معرفی سیستم تعلیق خودرو



عنوان تحقیق:
معرفی سیستم تعلیق خودرو

فهرست:

مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………4

تعریف سیستم تعلیق……………………………………………………………………………………………………………………………5

سیستم تعلیق چند اتصالی (Multi-Link Suspension) ……………………………………………………………5

ساختار و عملکرد سیستم تعلیق چند اتصالی……………………………………………………………………………………….5

بررسی سیستم تعلیق هیوندای جنسیس کوپه …………………………………………………………………………………..6

کاربرد سیستم مولتی لینک……………………………………………………………………………………………………………………7

مزایای سیستم تعلیق مولتی لینک…………………………………………………………………………………………………………7

معایب سیستم تعلیق مولتی لینک…………………………………………………………………………………………………………7

سیستم تعلیق فعال………………………………………………………………………………………………………………………………….7

دسته بندی سیستمهای تعلیق از نظر ساختار و نوع عملکرد………………………………………………………………….8

تعریف سیستم تعلیق فعال………………………………………………………………………………………………………………………8

نحوه عملکرد سیستم تعلیق فعال…………………………………………………………………………………………………………..9

انواع سیستم تعلیق…………………………………………………………………………………………………………………………………10

سیستم تعلیق هیدرولیکی……………………………………………………………………………………………………………………..10

سیستم تعلیق بادی……………………………………………………………………………………………………………………………….10

سیستم تعلیق الکترومغناطیسی…………………………………………………………………………………………………………..11

مزایای سیستم تعلیق فعال…………………………………………………………………………………………………………………12

معایب سیستم تعلیق فعال…………………………………………………………………………………………………………………12

مراجع:……………………………………………………………………………………………………………………………..13

مقدمه:
از هنگامی که خودروسازان به فناوری موتورهای احتراق داخلی دست پیدا کردند، طراحان خودرو به طراحی سیستمهای تعلیقی که بر اساس نوع کاربری خودروبتواندانتظارات مشتریان را پاسخ گوباشد توجه ویژه نمودند ، امروزه راحتی سرنشینان مهم ترین هدف سازندگان خودرو است.یکی از مهمترین عوامل راحتی سرنشینان جلوگیری از انتقال ارتعاشات حاصل از محیط خارج به سرنشینان است. این ارتعاشات میتواند ناشی از عوامل متعددی مانند ترمز کردن ،حرکت در پیچ و ناهمواریهای جاده و …. باشد.اگر جاده ها هیچموجی(دست انداز)نداشته و کاملاً صاف بودند،ما نیازی به سیستم تعلیق برای مستهلک کردن آنها نداشتیم. ولی عملاً اینگونه نیست و در بهترین شرایط، جاده هاصاف و یکنواخت نیستند.این ناصافی هایی جزئی می توانند بر چرخ های خودرو نیرو واردکنند. طبق قوانین نیوتن، همه نیروها جهت و اندازه دارند بدین ترتیب یک موج(دست انداز) باعث می شود تا چرخ به صورت عمود بر سطح جاده بالا و پایین برود.

تعریف سیستم تعلیق: خاصیت میرایش ارتعاشات لرزش‏ها و رفع بعضی از اغتشاشات حرکت در خودرو و حفظ بعضی خواص مناسب جهت ایمنی، از ویژگی‏های مناسب مکانیکی است که انجام آن با یک وسیله مکانیکی امکان‏پذیر است ، مجموعه مشخصی که فراهم‏گر هدف بالاست، سیستم تعلیق نام دارد. این مجموعه قلمرو وسیعی را با خواص و وظایف متفاوت در بردارد.سیستم تعلیق خودرو هر چند معمولاً به چشم نمی آید اما شاید یکی از مهم ترین بخش های خودرو باشد چرا که تایر (به عنوان تنها بخش در تماس با زمین) بر روی این سیستم "معلق" است و عملاً سیستم تعلیق وظیفه نگهداری مجموعه تایر و محور چرخ ها را بر عهده دارد. شاید در نگاه اول، اتصال مجموعه محور به خودرو به وسیله سیستم تعلیق ساده به نظر برسد اما در اصل این سیستم در طی دوران حیات صنعت خودرو پیشرفت های زیادی را به خود دیده و خودروسازان در مسیر افزایش راحتی و ارتقاء هندلینگ خودرو، روش های جدید را برای این اتصال توسعه داده اند . یکی از موثرترین آن هاسیستم تعلیق چند اتصالی (Multi-Link Suspension) می باشد که ذیلاً و به اختصار توضیحاتی درمورد این سیستم ارائه می گردد.

