پمپ هیدرولیک روغن با فشار زیاد از مخزن هیدرولیک به جعبه فرمان تزریق می شود، که باعث بهتر شدن عمل چرخاندن فرمان توسط راننده می شود. از معایب این سیستم می توان به دلیل اتصال مستقیم پمپ هیدرولیک به موتور و گرفتن نیرو از آن که منجر به کاهش راندمان ماشین و موتور می شود و همیشه یک بار اضافی روی موتور ماشین وجود دارد، همچنین نشتی ها از مخزن، پمپ هیدرولیک، و شلنگهای اتصال نیز ممکن است وجود داشته باشد.
در این سیستم ، پمپ هیدرولیک روغن رو پمپاژ
میکند و قدرت مورد نیاز پمپ هیدرولیک توسط تسمه از سر میل لنگ تغذیه میکند. نیروی که راننده به غربیلک فرمان وارد میکند سوپاپ کنترل را به کار میاندازد و این سوپاپ مجراهای ورود و خروج روغن را باز و بسته میکند. این مجراها روغن تحت فشار را به درون سیلندر وارد یا خارج میکند. و روغن تحت فشار پستون را به حرکت در میآورد و بخش عمده فرمان دادن به چرخ ها را تامین میکند.
مسیر مستقیم ، وضعیت خلاص فرمان
هنگامی که خودرو در مسیر مستقیم در حرکت است روغن از پمپ به به سوپاپ کنترل فرستاده میشود و چون سوپاپها در حالت خلاص است ، روغن پر فشار پمپاژ شده از طریق یک مسیر برگشت به مخزن روغن باز میگردد.
پیچش فرمان
درون جعبه فرمانهای هیدرولیکی سوپاپ های گردندهای Rotary valave)) وجود دارد که با به گردش در آمدن غربیلک فرمان باز شده و امکان عبور روغن فراهم میشود این سوپاپ یکی از مسیرهای روغن را می بندد در چنین شرایطی مسیر دیگر بیشتر با شده و فشار در آن سمت افزایش میآید. بنابراین اختلاف فشار در دوطرف پیستون ایجاد
میشود و پیستون به جهت کم فشارتر حرکت میکند .
پس از برگرداندن فرمان به حالت اولیه روغن هیدرولیکی از سوپاپهای خروجی خارج گردیده و دوباره به مخزن باز
میگردد. معمولا در سیستم هیدرولیک از شیلنگ های لاستیکی استفاده میشود زیرا مانع لرزش و ضربه به سیستم میشود.
گاهی نیز در مسیر برگشت روغن از مبدل حرارتی به منظور خنککاری روغن استفاده میگردد. چون اگر دمای روغن بالا رود از یک سو موجب آسیبدیدگی واشرها و کاسه نمدها
میگردد و هم نیز باعث تغییر خواص روغن میگردد.
سیستم فرمان الکتریکی
. در این سیستم نیروی موردنیاز جهت به حرکت درآوردن مکانیزم فرمان از طریق یک موتور الکتریکی تامین میگرد هنگامی که غربیلک فرمان به گردش در میآید. میل فرمان تحت تاثیر گشتاور دست راننده و گشتاور مقاومت ناشی از عکس العمل چرخها قرار میگیرد که در سیستم فرمان الکتریکی این گشتاور توسط یک سنسور که روی میل فرمان نصب شده اندازهگیری میشود و به ECU ارسال میشود و ECUپس از پردازش اطلاعات لازم دستورات جهت راه اندازی یک موتور الکتریکی برای به حرکت در آوردن مکانیزم فرمان را میدهد .
در بعضی از سیستمها موتور الکتریکی به تنهایی قدرت
مورد نیاز جهت مکانیزم فرمان را تامین میکند و گاهی موتور الکتریکی با یک سیستم هیدرولیکی مشارکت کرده و مکانیزم فرمان را به حرکت در میآورد. بدینصورت که موتور الکتریکی وظیفه به حرکت در آوردن پمپ هیدرولیک سیستم را دارد و مکانیزم فرمان توسط سیستم هیدرولیک به حرکت در میآید. در این نوع سیستم پمپ هیدرولیک تنها زمانی فعالیت میکند که غربیلک فرمان حرکت کند و در بقیه زمانها این موتور الکتریکی غیر فعال است.
خوش فرمانی Handling: به چگونگی رفتار گردش خودرو در اثر اعمال زاویه فرمان توسط راننده خوش فرمانی
میگویند که البته به شاسی و سیستم تعلیق بستگی دارد.
پایداری:
منظور از پایداری ،قابلیت خودرو برای حفظ تعادل در شرایط مختلف محیطی مثل باد ، شرایط جاده و شرایط گردش خودرو می باشد . اگر خودرو ناپایدار باشد، امکان دارد در اثر لغزش از جاده خارج شود یا به دور خود بچرخد یا واژگون گردد.
پایداری با خوش فرمانی رابطه عکس دارد هرچه خودرو بیش فرمان تر و دارای حساسیت فرمان بیشتری باشد ناپایدار تر است.
فصل ششم
سیستم ترمز
مقدمه
سیستم ترمز با ایجاد شتاب منفی به منظور کنترل ،کاهش یا توقف خودرو به کار میرود.
این سیستم نیرویی در جهت خلاف حرکت خودرو تولید
کرده که این نیرو در یک مسافت(راه ترمز)به عنوان نیروی ترمزی تعریف میگردد که می تواند انرژی جنبشی خودرو را کاهش دهد که به صورت رابطه زیر بیان می گردد.
1/2mv2= f×s
به دلیل وجود قطعات اصطکاکی در سیستم ترمز انرژی گرمایی بالای تولید میگردد برای این که به قطعات و سیال استفاده شده در سیستم صدمه ی وارد نگردد باید این سیستم مقاوم در برابر حرارت باشد .
ضریب چسبندگی
یکی از عوامل موثر در توان ترمزی ضریب چسبندگی تایر و سطح جاده است.
عوامل موثر در ضریب چسبندگی تایر با سطح جاده:
1- آج تایر 2- نوع جاده 3- شرایط جاده
اگر نیروی ترمزی از اصطکاک میان تایر و جاده بیشتر گردد
چرخ ها دچار لغزش میگردند.
لغزش موجب لاستیکیسایی ، افزایش راه ترمز و عدم کنترل خودرو میگردد.
بنابراین یک سیستم ترمز با طراحی مناسب به گونهای عمل میکند که حداکثر تماس تایر و سطح جاده برقرار گردد. در این حالت به هنگام عملیات ترمز گیری چرخ ها دچار لغزش نشده و در حال غلتیدن میباشند. در نتیجه مسافتی که خودرو طی
می کند تا متوقف شود (راه ترمز) کاهش مییابد همچنین به سبب غلتش چرخها ، تماس چرخ با سطح جاده برقرار است در نتیجه کنترل و فرمان دهی خودرو امکان پذیر میگردد.
