عندما يفكر الناس في أداء السيارات، فإنهم يفكرون عادة في قوة الحصان وعزم الدوران والتسارع من الصفر إلى -60 . ولكن كل القوة التي يولدها محرك المكبس تكون عديمة الفائدة إذا لم يتمكن السائق من التحكم في السيارة. ولهذا السبب، حوّل مهندسو السيارات انتباههم إلى نظام التعليق بمجرد إتقانهم لمحرك الاحتراق الداخلي رباعي الأشواط.
تتمثل مهمة نظام التعليق في السيارة في زيادة الاحتكاك بين الإطارات وسطح الطريق، وتوفير ثبات التوجيه مع التحكم الجيد وضمان راحة الركاب. في هذه المقالة، سنستكشف كيفية عمل أنظمة التعليق في السيارة، وكيف تطورت على مر السنين وإلى أين يتجه تصميم أنظمة التعليق في المستقبل.
إذا كان الطريق مستويًا تمامًا، بدون أي مخالفات، فلن تكون هناك حاجة إلى التعليق. لكن الطرق بعيدة كل البعد عن كونها مستوية. حتى الطرق السريعة المعبدة حديثًا بها عيوب دقيقة يمكن أن تتفاعل مع عجلات السيارة. هذه العيوب هي التي تطبق القوى على العجلات. وفقًا لقوانين نيوتن للحركة، فإن جميع القوى لها تأثير على العجلات.ضخامةواتجاهيتسبب نتوء في الطريق في تحرك العجلة لأعلى ولأسفل بشكل عمودي على سطح الطريق. يعتمد حجم هذا التأثير بالطبع على ما إذا كانت العجلة تصطدم بنتوء ضخم أو بقعة صغيرة. وفي كلتا الحالتين، تتعرض عجلة السيارة لصدمة.التسارع العموديعندما يمر فوق النقص.
يعمل نظام التعليق في سيارتك على زيادة الاحتكاك بين الإطارات والطريق ويوفر ثبات التوجيه.
في غياب بنية وسيطة، تنتقل كل الطاقة الرأسية للعجلة إلى الإطار، الذي يتحرك في نفس الاتجاه. وفي مثل هذه الحالة، قد تفقد الإطارات الاتصال بالطريق تمامًا. ثم، تحت قوة الجاذبية الأرضية، يمكن للإطارات أن ترتطم مرة أخرى بسطح الطريق. ما تحتاجه هو نظام يمتص طاقة العجلة المتسارعة رأسيًا، مما يسمح للإطار والجسم بالسير دون إزعاج بينما تتبع الإطارات المطبات في الطريق.
دراسة القوى المؤثرة على سيارة متحركة تسمىديناميكيات المركبات، وتحتاج إلى فهم بعض هذه المفاهيم من أجل تقدير سبب ضرورة التعليق في المقام الأول. ينظر معظم مهندسي السيارات إلى ديناميكيات السيارة المتحركة من منظورين:
يركب:قدرة السيارة على تسهيل الطريق الوعر
التعامل:قدرة السيارة على التسارع والكبح والانعطاف بأمان
يمكن وصف هاتين الخاصيتين بمزيد من التفصيل في ثلاثة مبادئ مهمة -عزل الطريق, تمسك الطريقوالمنعطفاتيوضح الجدول أدناه هذه المبادئ وكيف يحاول المهندسون حل التحديات الفريدة لكل منها.
يوفر نظام تعليق السيارة، بمكوناته المختلفة، جميع الحلول الموضحة.
دعونا نلقي نظرة على أجزاء نظام التعليق النموذجي، بدءًا من الصورة الأكبر للهيكل وصولاً إلى المكونات الفردية التي تشكل نظام التعليق المناسب.
محتويات
أجزاء نظام تعليق السيارة
المثبطات: ممتصات الصدمات
المثبطات: الدعامات وقضبان التوازن
أنواع التعليق: أمامي
أنواع التعليق: خلفي
أنظمة التعليق المتخصصة: حشرة باجا
أنظمة التعليق المتخصصة: متسابقو الفورمولا وان
أنظمة التعليق المتخصصة: Hot Rods
أجزاء نظام تعليق السيارة
إن نظام تعليق السيارة هو في الواقع جزء من الهيكل، والذي يتألف من جميع الأنظمة المهمة الموجودة أسفل جسم السيارة. وتشمل هذه الأنظمة:
الإطار: مكون هيكلي يحمل الأحمال ويدعم محرك السيارة وجسمها، والذي بدوره مدعوم بواسطة نظام التعليق
النظام التعليق:إعداد يدعم الوزن ويمتص الصدمات ويخففها ويساعد في الحفاظ على ملامسة الإطارات
النظام التوجيه: آلية تمكن السائق من توجيه السيارة و توجيهها
الالإطارات والعجلات: المكونات التي تجعل حركة السيارة ممكنة عن طريق الثبات و/أو الاحتكاك بالطريق
لذا فإن نظام التعليق هو أحد الأنظمة الرئيسية في أي مركبة.