سیستم تعلیق چند اتصالی (Multi-Link Suspension): تعریف دقیقی برای این سیستم که از اوایل دهه۸۰ رایج گردید، وجود ندارد. اما به طور کل هرگاه یک سیستم مستقل دارای بیش از ۲ لینک (طبق) باشد به آن Multi Link گویند، در مواردی این سیستم با سیستم Trailing Arm نیز تلفیق می گردد که مقاومت بالاتری را پدید می آورد. اما نوع مرسوم آن که دارای ۴ لینک (رابط) می باشد، تقریبا همانند سیستم جناغی A-Arm است، با این تفاوت که دسته های هر جناغ، به یکدیگر متصل نیستند و هر یک به صورت جداگانه تنظیم پذیری بهتری را برای سیستم تعلیق فراهم می نماید. مولتی لینک در بازه تعلیق های غیر وابسته یا مستقل دسته بندی میشود و میتوان آن را بهترین نوع در این خانواده دانست، به طوری که یکی از مهم ترین رکن های یک خوردوی دریفت داشتن این نوع تعلیق مخصوصاً در محور عقب میباشد

ساختار و عملکرد سیستم تعلیق چند اتصالی: به صورت کلی این سیستم بر خلاف سیستم های وابسته از یک Wishbone (بازو یا سیبک) تشکیل نشده است، بلکه تعلیق مولتی لینک از سه و یا بیشتر بازوهای جانبی و یک و یا بیشتر بازوهای طولی همراه با کمک فنر تشکیل شده است.هریک ازاین بازوها یک مفصل یا بوش لاستیکی درانتهای خود دارند که به آنها این اجازه را میدهد که به طورکامل درمحدوده خود جابجا شده و تنش های ناشی از تکان های خودرو را دفع کند.

همان طور که اشاره شد بازوها با استفاده از مفصل به ابتدا و انتهای محور متصل هستند، زمانی که این محور برای هدایت سیستم فرمان و یا کنترل پایداری به وسیله گشتاور و یا نیروی پیچش ناشی از تکان های خودرو شروع به حرکت میکند، در واقع هندسه تعلیق را تغییر داده و اصلاح میکند. به این صورت چرخ ها در هر زمان و تحت هر نیرویی بهترین عکس العمل را از خود نشان داده و پایداری (چسبندگی) خودرو به سطح جاده را به بهترین شکل حفظ می کنند.