انواع ترمز
1- ترمز دستی:غالبا نیروی ترمزی بوسیله یک کابل از طریق اهرم دستی منتقل میگردد.
2- ترمز پایی : اغلب به صورت هیدرولیکی است.
ترمز هیدرولیکی
در این سیستم با فشرده شدن پدال ترمز توسط پای راننده سیلندر اصلی به کار افتاده و روغن را به سوی سیلندرهای ترمز در چرخ ها هدایت میکند، تا سیلندر چرخ ها لنتها را فشرده سازند.
حال به بررسی اجزای این سیستم می پردازیم.
سیلندر ترمز اصلی: پیستون درون سیلندر به پدال ترمز متصل است که با حرکت پدال پیستون به سمت جلو حرکت کرده و باعث خروج روغن از طریق شیلنگ های ترمز به چرخ ها میشود. برای بالابردن ضریب اطمینان سیلنرهای ترمزی دورمداره است که از یک مدار برای چرخ ها جلو و مدار دیگر باری چرخ ها عقب استفاده می شود تا اگر یکی از سیلندرها به دلیلی عمل نکند.(به طورمثال نشتی روغن) سیلندر دومی که کاملا مجزا بوده به وظیفه خود عمل کند و عمل ترمز گیری را انجام دهد.
لولههای ترمز : در طول مسیری که روغن باید تا چرخ بپیماید از لولههای فولادی استفاده میگردد. این لولهها توسط بست به شاسی و اتاق متصل و معمولا از لولههای فولادی انعطافپذیری استفاده میشود که به شکل مارپیچ است . این لولهها باید از نوع فشار قوی و تا PSI1500 را تحمل کند.
مخزن روغن : در بالای سیلندر اصلی یک مخزن روغن است که تامین کننده روغن مورد نیاز سیلندر اصلی است .
روغن ترمز : از نوع روغن هیدرولیکی که دارای خواص ویژه است.(از قبیل قابلیت غیر تراکم پذیری و تحمل فشار های بالا)
سیلندر ترمز چرخ: برروی هر چرخ یک سیلندر ترمز قرار دارد و هنگامی که روغن توسط سیلندر اصلی درون مدار متراکم گردد سیلندرهای چرخ عمل کرده و کفشکها را بر روی کاسه چرخ یا دیسک فشرده میکند و عمل ترمزگیری اتفاق
میافتد. هنگامی که راننده پا را از روی پدال برداشته سیلندر اصلی به جای اولیه خود برگشته و فشار روغن کاهش مییابد و کفشکها نیز با نیروی فنر به جای اولیه خود باز میگردند. چون درهنگام ترمز گیری نیروی بیشتری به جلوی خودرو وارد
میگردد. بنابراین چرخ های جلو دارای سیلندر ترمز بزرگتری هستند تا قدرت ترمزی افزایش یابد.
بوستر ترمز : برای ترمزگیری شدید لازم است راننده نیروی ترمزی زیادی روی پدال وارد سازد و هرچه خودرو سنگینتر باشد نیروی مذکور باید بیشتر باشد . اعمال چنین نیرویی توسط راننده نیاز به تلاش زیادی دارد به منظور کمک به راننده از یک تقویتکننده به نام بوستر استفاده میشود.
بوستر دارای یک پرده دیافراگمی میباشد که دسته پیستون اصلی به نام متصل است البته اکثر مواقع بوستر و سیلندر اصلی در یک مجموعه قرار میگیرد.
بوستر از اختلاف فشار داخل سیلندر موتور استفاده میکند و در دو طرف پرده دیافراگمی فشارهای مختلفی ایجاد میکند تا پرده دیافراگمی به حرکت درآمده و یک نیروی کمکی بوجود می آورد که نیرو پای راننده را تقویت میکند.
باتوجه به اختلاف فشارهایی که در بوستر بوجود میآید بوستر به دو دسته تقسیم میشود.
بوستر های خلا: سوپاپهای بوسترهای خلا به گونهای طراحی شده که که هوا از یک سمت وارد سیلندر شده و فشار اتمسفر پشت دیافراگم قرار میگیرد و طرف دیگر به مانیفولد هوا متصل است تا در اثر مکشی که در سیلندرها رخ میدهد در آن قسمت خلا نسبی بوجود آید در اثر این اختلاف فشار در دو طرف دیافراگم ، دیافراگم به سمت قسمتی که خلا بیشتری حاکم است متمایل میگردد که باعث فشرده شدن روغن ترمز در سیلندر اصلی میگردد.
نکته: باز شدن سوپاپها برای ایجاد اختلاف فشار هماهنگ با فشرده شدن پدال ترمز توسط راننده است و در زمانهای دیگر که بوستر غیرفعال است در هر دو طرف دیافرگم خلا وجود دارد زیرا در هنگام برگشت دیافراگم در اثر نیروی فنر برگشت دهنده در جلوی دیافراگم خلا ایجاد میگردد و در اثر تخلیه هوای پشت آن نیز در پشت دیافراگم هم خلا خواهیم داشت.
شیرهای هیدرولیکی :برای کنترل فشار در سیستم هیدرولیکی و تقسیم صحیح فشار در بین سیلندرهای
چرخها از مدلهای مختلف شیرهای هیدرولیکی استفاده
میشود که به بررسی سه مدل معمول آن ها میپردازیم که البته ممکن است از شیر های ترکیبی استفاده شود که همزمان کار هر سه شیر را انجام میدهد .
شیر کنترل فشار : از آنجائیکه قابلیت تحمل فشار در لولهها و مدارات سیستم ترمز در حد معینی است لازم است در خروجی سیلندر اصلی یک شیر کنترل فشار وجود داشته باشد تا مقدار فشار را کنترل کند . این شیر به صورت یک شیر یک طرفه نیز میباشد تا از برگشت روغن جلوگیری کند و هم به صورت یک شیر فشار شکن اشد تا در صورت افزایش فشار روغن را به مخزن باز گرداند.
شیر اندازه گیر فشار : معمولا ترمز چرخ های عقب از نوع کاسهای و جلو از نوع دیسکی است به دلیل وجود فنرهای قوی در ترمزهای کاسهای این نوع ترمزها دیرتر از نوع دیسکی عمل میکنند. بنابراین به هنگام ترمز گیری، ترمز چرخ های جلو زودتر عمل میکند و بیشتر وزن خودرو روی چرخ های جلو وارد میشود و تماس اصطکاکی چرخ های عقب و سطح جاده کاهش مییابد که باعث تضعیف ترمزگیری در چرخهای عقب و لغزش چرخ های عقب میگردد که برای رفع این عیب از شیر اندازهگیر فشار استفاده میگردد تا مانع سریعتر عمل کردن چرخهای جلو شود و نهایتا ترمز های چرخ های جلو وعقب با هم فعال گردند.