مع وضع هذه النظرة العامة الشاملة في الاعتبار، فقد حان الوقت لإلقاء نظرة على المكونات الأساسية الثلاثة لأي نظام تعليق: النوابض، والمثبطات، وأشرطة التوازن.
تعتمد أنظمة النابض اليوم على أحد التصميمات الأساسية الأربعة:
نوابض لولبيةهي النوع الأكثر شيوعًا من النوابض وهي في الأساس عبارة عن قضيب التواء شديد التحمل ملفوف حول محور. تنضغط النوابض الملفوفة وتتمدد لامتصاص حركة العجلات.
ينابيع الأوراقتتكون من عدة طبقات من المعدن (تسمى "أوراق") مرتبطة ببعضها البعض لتعمل كوحدة واحدة. تم استخدام نوابض الأوراق لأول مرة في العربات التي تجرها الخيول وتم العثور عليها في معظم السيارات الأمريكية حتى عام 1985. ولا تزال تستخدم اليوم في معظم الشاحنات والمركبات الثقيلة.
قضبان الالتواءتستخدم خصائص الالتواء لقضيب فولاذي لتوفير أداء يشبه الزنبرك الملفوف. وهذه هي طريقة عملها: يتم تثبيت أحد طرفي القضيب بإطار السيارة. ويتم توصيل الطرف الآخر بعظم الترقوة، والذي يعمل كرافعة تتحرك بشكل عمودي على قضيب الالتواء. وعندما تصطدم العجلة بمطب، تنتقل الحركة الرأسية إلى عظم الترقوة ثم، من خلال حركة الرافعة، إلى قضيب الالتواء. ثم يلتف قضيب الالتواء على طول محوره لتوفير قوة الزنبرك. وقد استخدمت شركات صناعة السيارات الأوروبية هذا النظام على نطاق واسع، كما فعلت باكارد وكرايسلر في الولايات المتحدة، خلال الخمسينيات والستينيات.
نوابض هوائيةتتكون من حجرة أسطوانية من الهواء موضوعة بين العجلة وجسم السيارة، وتستخدم خصائص الضغط للهواء لامتصاص اهتزازات العجلة. تُستخدم هذه التقنية في العديد من المركبات الفاخرة اليوم، لكن المفهوم يعود تاريخه إلى أكثر من قرن من الزمان ويمكن العثور عليه في عربات تجرها الخيول. كانت نوابض الهواء من هذا العصر مصنوعة من أغشية جلدية مملوءة بالهواء، تشبه إلى حد كبير المنفاخ؛ وتم استبدالها بنوابض هواء مطاطية مصبوبة في ثلاثينيات القرن العشرين.
بناءً على مكان وجود النوابض في السيارة - أي بين العجلات والإطار - غالبًا ما يجد المهندسون أنه من المناسب التحدث عنكتلة نابضةو الكتلة غير معلقة.
الكتلة نابضةهي كتلة المركبة المدعومة على النوابض، في حينكتلة غير معلقةيُعرَّف بشكل فضفاض بأنه الكتلة الموجودة بين الطريق ونوابض التعليق. تؤثر صلابة النوابض على كيفية استجابة الكتلة المرفوعة أثناء قيادة السيارة. يمكن للسيارات ذات النوابض غير المرنّة، مثل السيارات الفاخرة (مثل مرسيدس بنز الفئة C)، أن تبتلع المطبات وتوفر قيادة فائقة السلاسة؛ ومع ذلك، فإن مثل هذه السيارة معرضة للغوص والقرفصاء أثناء الكبح والتسارع وتميل إلى التعرض لتأرجح الجسم أو الانقلاب أثناء المنعطفات. السيارات ذات النوابض المحكمة، مثل السيارات الرياضية (مثل مازدا مياتا MX-5)، أقل تسامحًا على الطرق الوعرة، لكنها تقلل من حركة الجسم بشكل جيد، مما يعني أنه يمكن قيادتها بقوة، حتى حول المنعطفات.
لذا، في حين تبدو النوابض في حد ذاتها أجهزة بسيطة، فإن تصميمها وتنفيذها على السيارة لتحقيق التوازن بين راحة الركاب والتعامل مع السيارة مهمة معقدة. ولجعل الأمور أكثر تعقيدًا، لا تستطيع النوابض وحدها توفير رحلة سلسة تمامًا. لماذا؟ لأن النوابض رائعة في امتصاص الطاقة، لكنها ليست جيدة جدًا في امتصاص الصدمات.تبديدإنها هياكل أخرى، تُعرف باسمالمثبطات، مطلوب منهم القيام بذلك.