بررسی سیستم تعلیق هیوندای جنسیس کوپه : تعلیق استرات با دو هرزه گرد و دو میله اتصالی به جای یک بازوی تک قطعه ای (A) ، میل موج گیر (B) مستقیما وارده بدنه استرات شده(C) که اینکار باعثبیشینه کارایی گردیده است.
.
وجود دو هرزه گرد با زاویه ، سبب ایجاد یک نقطه مجازی در خارج از ناحیه شده (A) که باعث می شودتااز پس زدن و لگد زدن جلوگیری شده ، فرمان دهی دقیق تر و پایداری بیشتر گردد.
قراردادن فرمان جلو اکسل گامی دیگری بوده برای دقت در فرمان دهی(B) استرس بار نصب شده و قرار گیری باتری در پشت این استرس سبب فشردن توزیع نیرو به عقبمی شود سیستم تعلیق مولتی
لینک 5 اتصاله عقب که در این تصویر 4 اتصال مشاهده می شود ،(A) جفت اتصال بالا و (B) جفت اتصالپایین را نشان می دهد . جفت اتصال پایین جهت ایفاء نقش ارتجاعی یا فنری به صورت باز تعبیه شده اند .
کاربرد سیستم مولتی لینک: سیستم Multi-Link که آخرین تکنولوژی درسیستم های تعلیق مکانیکی اکسلعقب برای خودروهای سواری محسوب می شود را می توانید در اکسل عقبخودروهایی چونهیوندایورنا ، جنسیس ، میتسوبیشی گالانت ، BMW های سری۳، مرسدسهای کلاس S و … ببینید.
سیستم تعلیق مولتی لینک در هر دو محور جلو و عقب با توجه به نیاز خودروساز قابلیت نصب را دارد. خودرو سازان معروفی مانند BMW از این سیستم با شکلی شبیه به حرف Z که دارای چهار لینک میباشد استفاده میکند، در حالی که مولتی لینک مربوط به هوندا که یکی از پیچیده ترین ها در نوع خود میباشد از Wishbone دوبل استفاده کرده و پنج بازوی کنترلی دارد. همچنین تعلیق جلوی خودروی آئودی A4 از چهار لینک استفاده میکند ولی در عین حال بسیار شبیه به Wishbone دوبل میباشد.
مزایای سیستم تعلیق مولتی لینک:
-آسایش و رفاه بیشتر سرنشین خودرو .
– کاهش مشکلات حرکت خودرو وهمچنین میزان سایش تایرها.
-خصوصیت فنری بسیار بیشتر به هنگام حرکت خودرو به سمت بالا و پائین .
-بر روی خودروهایی با سیستمهای متفاوت قابل نصب می باشد و می توان از آنها در بسیاری از انواع خودروهااستفاده نمود.
-امکان کنترل جهت و راهبری فوق العاده ای را برای خودرو فراهم می کند.
معایب سیستم تعلیق مولتی لینک:
-این سیستمها دارای پیچیدگی های بسیاری در طراحی می باشند .
-هزینه های تولید، نصب و نگهداری آنها بالا می باشد.
-در مقایسه با دیگر سیستمهای تعلیق فضای بیشتری از خودرو را اشغال می نمایند.

معایب سیستم تعلیق مولتی لینک:
-این سیستمها دارای پیچیدگی های بسیاری در طراحی می باشند .
-هزینه های تولید، نصب و نگهداری آنها بالا می باشد.
-در مقایسه با دیگر سیستمهای تعلیق فضای بیشتری از خودرو را اشغال می نمایند.

سیستم تعلیق فعال: سیستم تعلیق خودرو یا Suspension مجموعه واسط بین محفظه نگه دارنده سرنشینان ، شاسی و چرخ های خودرو است ، که تنظیم کننده نحوه واکنش محفظه نگه دارنده و شاسی نسبت به جاده است. در ابتدا این سیستم متشکل از ساختار یک تکه بود که چرخ های جلو یا عقب را به یکدیگر متصل می نمود. این سیستم دارای نکات منفی بود که استفاده از آن را در خودروها محدود نمود تا آنجایی که امروزه این سیستم در خودروهای سنگین استفاده می شود در خودروهای سبک مسافربری از تکنولوژی های نوین استفاده می نمایند. آخرین تکنولوژی که در خودرو ها مورد استفاده قرار می گیرد سیستم "تعلیق فعال" یا "Active Suspension" است. ایده ای که پشت این سیستم می باشد تطبیق خودرو با جاده می باشد. در ادامه طرح کلی پیاده سازی شده و انواع مختلف این سیستم را مورد بررسی قرار میدهیم.