شیر تناسب فشار: در ترمزگیریهای ضعیف معمولا فشار روغن بهطور مساوی در چرخ های جلو و عقب تقسیم میگردد ولی در ترمزگیری شدید به علت این که نیروی ترمزی در ترمزهای دیسکی کمتر است و هم چنین بیشتر وزن خودرو به هنگام ترمزگیری روی چرخ های جلو قرار میگیرد لازم است نیروی ترمزی در چرخهای جلو بیشتر باشد. بنابراین این شیر در ترمزگیری شدید فشار روغن در سیلندر چرخ های جلو را افزایش میدهد.
ترمزهای کاسهای
در این ترمز لنتها بر روی دو کفشک خمیده فلزی چسبانده میشود. کفشکهای منحنی شکل بر روی یک صفحه ثابت نگهدارنده که به آن طبق کفشک میگویند بسته میشود و طبق بر روی پوسته اکسل بسته میشود بهطوری که کفشکها دوران نمیکنند. معمولا یک سر کفشکها روی طبق لولا
میشود و سر دیگر به دسته پیستون سیلندر ترمز چرخ متصل
میگردد و در این سمت نیز دارای فنر برگشتدهنده میباشد تا پس از ترمزگیری کفشکها به مکان اولیه خود باز گردند. در حالت عادی مجموعه کفشکها بدون در گیری با کاسه چرخ میباشد اما به هنگام ترمزگیری پیستون کفشکها را باز کرده و بین لنت کفشک و کاسه چرخ درگیری بوجود ید که منجر به عملیات ترمز گیری میشود.
این نوع ترمز بسته به قرارگیری کفشکها به سه دسته تقسیم
میشود.
ترمز کاسهای سیمپلکس: در این سیستم کفشکها در یک سمت لولا و در سمت دیگر به سیلندر ترمز متصل است . بنابراین جهت نیروهای اصطکاکی در کفشکها در قسمتی که متصل به سیلندر چرخ است بیشتر بوده و باعث سائیدگی بیشتر و سریعتر این قسمت از لنت میشود.
ترمز کاسهای دو پلکس: برای برطرف کردن عیب
ترمزهای سیمپلکس ترمز دوپلکس طراحی شد . در ترمز دوپلکس یکی از کفشک ها از بالا لولا و دیگری از پائین لولا میگردد. بنابراین عکس العمل آنها نسبت به کاسه ترمز یکسان بوده و سائیدگی برابر است. در این سیستم دو سیلندر چرخ وجود دارد.
ترمز کاسهای سروو: در این سیستم برای دو کفشک از یک سیلندر مشترک استفاده میشود ولی کفشکها به طور ثابت لولا نمیشوند بلکه ارتباط بین کفشکها از طریق یک اهرم قابل تنظیم برقرار میگردد. در این مدل نیروهای
تکیهگاهی کفشک محرک به کفشک متحرک اعمال میشود و باعث افزایش نیرو میگردد. به عبارتی دیگر یکی از
کفشکها که نیروی بیشتری به آن اعمال میشود نیروی خود را به کفشک دیگر منتقل میکند.
ترمز های دیسکی
در این سیستم توپی چرخ به یک دیسک دوار متصل بوده و این دیسک همواره در حال گردش است. با اعمال نیروی ترمزی به
لنتهای دیسک که در دو طرف دیسک جاسازی شدهاند
لنتها بروی دیسک فشرده شده و باعث ایجاد اصطکاک
میگردد در نتیجه سرعت چرخ کاهش مییابد.
لنتهای ترمز در این سیستم درون یک محفظه قرار میگیرند که به آن کالیپر میگویند. درون کالیپر پیستونها جاسازی
شدهاند که فشار روغن را به لنتها منتقل و باعث فشرده شدن آنها روی دیسک میگردند.
این نوع ترمزها براساس کالیپر تقسیم بندی میشوند.
ترمز دیسکی با کالیپر ثابت: در این مدل موقعیت کالیپر و سیلندرها ثابت بوده و صرفا مجموعه پیستون به همراه
لنتهای روی آن دارای حرکت میباشند یعنی در این حالت دو پیستون مجزا از دو جهت به دیسک فشرده می شود.
ترمز دیسکی با کالیپر شناور
ترمز دیسکی با کالیپر کشویی
سیستم ترمز ضد قفل (ABS )
در عملیات ترمز گیری به منظور کاهش سرعت یا توقف خودرو اصطکاک میان لنت ها و دیسک چرخ و هم چنین اصطکاک میان تایر و سطح جاده مورد بهره برداری قرار میگیرد.
اصطکاک میان تایر و سطح جاده بر دو نوع میباشد:
1- اصطکاک غلتشی: اگر جسمی بر روی سطحی بغلتد میان آن جسم و آن سطح اصطکاک غلتشی حاکم است.
2- اصطکاک لغزشی: اگر جسمی بر روی سطحی لیز و سر بخورد میان آن جسم و آن سطح اصطکاک لغزشی حاکم است . (مانند سر خوردن سورتمه بر روی برف)
به هنگام ترمزگیری لنتها به واسطه نیروی ترمزی تولید شده دیسکهای چرخ را از حرکت باز میدارد . حال اگر مقدار نیروی ترمزی به اندازه ای باشد که چرخ ها کاملا بایستند
چرخها بر روی سطح جاده لیز میخورد و میان چرخ و سطح جاده اصطکاک لغزشی حاکم میگردد. اصطلاحا چرخ قفل شده و بر روی سطح جاده لیز میخورد . در این حالت راه ترمز افزایش می یابد.
اگر لغزش در چرخ های جلو باشدکنترل فرمان از دست رفته و حداقل 40 درصد از نیروی ترمزی کاهش مییابد و اگر لغزش در چرخهای عقب باشد خودرو روی جاده لیز میخورد و دور خود میپیچد.
برای این که چرخ ها دچار لغزش نگردند باید:
نیروی ترمزی < اصطکاک میان تایر با سطح
به اختلاف بین سرعت چرخ و سرعت خودرو نرخ لغزش
میگویند که توسط رابطه زیر بیان میگردد:
100×سرعت خودرو÷ سرعت خودرو – سرعت چرخ = نرخ لغزش
حداکثر کارایی سیستم ترمز هنگامی است که نرخ لغزش بین 10 تا 30 درصد باشد اگر نرخ لغزش از 30 درصد فراتر رود کارائی سیستم ترمز کاهش می یابد.
هرچه چسبندگی(اصطکاک) تایر با سطح جاده بیشتر باشد
چرخها دیرتر دچار لغزش میگردند . این چسبندگی که با ضریب اصطکاکµ بیان میگردد بستگی به نوع و شرایط جاده دارد .
این ضریب در جاده های خاکی ، یخ زده ، برفی و بارانی نسبت به جاده های آسفالته و خشک کمتر است.
برای کنترل نیروی ترمزی به منظور جلو گیری از لغزش
چرخ ها از سیستم ترمز ضد قفل ، ABS استفاده میگردد.
اگر به هنگام ترمزگیری کاهش سرعت چرخ ها سریعتر از کاهش سرعت خودرو اتفاق بیافتد. نشانهای از وجود لغزش در چرخها ست .
پس این سیستم با با اندازهگیری لحظه به لحظه سرعت
چرخها و سرعت خودرو به کنترل فشار ترمزی به جهت مقابله با لغزش چرخ ها میپردازد.
اجزای سیستم ABS
این سیستم از اجزای متداول ترمزهای معمولی به اضافه تجهیزات ABS تشکیل شده است که به تشریح اجزای سیستم ABS میپردازیم.
1- واحد کنترل الکترونیکی ECU
گرچه شرکتهای تولید کننده خودرو از نام های مختلفی برای این قطعه استفاده میکنند ولی کار تمامی آن ها بر پایه اصول مشترکی است .
این واحد با دریافت اطلاعات ورودی از سنسورهای سرعت چرخ و سنسور سرعت خودرو به کنترل شیرهای سلونوئیدی به منظور کنترل نیروی ترمزی میپردازد.
2- سنسور سرعت
وظیفه ثبت لحظه به لحظه سرعت چرخ ها و ارسال اطلاعات سرعت چرخ به ECU را دارد.
این نوع سنسورها بر اساس خاصیت القای مغناطیسی کار
میکنند . در سنسورهای القایی منبع تغذیه وجود ندارد و سنسور شامل یک آهنربای دائمی میباشد که سیم پیچی به دور آن میباشد و در مقابل یک صفحه دندانهدار نظیر
چرخدنده حرکت میکند .هنگامی که قسمت بالایی دندانهها از مقابل سنسور عبور کند جریانی در سیم پیچ القا میشود که با عبور دندانههای پایینی این القا از بین می رود .این سنسور شامل قطعات زیر می باشد:
1- آهنربای دائمی2- میدان مغناطیسی3- سیم پیچ
4- صفحه دندانه دار
سیگنال ارسالی از این سنسور شبیه یک موج سینوسی می باشد.
3- شیرهای سلونوئیدی: این شیر در مسیر لولههای ترمزی تعبیه شده و توسط ECU به منظور تعیین فشار ترمزی (افزایش فشار ،تثبیت فشار، کاهش فشار)استفاده میگردد. این شیرها از نوع مغناطیسی بوده و با عبور جریان از سیم پیچ آن ، هسته شیر خاصیت مغناطیسی پیدا کرده و موجب باز وبسته شدن شیر میگردد.
4- پمپ:چون شیرها میتواند فشار ترمز را کم کند باید به طریقی این فشار از دست رفته را جبران کرد و این کاری است که پمپ انجام میدهد.
5- سنسور شتاب: استفاده از حسگر شتاب ECU را قادر میسازد تا مقدار شتاب منفی خودرو را اندازهگیری کند و به این ترتیب از وضعیت سطح جاده بهتر مطلع شود در نتیجه برای جلوگیری از قفل شدن چرخها دقت ترمز گیری افزایش
می یابد، به سنسور شتاب سنسور G نیز گفته میشود.
عملکرد سیستمABS: سنسورهای سرعت ، سرعت چرخها را لحظه به لحظه اندازه گیری میکند و به ECU ارسال
میکند. ECU با توجه به اطلاعات دریافتی از سنسور چرخ ها به محاسبه لغزش در چرخ ها می پردازد تا هنگامی که محاسبات حاکی از وجود لغزش در چرخی نباشد سیستم همانند یک ترمز معمولی به کار خود ادامه میدهد اما هنگامی که محاسبات حاکی از وجود لغزش در چرخ ها باشد ECU یک جریان الکتریکی برای باز بست شیرهای سلونوئیدی به منظور کنترل فشار ترمزی ارسال می کند.
ECU به منظور کنترل فشار ترمز سیستم را در سه وضعیت قرار میدهد:
1- افزایش فشار: در این وضعیت راننده با فشردن پدال ترمز سعی در افزایش فشار ترمز را دارد و محاسبات ECU حاکی از هیچ گونه لغزشی در چرخ یا چرخ هایی نیست. در این حالت شیر سلونوئیدی شماره 7 باز بوده و سیال ترمز از طریق این شیر به سیستم ترمز چرخ ها ارسال میگردد در نتیجه فشار روغن در سیستم افزایش مییابد.در این حالت شیر سلونوئیدی شماره 8 نیز بسته است.
2-حالت تثبیت فشار:در این حالتECU متوجه وجود لغزش در چرخ یا چرخ هایی میگردد. یک جریان الکتریکی به شیر سلونوئیدی شماره 7 ارسال کرده و شیر مورد نظر را
میبندد
در این هنگام فشردن پدال ترمز توسط راننده بی اثر است در نتیجه فشار روغن افزایش نمییابد. در این حالت شیر سلونوئیدی شماره 8 نیز بسته بوده پس هیچ حجم سیالی به مخزن باز نمیگردد در نتیجه فشار در سیستم کاهش نمییابد پس سیستم در و ضعیت فشار ثابت است.
3- حالت کاهش فشار: اگر با ثابت ماندن فشار، لغزش در چرخ ادامه یافت. ECU شیر سلونوئیدی شماره 8 را باز کرده و حجمی از روغن به مخزن باز میگردد. در این حالت شیر سلونوئیدی شماره 7 نیز بسته میباشد در نتیجه فشار روغن در سیستم کاهش مییابد.
انواع سیستم ABS
1-ABS یک کاناله: برای خودرو هایی استفاده می شود که ترمز ABS را فقط برای چرخ های عقب دارند مانند برخی از وانت ها
2- ABS سه کاناله: در این سیستم دو کانال مجزا برای چرخ های جلو و یک کانال مشترک برای چرخ های عقب در نظر گرفته می شود.
3- ABS چهار کاناله: در این سیستم دو کانال مجزا برای چرخ های جلو و دو کانال مجزا برای چرخ های عقب در نظر گرفته می شود.
سیستم کنترل پایداری
این سیستم در شرکت خودرو سازی مختلف با نام های تجاری مختلفی به کار می رود ولی عملکرد تمامی آنها به یک گونه است.
گشتاور حول محور Z (YAW)
گاهی اتفاق می افتد که فشار ترمز در یک یا دو چرخ از خودرو بیشتر از بقیه چرخ ها می شود و هنگام ترمز های شدید خودرو به چپ و راست منحرف می شود. این انحراف ناشی از ایجاد گشتاور ناخواسته حول محور Z است که از عدم یکنواختی نیروی ترمزی در چرخ ها پدید می آید و در موارد کنترل نشده می تواند بسیار خطرناک باشد.
اما دانشمندان و مهندسین طراح از این گشتاور در جهت کنترل و افزایش پایداری خودرو استفاده می کنند و با بهره گیری از قابلیت های سیستم ترمز فعال، سیستم جدیدتری تحت عنوان ESP معرفی کرده اند.