دسته بندی سیستمهای تعلیق از نظر ساختار و نوع عملکرد:
-سیستم تعلیق انفعالی یا غیر فعال (SuspensionPassive )
-سیستم تعلیق خود تنظیم (Suspensionself – Leveling )
-سیستم تعلیق نیمه فعال (Semi-Active Suspension )
-سیستم تعلیق فعال (SuspensionActive )

تعریف سیستم تعلیق فعال: همانگونه که در مقدمه ذکر شد ، ایده پشت سیستم تعلیق فعال تطبیق شرایط رانندگی با جاده است حال این سوال پیش می آید که عمل تطبیق چگونه انجام می شود؟ جواب این سوال را باید در علوم الکترونیک و کامپیوتر و ارتباط آن با علم مکانیک جستجو نمود. مهندسان علم "مکاترونیک" با استفاده از سنسورهای مختلف که در چرخ ها ، فرمان و نقاط مختلف بدنه خودرو استفاده می کنند شرایط حرکتی خودرو را بدست می آورند و داده های بدست آمده به پردازنده مرکزی خودرو یا پردازنده ای که مسئول پردازش اطلاعات مذکور است داده می شود. در ادامه پردازنده با توجه به برنامه ریزی که شده است شرایط ایده ال حرکتی را که خودرو باید در جاده داشته باشد محاسبه می نماید، حال باید این اطلاعات به سیستم تعلیق خودرو اعمال شود تا خودرو با شرایط جاده ای هماهنگ شود ، برای این کار روش های مختلفی با توجه به تکنولوژی مورد استفاده برای ساخت سیستم تعلیق وجود دارد اما در کل می توان گفت که مجموعه مکانیکی سیستم تعلیق که در خودروها مورد استفاده قرار می گرفت جای خود را به سیستمی الکترومکانیکی داده است که این سیستم الکترومکانیکی توانایی تنظیم شدن الکتریکی را دارد.
سیستم های تعلیق فعال نیازمند نیرو یا انرژی خارجی می باشند تا آنها را قادر سازد که سیستم کنترل را مستمراً فعال ساخته و نیروهایی که از طریق سیستم تعلیق منتقل می شوند را تحت کنترل قرار دهند.ازآنجایی که از جنبه تکنیکی سیستم های فعال نمی توانند بدون اندازه گیری پارامترهای مختلفی نظیر سرعت ها و عکس العمل های قسمت های مختلف عملی شوند و همچنین از آنجایی که به یک انرژی خارجی برای فعال کردن سیستم نیازمند می باشند همه ی اینها سبب پیچیده شدن اجزا و افزایش قیمت این سیستم نسبت به سیستم های کلاسیک شده است .
نحوه عملکرد سیستم تعلیق فعال: برخلاف سیستم های تعلیق غیرفعال که دارای ضرایب سختی و میرایی ثابت هستند ، سیستم های تعلیق فعال بصورت کنترل شده قادر به تغییر پارامترهای سیستم تعلیق به گونه ای هستند که اهداف سیستم تعلیق در هرلحظه مدنظر قرار گیرد ، این سیستم ها با استفاده از یک عملگر هیدرولیکی ، در لحظات مناسب ، انرژی سیستم تعلیق را افزایش و یا کاهش می دهد ، اطلاعات مورد نیاز توسط سنسورها از نقاط مشخص مرتعش بدنه و سیستم تعلیق خودرو جمع آوری شده و به واحد کنترل الکترونیکی (ECU) ارسال می شود ، آنگاه واحد کنترل الکترونیکی باتوجه به استراتژی طراحی شده نیروی عملگر هیدرولیکی را مشخص می کند. درنوعی سیستم تعلیق فعال که در شکلزیر نشان داده شده است ، بجای استفاده از فنر و کمک فنر از کاراندازهای هیدرولیکی استفاده می شود . کارانداز وسیله ایست که انرژی هیدرولیکی سیال تحت فشار را به حرکت مکانیکی تبدیل می کند.این سیستم به کمک فشار هیدرولیکی هرتایر را با نیروی ثابتی به سطح جاده می فشارد بطوریکه با بالا و پایین رفتن چرخها این نیرو تغییر می کند . همچنین زمانی که مرکز ثقل خودرو در اثر دور زدن تغییر می یابد و جابجا می شود ، یا بر اثر ترمز کردن ، خودرو شیرجه می رود و یا بر اثر شتاب گیری عقب خودرو می خوابد و حالت چمباتمه نشستن پیدا می کند مقدار این نیرو تغییر می کند .
سنسوری که در کارانداز (Actuator ) قرار گرفته است تغییرات نیروی وارده به تایر را از طریق ارسال سیگنال به اطلاع واحد کنترل الکترونیکی (ECU) می رساند، همچنین حسگرهای دیگری که در خودرو نصب شده اند تغییرات وضعیت فرمان، شتاب گیری، کاهش شتاب و پایداری اتاق را به اطلاع واحد کنترل الکترونیکی می رسانند ، یک چرخش نما (ژیروسکوپ) در خودرو به منزله حسگر دوران حول محور قائم عمل می کند این حسگر هر گونه انحراف یا تغییر جهت خودرو از مسیرمستقیم را آشکار سازی می کند، واحد کنترل الکترونیکی این ورودی ها را دریافت نموده و سپس به شیر خود فرمان ، سیگنال می دهد ، این شیر ، سیال تحت فشار زیاد رابه کارانداز می فرستد ، کارانداز چرخ را بالا یا پایین می برد تا لاستیک همواره با نیروی ثابتی به سطح جاده فشرده شود در نتیجه خودرو در طول مسیر در یک سطح باقی می ماند و در عین حال کیفیت سفر و رانندگی حفظ می شود ، همه این عملها تقریبا بلافاصله انجام پذیرفته و راننده متوجه انجام آنها نمی شود. با برخورد فعال، به جای غیر فعال ، با ناهمواریهای سطح جاده، بیشتر حرکت های چرخ و لاستیک در سیستم تعلیق جذب می شود و ضربه ارتعاش اندکی به اتاق خودرو و سرنشینان آن می رسد ، کارانداز هیدرولیکی نشان داده شده در شکل بالا دو طرفه اند در این کارانداز ها فشار روغن می تواند حرکت در دو جهت بالا و پایین را سبب شود ، با استفاده از یک پمپ هیدرولیک و آکومولاتور فشار وارد بر سیال درون کارانداز حفظ می شود ، بعضی از خودروها سیستم تعلیق فعالی دارند که در آن از کاراندازهای یک طرفه استفاده می شود، این کارانداز ها فقط در یک جهت نیرو وارد می کنند.
خودرو های دارای سیستم تعلیق فعال ممکن است فنر هم داشته باشند ، سیستم تعلیق نشان داده شده در مدل بالادارای فنر عقب می باشد و این فنر ها معمولا نرم اند و درصورت خراب شدن سیستم های هیدرولیکی، بدلیل وجود این فنرها ،امکان ادامه رانندگی با خودرو مهیا می باشد .