اگر خودرو در مسیری که دقیقا هم راستا و نشانگر زاویه فرمان چرخ های جلو هست به حرکت خود به صورت مداوم ادامه دهد حرکتی پایدار دارد که این حرکت می بایست بر روی کلیه چرخ های خودرو با اصطکاک کامل بوده و ترمزها در اختیار راننده باشد. سیستم پایداری خودرو ESP ناپایداری در پیچ ها، مانورها، دور زدن ها را به وسیله سنسورهای ویژه حس کرده و با استفاده از ترمز گیری در یک چرخ، گشتاور مخالفی برای خنثی کردن گشتاور ناپایدار کننده تولید می کند.
ESP چیست؟
این سیستم برای کنترل مطلوب خودرو و بر روی سطح جاده و حفظ ثبات آن در هنگام پیچیدن،طراحی شده است.اگر راننده با گردش سریع فرمان،کنترل خودرو را از دست بدهد و سیستم دچار کم فرمانی یا بیش فرمانی شود سیستم ESPآن را به مسیر اصلی خود بر میگرداند.
برای تشریح عملکرد ESP لازم است تا با مفهوم بیش فرمانی و کم فرمانی آشنا شویم.
بیش فرمانی
در این حالت راننده می خواهد 45 درجه به سمت چپ بپیچد اما خودرو از فرمان راننده به دلایلی تبعیت نکرده و هفتاد و پنج درجه میچرخد در این حالت خودرو بیش فرمان است در این حالت عقب خودرو به سمت راست متمایل
می گردد و خودرو منحرف می شود.
راهکار ESP برای اصلاح حرکت
در این حالت ECU باید کاری انجام دهد تا خودرو حول محور Z بچرخد (YAW) تا از انحراف عقب خودرو جلوگیری کند و به مسیر اصلی برگردد.
در این حالت ECU به عملگر ترمز چرخ راست جلو فرمان می دهد تا ترمز کند پس جلوی راست از حرکت باز می ایستد و خودرو جلوی خودرو به سمت راست متمایل می گردد و به مسیر اصلی باز می گردد.
کم فرمانی
در این شکل راننده می خواهد به 45 درجه سمت چپ حرکت کند اما خودرو به دلایلی( جاده لغزنده ) از فرمان راننده تبعیت نکرده یا کمتر از 45 درجه تبعیت کرده در این حالت خودرو کم فرمان است .
راهکار ESP برای اصلاح حرکت
در این حالت ESP باید جهت جلوگیری از انحراف خودرو اقدامی متقابل انجام دهد ECU. با تغییر زوایه ایی خودرو حول محور Z که YAW نام دارد می تواند این کار را انجام دهد
برای این کار کافی است تا ECU به عملگر ترمزچپ عقب دستور ترمز دهد در این صورت چرخ چپ عقب حرکت نمی کند و خودرو به سمت چپ متمایل می گردد.
فصل هفتم
سیستمهای حفاظت از سرنشین
مقدمه
در حال حاضر به هنگام تصادفات کمربند ایمنی وکیسه هوا به عنوان موثرترین سیستم حفاظت از سرنشین به شمار میرود. اما هنگامی که سرعت اتومبیل از چهل کیلومتر در ساعت بیشتر شود کمربندهای ایمنی به تنهایی کارآمد نیستند . به این دلیل طراحان خودرو سیستم کیسه های هوا را به منظور جلوگیری از برخورد سرنشینان با بخش های ثابت خودرو ابداع کردند. از طرفی دیگر استفاده تنها از کیسه هوا به هنگام تصادفات ممکن است سبب بروز آسیب هایی به سرنشینان گردد به همین دلیل برای تامین امنیت سرنشیان استفاده از هردو سیستم کارآمد خواهد بود.
در این بخش به تشریح عملکرد سیستم کمربند ایمنی و کیسه هوا می پردازیم.
قوانین حرکت
تمامی اشیاء داخل خودرو که شامل راننده و سرنشینان نیز
میشود دارای اینرسی حرکتی میباشند .حرکت خودرو به اشیا داخل آن تا سرعت حرکت خودرو شتاب میدهد به عبارت دیگر سرعت خودرو و سرنشینان آن با هم برابر میباشد ولی در هنگام برخورد خودرو به یک مانع یا ترمز ناگهانی ، نیروی اینرسی سرنشینان و خودرو کاملاَ مجزا میباشد ، بهطوری که نیروی حاصل از برخورد یا ترمز حرکت خودرو را متوقف کرده در حالی که سرنشینان داخل خودرو همچنان به حرکت خود با همان سرعت قبلی ادامه خواهند داد. همانگونه که نیروی حاصل از برخورد با مانع یا ترمز ناگهانی ، سرعت خودرو را کاهش میدهد برخورد با غربیلک فرمان ، شیشه جلو ،داشبورد و غیره نیز سرعت حرکت سرنشینان داخل خودرو را کاهش خواهد داد که باعث بروز آسیب دیدگیهای جدی به سرنشینان میشود.
مطابق قوانین حرکت
هر جسم در حال حرکت دارای مومنتوم خطی است. مومنتوم حاصل ضرب جرم جسم در سرعت جسم میباشد.
اگر نیرویی به جسم وارد نشود جسم در همان جهت قبلی با همان سرعت به حرکت خود ادامه میدهد.
خودرو نیز از چندین جسم به همراه اجسام متحرک به عنوان سرنشینان تشکیل شده است حال اگر جلوی حرکت این اجسام گرفته نشود این اجسام مطابق قوانین حرکت میخواهند با همان سرعت قبلی به حرکت خود ادامه دهند.
برای متوقف کردن اجسام یا به عبارت بهتر متوقف کردن خودرو و سرنشینان یعنی صفر شدن مومنتوم نیازمند نیرویی هستیم که در یک بازه زمانی بر جسم اعمال شود . این کاهش سرعت و صفرشدن مومنتوم باید با کمترین صدمه به جسم انجام شود.
وظیفه سیستم کیسه هوا وکمربند ایمنی کاهش سرعت سرنشینان با حداقل صدمه به آنها می باشد.
1- کمربند ایمنی
کمربندهای ایمنی از حرکت سرنشینان خودرو و برخورد آنها به داشبورد و شیشه جلوی خودرو ، در هنگام ترمزهای ناگهانی ، جلوگیری مینمایند . حرکت سرنشینان خودرو در هنگام ترمزهای ناگهانی به علت وجود قانون اینرسی میباشد .
کمربندهای ایمنی با اعمال نیروی توقفی به سرنشینان خودرو ، باعث کاهش آسیب دیدگیهای ناشی از برخوردهای ناگهانی خودرو میشوند.