انواع سیستم تعلیق: امروزه شرکت های اتومبیل سازی تکنولوژی های مختلفی را برای تنظیم سیستم تعلیقبه واقعیت تبدیل کرده اند که مهمترین آنان عبارتند از :
– سیستم تعلیق هیدرولیکی
– سیستم تعلیق بادی
– سیستم تعلیق الکترومغناطیسی

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

سیستم تعلیق بادی: سیستم تعلیق بادی که امروزه در خودروهای شاسی بلند با توانایی حرکت خارج جاده ای خوب همچون Land Rover یا Range Rover یا Porsche Cayenne استفاده می شوند از لحاظ کارکردی بسیار شبیه به سیستم هیدرولیکی است ولی با این تفاوت که در این سیستم به جای روغن و پمپ روغن از هوا و کمپرسور هوا استفاده شده است و پردازنده مرکزی خودرو با تنظیم فشار هوای درون سیلندر ارتفاع سیستم تعلیق را تنطیم می نماید. مزیت این سیستم نسبت به سیستم تعلیق هیدرولیکی در استفاده از هوا می باشد که جای تنظیم بیشتری را برای راننده به ارمغان می آورد به همین علت است که خودرو های شاسی بلند جدید از این سیستم استفاده می کنند.

سیستم تعلیق الکترومغناطیسی: اما جالب ترین تکنولوژی ابدایی برای پیاده سازی در سیستم تعلیق فعال ، سیستم الکترومغناطیسی می باشد، در این سیستم سیلندر تنظیم کننده ارتفاع تعلیق از روغنی پر شده است که حاوی تکه های بسیار ریز آهن است. همچنین درون پیستون این سیلندر هسته ای سیم پیچی شده و از جنس مواد فرومغناطیس ( مواد حساس به میدان مغناطیسی ) وجود دارد که با گذشتن جریان از درون آن میدان مغناطیسی ایجاد می شود. با ایجاد میدان مغناطیسی توسط هسته جا سازی شده در پیستون تکه های آهنی درون روغن در جهت میدان مغناطیسی ایجاد شده حالت می گیرند و مجموعه ای مقاوم در برابر حرکت پیستون به وجود می آورند. حال هر چه میدان مغناطیسی قوی تر باشد پس تکه های آهنی بیشتری در کنار هم قرار می گیرند و بدین ترتیب مقاومت بیشتری در برابر حرکت پیستون صورت خواهد گرفت و سیستم تعلیق "سفت تر" می شود. پس وظیفه پردازنده مرکزی در این تکنولوژی کنترل جریان گذرنده از هسته می باشد. سیستم تعلیق الکترومغناطیسی با توجه به محدودیت های الکتریکی که دارد جای تنظیم و بازی زیادی را برای سیستم تعلیق به وجود نمی آورد و برای همین است که اغلب خودرو های اسپرت که کمتر نیاز به تنطیم سیستم تعلیق دارند از این تکنولوژی سود جسته اند. البته مهمترین مزیت این تکنولوژی نسبت به سیستم های تعلیق بادی و هیدرولیکی پاسخ بسیار سریع تر آن است که در نتیجه خودرو سریع تر خود را با جاده هماهنگ می نماید که این پارامتر برای خودروهای اسپورت ، بسیار حائز اهمیت می باشد.

مزایای سیستم تعلیق فعال:
– سیستم تعلیق فعال ،سختی تعلیق و میزان میر اکنندگی سیستم را بطور مستمر تحت کنترل دارد.
-این سیستم قادر است قبل از رسیدن به ناهمواری ها تنظیمات لازم را انجام دهد و چرخها را همیشه در تماس با سطح جاده نگه دارد بطوریکه چرخها بارسیدن به ناهمواری ها بالا رفته و سپس پایین می آیند که همین امر متضمن حرکتی نرم و آرام است .
– این نوع تعلیق مجهز به عملگرهای خودتنظیم هیدرولیک (Servo Hydraulic Actuators ) ، سیستم هیدرولیکی ، واحد کنترل الکترونیکی (ECU )و سنسور های مختلف می باشد .
-سیستم های تعلیق فعال قادرند که حرکات بدنه را در بازه ی گسترده تری از فرکانس ها کنترل کنند.

معایب سیستم تعلیق فعال:
– کم اجرایی بودن آن است که بدلیل پیچیدگی و قیمت بالا.
-غیر قابل اعتماد بودن آن به دلیل امکان خراب شدن و از کار افتادن اجزاء آن.
-وجود سنسورهای پیچیده و متعدد در این سیستم مستلزم داشتن سخت افزاری گران می باشد .
-سیستم های تعلیق فعال توان زیادی را به خود اختصاص می دهند (15 تا 30 کیلو وات ) به همین جهت مقدار زیادی از انرژی را به هنگام عملکرد از دست می دهند .

مراجع:

khodroha.com.www

www.khodrobank.com

4