کمربندها شامل دوقسمت میباشند. قسمت اول یک تسمه مورب که برروی قسمت بالائی لگن قرار میگیرد و قسمت دوم یک تسمه که برروی شانه وسینه قرارمیگیرد دو قسمت کمربند به طور کاملاً محکم به اتاق خودرو متصل شده است تا سرنشینان خودرو را در محل خود نگه دارند درصورت بسته شدن صحیح کمربند ، قسمت اعظم نیروی نگهدارنده توسط کمربند به قفسه سینه و بالای ران وارد میشود که قسمتهای قوسی بدن محسوب میگردند و به همین علت درهنگام اعمال نیروی نگهدارنده ، به هیچ قسمت از بدن آسیبی وارد نمیگردد.
تسمههای کمربند ایمنی ، از پارچهای ضخیم و فوق العاده قابل انعطاف ساخته شده است و بصورت تدریجی تحت کشش قرار میگیرد تا اعمال نیروی توقفی بطور ناگهانی به شخص وارد نشود . قسمت جلوئی خودرو به شکلی طراحی شده است که درهنگام تصادفات شدید و برخوردها ، انرژی ضربه را جذب
میکند.
باز شدن و جمع شدن کمربند
درسیستمهای معمول تسمه کمربند متصل به یک مکانیزم
جمعکننده میباشد قطعه اصلی در سیستم جمع کننده کمربند، قطعهای میباشد که همانند قرقره عمل کرده و به انتهای تسمه کمربند متصل شده است .در داخل سیستم جمع کننده ، یک فنر وجود دارد که وظیفه اعمال نیروی چرخشی به قرقره را به عهده دارد که توسط این نیرو ، عمل چرخاندن تسمه کمربند انجام میگیرد.
هنگامی که تسمه کمربند کشیده میشود ، قرقره در خلاف جهت حرکت عقربههای ساعت شروع به دوران کرده و فنر متصل به خود را در همان جهت به گردش در میآورد و به عبارتی آن را باز میکند. درهمین حال ، فنر مایل به برگشت به حالت اولیه خود می باشد و درمقابل پیچش مقاومت میکند هنگامی که کمربند آزاد میشود ، فنر دوباره فشرده و جمع
میشود و قرقره درجهت حرکت عقربههای ساعت تا زمانی که تسمه کمربند بطور کامل باز شود شروع به چرخش خواهد کرد. سیستم جمع کننده دارای یک سیستم قفل کننده میباشد که در هنگام بروز تصادف ، مانع از چرخش قرقره سیستم کمربند
میشود.
سیستم های قفل کمربندها عبارتند از :
سیستمهای فعال شونده با حرکت خودرو: نوع اول سیستم های قفل کننده، حرکت قرقره کمربند را به هنگام کاهش شتاب خودرو متوقف میکنند این سیستم ها دارای یک پاندول وزنی میباشند که در زمانی که خودرو به طور ناگهانی متوقف میشود ، نیروی اینرسی موجب میشود که پاندول به سمت جلو حرکت کند میله گردانی که در انتهای دیگر پاندول قراردارد ، به دندانه های متصل به قرقره وصل شده و ازحرکت دندانههای قرقره در خلاف جهت حرکت عقربه های ساعت جلوگیری میکند. هنگامی که پس از برخورد یا تصادف ، کمربندها دوباره آزاد میشوند ، دندانه ها درجهت حرکت
عقربههای ساعت دوران کرده و میله گردان نیز آزاد میشود.
سیستمهای فعال شونده با حرکت کمربند: در این نوع از سیستمهای قفل کننده قرقره کمربندها در هنگام حرکت شدید و ناگهانی تسمه کمربند قفل میشود. نیروی فعال کننده در این سیستم ها از سرعت چرخشی دورانی قرقره استفاده
میکند. قطعه اصلی در این طراحی ، یک کلاچ گریز از مرکز می باشد که به قرقره دوار متصل می باشد.
هنگامی که قرقره به آرامی در حال چرخش میباشد ، اهرم
( کلاچ ) در حال چرخش نمیباشد و فنری آن را بصورت ثابت نگه داشته است ، هنگامی که عنصری کمربند را به حرکت وا می دارد( تکان تند و شدید ) ، قرقره به سرعت شروع به چرخش کرده و نیروی گریز از مرکز ، انتهای اهرم ( کلاچ ) را به سمت بیرون به حرکت وا می دارد .اهرم کشیده شده ، بادامک متصل به پوسته جمع کننده را به داخل فشار می دهد . بادامک توسط یک پین لغزشی به اهرم لولایی شکلی وصل شده است . اهرم در بین دندانه های قفل شده و از چرخش در خلاف جهت حرکت ساعت جلوگیری می کند .
اصول کارکرد سیستم های کشنده ، بدین منوال است که در هنگام بروز تصادف و برخوردهای ناگهانی ، کمربندها را بصورت کاملا محکم در محل خود ثابت نگه می دارد .در سیستم های معمول کمربند ایمنی ، سیستم قفل کننده از باز شدن بیش از حد کمربند جلوگیری میکند.
سیستم های انفجاری : در سیستم های کشنده انفجاری ، این عمل با کشش کمربند به سمت داخل و سفت کردن آن انجام می گیرد . این نیرو موجب می شود که سرنشین خودرو در هنگام تصادفات در دورترین موقعیت نسبت به شیشه جلو ، داشبورد و فرمان خودرو بر روی صندلی قرار گیرد.
سیستم های کشنده انفجاری ، همراه با سیستم مکانیزم قفل کننده در یک کمربند عمل می کند . سیستم های مختلف انفجاری کمربند وجود دارد که برخی از آنها ، کل مکانیزم جمع کننده را به سمت عقب میکشند و برخی دیگر فقط قرقره متصل به کمربند را می چرخانند. بطور کلی سیستم های انفجاری کمربند ، دارای سیمکشی مشابه به واحد مرکزی کنترل کیسه هوا در خودرو میباشند . هنگامی که توسط سنسورهای ضربه ، وجود ضربه در خودرو تشخیص داده
می شود ، واحد کنترل ابتدا سیستم انفجاری کمربند و سپس کیسه هوا را فعال میکند . برخی از سیستم های انفجاری کمربند از یک موتور الکتریکی و یا سولونوئیدی استفاده
می کنند ، ولی اکثر این سیستم ها از تکنیک انفجار ، جهت کشیدن کمربند بهرهمند هستند . عنصر اصلی در این
سیستم ها ، یک محفظه از گاز قابل احتراق می باشد . در داخل محفظه ، یک فضای کوچکتر به همراه جرقه زدن وجود دارد . این محفظه کوچکتر مجهز به دو الکترود می باشد که متصل به واحد کنترل مرکزی می باشند .
هنگامی که واحد کنترل مرکزی ، وقوع ضربه را تشخیص
می دهد ، بلافاصله جریانی را به الکترودها ارسال کرده و باعث فعال شدن سیستم جرقه زنی شده و در نهایت گاز داخل محفظه منفجر می شود . فشار حاصل از انفجار گاز باعث حرکت روبه بالای پیستون در داخل محفظه شده و دندانه های متصل به پیستون با دندانه های مکانیزم قرقره درگیر شده و باعث چرخش بسیار سریع قرقره و در نتیجه بسته شدن و کشیده شدن سریع کمربند می شود.
کیسه هوا(AIR BAG)
واکنش شیمیایی
در سیستم کیسه هوا به هنگام تصادف یک کلاهک انفجاری منفجر میگردد این انفجار ، در مخلوطی که مولد گاز نام دارد و فرآوردههای گازی تولید میکند انرژی مورد نیاز برای آغاز واکنش را فراهم میکند. این واکنش یک واکنش سریع شیمیایی بوده و گاز نیتروژن (N2)تولید میکند.
آنچه که در کیسه هوا نقش اساسی در تولید گاز نیتروژن دارد، ماده شیمیایی سدیم آزید (NaN3) است که به شکل قرص در داخل مجموعه کیسه هوا جاسازی شده است. باید گفت که این ماده شیمیایی در بعضی موارد سبب ایجاد خارش پوست و حساسیت در برخی افراد میشود. این ماده در اثر انفجار، به گاز بی خطر نیتروژن، دی اکسیدکربن، و مقدار کمی هیدروکسید سدیم تبدیل میشود. در شکل تصویر واقعی جرقه زن و
قرصهای نیترید سدیم نشان داده شده است.
حجم گاز مورد نیاز برای پر کردن کیسه های هوا با حجم مشخص، به چگالی گاز وابسته است که آن هم به دما بستگی دارد . برای محاسبه مقدار مورد نیاز گاز تولیدی، طراحان باید محاسبات دقیقی را انجام دهند.
کارآیی این سیستم به تولید گاز کافی در کمترین زمان ممکن بستگی دارد.
اجزا ی کیسه هوا
1- کیسه هوای راننده و سرنشین : کیسههای هوا از یک پارچه نایلونی ساخته میشود که از داخل دارای آستر
میباشد. این کیسهها به طرز مرتب و منظمی جمع شده و در زیر یک محفظه مناسب قرار میگیرد تا به هنگام حادثه از گاز پر شده و مورد استفاده قرار گیرد. در اطراف کیسههای هوا سوراخهای تعبیه شده است تا پس از عمل کردن کیسه گاز آن به سرعت خالی شود. حجم کیسه هوای راننده در حدود 60 لیتر و حجم کیسه هوای سرنشین در حدود160لیتر است.
2- چراغ هشدار دهنده : مدار پایش این سیستم یک چراغ هشدار دهنده دارد این چراغ راننده را از خرابی سیستم مطلع
می سازد .
3- کلیدهای صندلی سرنشین:با استفاده از یک کلید نیز میتوان از عمل کردن کیسه هوای سرنشین هنگامی که این صندلی سرنشین ندارد جلوگیری کرد .
4- باد کننده آتشی : بادکننده آتشی برای کیسه هوای راننده در وسط فلکه فرمان تعبیه شده است این باد کننده حاوی تعدادی قرص سوخت است که در یک محفظه احتراق قرار دارند.
5- مشتعل ساز: مشتعل ساز از تعدادی خازن تشکیل شده است که جرقه ای برای اشتعال سوخت ایجاد میکند و قرصهای سوختی را که در باد کننده آتشی قرار داشتند به سرعت می سوزانند و مقدار معینی گاز نیتروژن با فشار معین تولید میکنند این گاز از فیلتری عبور کرده و وارد کیسه هوا شده و آن را پر میکند وقتی کیسه پرشد از داخل محفظه خود بیرون میزند.
6- حسگر : سنسورها یا حسگرها به صورت های مختلف مکانیکی یا الکترونیکی ساخته میشود. سیستم مکانیکی به وسیله فنری کار میکند که غلتکی را در جای خود نگه داشته است وقتی ضربه شدیدتر از حد معین به خودرو وارد شود بر نیروی فنر غلبه میکند و غلتک آزاد میشود وقتی غلتک آزاد شد حرکت کرده و یک میکرو سوئیچ را راه اندازی میکند این کلید در حالت عادی باز است و مقاومتی به صورت موازی با آن بسته میشود که امکان پایش سیستم را فراهم میکند همچنین میتوان از دو کلید مشابه استفاده کرد تا کیسه هوا فقط هنگامی عمل کند که ضربه ناشی از برخورد از روبرو به اندازه کافی شدید باشد یادآوری می شود که در صورت چپ کردن خودرو کیسه هوا عمل نخواهد کرد .
نوع دیگر حسگر برخورد را می توان شتابسنج تلقی کرد البته این نوع شتاب سنج شتاب منفی را اندازه گیری میکند دو نوع شتابسنج وجود دارد یکی براساس کرنشسنج و دیگری مبتنی بر بلور پیزو الکتریکی (شبیه حسگر کوبش موتور) تغییر شدید سرعت خودرو سبب حرکت جرم لرزهای میشود و در نتیجه حسگر خروجی تولید میکند خروجی حسگر بلوری به صورت بار الکتریکی و خروجی حسگر کرنش سنجی به صورت تغییر مقاومت است مدارهای الکتریکی مناسب
میتوانند این حسگرها را کنترل کند و میتوان آنها چنان برنامه ریزی کرد که وقتی سیگنال به آستانه معینی رسید بیشتر واکنش نشان دهند .
7- واحد کنترل الکترونیکی: آخرین جز این سیستم واحد کنترل الکترونیکی یا واحد کنترل عیبیاب است وقتی از حسگرهای مکانیکی استفاده میشود از لحاظ نظری اصلا به واحد کنترل الکترونیکی نیازی نیست و میتوان برای به کار انداختن کیسه هوا در هنگام عمل کردن کلید حسگر از یک مدار ساده استفاده کرد اما مسئله پایش سیستم یا بخش
عیبیاب واحد کنترلالکترونیکی است که اهمیت خاصی دارد در صورتی که عیبی در هر بخش از مدار آشکارسازی شود چراغ هشدار دهنده به کار خواهد افتاد .
عملکرد سیستم
وقتی خودرویی با سرعت حدود 35 کیلومتر در ساعت از جلو تصادف کند رویدادهای زیر به ترتیب رخ می دهند
1- پیش از برخورد راننده در وضعیت عادی نشسته است.
2- در حدود 15 میلی ثانیه پس از برخورد خودرو به شدت شتاب منفی پیدا میکند و کیسه هوا در آستانه راه اندازی قرار میگیرد .
3- مشتعل ساز سوخت موجود در باد کننده را مشتعل میکند.
4- پس از حدود 30 میلی ثانیه کیسه هوا باز میشود در این لحظه با مچاله شدن بخشهایی از جلو خودرو راننده به جلو پرتاب شده و کمربند ایمنی بسته به نوع آن قفل یا سفت شده است.
5- در حدود 40 میلی ثانیه پس از برخورد کیسه هوا کاملا باد شده است و اندازه حرکت راننده را جذب میکند .
6- در حدود 120 میلی ثانیه پس از برخورد راننده به عقب بر می گردد و گاز کیسه هوا از سوراخهای جانبی آن خالی میشود.
کیسه هوای سرنشین نیز به همین ترتیب کار می کند.
البته در برخی از خودروها کیسه های هوای دیگری نیز وجود دارد که بسته به محل قرارگیری آن ها در داخل خودرو، نام گذاری می شوند که می توان به کیسه هوای زانو و کیسه هوای جانبی و غیره اشاره کرد. البته عملکرد این کیسههای هوا اندکی با کیسههای هوای جلو که شرح داده شد متفاوت است.
مواردی که کیسه هوایی فعال نمی شود
مواردی وجود دارند که به رغم تصادفات خودرو از جلو کیسه هوایی فعال نمی شوند این موارد عبارتند از:
1- تغییر شکل شدیدی که در یک نقطه متمرکز باشد همانند برخورد با دکلهای تلفن.
2- تغییر شکل هایی که به تدریج صورت میگیرد. مانند برخورد از پشت به کامیون در حال حرکت
3- در تصادفهایی که مانع مورد برخورد تغییر شکل زیادی بدهد مانند برخورد به پهلوی ماشین دیگر
4- در تصادفهایی که ضربه و تغییر شکل در نواحی متعدد و پس از برخورد های مکرر صورت پذیرد.
5- اگر خودرو دو یا چند بار بصورت پیاپی تصادف کند و در یکی از آنها کیسه هوایی فعال شود در تصادف بعدی کیسه هوایی عملکردی نخواهد داشت.زیرا کیسه هوایی طوری طراحی شده اند که پس از عمل کردن و منبسط شدن خالی شده و منقبض میگردد.
فصل هشتم
شاسی
شاسی قطعه ساختاری و حامل بار که بدنه موتور دار خودرو را حمل می کند و یک یک شاسی خوب بایدچنین خصوصیاتی داشته باشد:
تحمل بیشترین میزان وزن و تنش ممکن
کمترین میزان وزن شاسی در برابر بیشترین میزان تحمل بار
سهولت در پیاده سازی سیستم
توانایی تغییر فرم در موارد مورد لزوم و در نقاط مشخص جهت بالاترین میزان جذب ضربه ایجاد شده
توانایی حفظ استحکام و عدم تغییر فرم در قسمتهای حیاتی
توانایی مقاومت در برابر خوردگی تاثیرات شیمیایی
قابلیت تعمییر ساده و بازیابی خصوصیات اولیه10
انتقال کمترین میزان لرزش و صدا به قسمتهای درونی اتاق
انواع شاسی
شاسی مستقل
در شاسی های سرخود در اصل جزئی از اسکلت اتاق است. برای سبکتربودن وزن اتومبیل و به خاطر این که نیروی محرکه آن افزایش پیدا کند . در طراحی شاسی سر خوداز ورقهای نازک فلزی که آنها را به روش شکل دادن ( پروفیل) تولید می کنند.
مزایای شاسی و اتاق مستقل
هزینه های تمام شده و اجرت کار به خاطر یک جا و مستقل بودن ساخت شاسی و اتاق و صرفه جویی در زمان (مراحل پرس کاری و جوشکاری) می شوند.
چون تعویض قطعات به علت خراب شدن به وسیله پیچ و مهره است زمان و مخارج کمتری دارد.
معایب شاسی و اتاق مستقل
به علت سنگین بودن خودرو نیروی محرکه آن برای شتاب گرفتن کمتر است.
طراحی ایمنی خودرو به علت سنگین بودن قطعات دشوار است و در هنگام تصادف احتمال این که سرنشینان دچار حادثه شوند زیاد است.
ساخت قطعات و اسکلت آن نیاز به پرس های سنگین و ماشین آلات گران تری دارد.
به علت اتصال قطعات توسط پیچ ومهره به سر و صدای زیاد و همچنین استهلاک بیشتری دچار می شود
انواع شاسی مستقل
1- شاسی نردبانی.
2- شاسی صفحه ای
3- شاسی لوله ای
4- شاسی ستون فقرانی
شاسی مونوکوک (یک پارچه):
99 درصد خودروهای سواری معمولی از گونه آهنی این شاسی استفاده می کنند می توان نقاط شکست را از پیش طراحی کرد تا ایمنی غیر فعال خودرو بالاتر برود. مزیت دیگر این نوع شاسی ها فضای زیادی را اشغال می کند. اما این فضای اشغال شده در این شاسی فضای قابل استفاده به سبب پخش شدن قسمتهای مختلف مهارشاسی می باشد. در جای جای بدنه فضای کاربردی درون اتاق در این گونه از شاسی با فضای گسترده بالا می باشد.
اما معایب این گونه شاسی ها:
1- وزن بالای شاسی ( باتوجه به میزان استفاده از فلز در آن به این معنی که مقاومت بالا به معنای استفاده از میزان بیشتری از آهن در شاسی می باشدو اگر لزوما" استفاده از آهن را محدود کنیم جهت کاهش وزن مقاومت شاسی افت زیادی می کند. این موضوع نظربه اینکه مقاومت این شاسی هیچگاه به پای مقاومت لوله هانخواهد رسید. 2- همچنین این نوع شاسی در مقام مقایسه با دیگر گونه های شاسی کمترین میزان مقاومت در برابر وزن دارد. 3- عدم توانایی ضربات شدید4- عدم توانایی تعمییر پس از تصادف 5- پخش کردن ضربات به اتاق و سرنشینان که موجب تغیرناخواسته دربسیاری از قسمتهای اتاق می شود.
شاسی نیمه جداشدنی
نوع دیگری از شاسی ها وجود دارد که آن ها را شاسی نیمه جدا شدنی گویند .
این شاسی ها ازدوقسمت تشکیل شده است.
الف: ( ثابت ) ب: قسمتهای جداشدنی از شاسی .
اجزای ثابت:1- کف 2- ستونها 3- دیوارهای صندوق عقب 4- دیواره جلوی موتور.
قسمتهای جداشدنی 1- سقف خودرو گلگیرها 2- گلگیرها 3- پنجره جلویی و غیره که اینها به وسیله پیچ و مهره به قسمت ثابت بسته می شوند.
مزایای شاسی نیمه جداشدنی
مزایای این نوع نسبت به دونوع دیگر عبارتند از 1- در هنگام تصادف هزینه قطعاتی که خراب شده اند و باید تعویض شوند پایین می آید 2- فرم اتاق شکل پذیر است و می توان طرح جدیدی را تولید کرد3- می توان
موتور و محورها را که نسبتا" سنگین هستندرا روی یک اسکلت جداگانه سوار کرد 4.- درمونتاژکردن امکان
عایق بندی بهتری بین دو قطعه وجود دارد در نتیجه سروصدا وهمچنین ارتعاشات چرخها به اتاق کاهش می یابند.
منابع
خرزان ،مهدی،سیستم های هدایت فرمان ،مشهد ،جهان فردا ،1389
0 38