کمک فنر

بخش فنی یک خودرو از سیستم‌های مختلفی همانند سیستم تعلیق، سیستم برق خودرو، سیستم ترمز، موتور و برخی سیستم‌های دیگر ایجاد شده است. اما این سیستم‌ها هریک قطعات ریز و درشتی خواهند داشت که در کنار یکدیگر وظایف یک سیستم را تکمیل خواهند کرد. این قطعات هریک وظایف و اهمیت خود را در سیستم‌های مختلف برعهده خواهند داشت، گاهی بعضی از آنها چنان اهمیت و نقش حیاتی‌ دارند که می‌توان آن‌ها را به‌ خودی‌ خود مانند یک سیستم بررسی کرد.

این قطعات در صورت سلامت، صحت عملکرد کل سیستم‌های فنی خودرو را به‌همراه خواهند داشت و در صورت بروز هرگونه نقصی می‌توانند کارایی تمام آن سیستم‌هامختل کنند، یکی از این قطعات کمک فنر ماشین می باشد که می‌تواند رانندگی با یک خودرو را به تجربه‌ای لذت‌بخش یا خاطره‌ای تلخ مبدل کند. با هم این قطعه‌ خاص و مهم را بیشتر بررسی خواهیم کرد.

تعریف کمک‌ فنر ماشین

فنرها و کمک‌ فنرها که اجزایی جدا نشدنی می باشند. از اعضای مستقل سیستم تعلیق به حساب می آیند. وظیفه و کارایی کمک فنر و فنر خودرو در تلفیق با یکدیگر تکمیل خواهد شد و به‌ تنهایی هیچ کارایی خاصی نخواهد داشت. این دو در کنار هم، ارتعاشات ناشی از حرکت خودرو در مسیرهای ناهموار را جذب کرده و مانع از انتقال آن‌ها به کابین خواهند شد.

کمک فنر ( مانند فنر 206 ، فنر پراید ، فنر اسپرت ) را در نزدیکی هر چرخ نصب خواهند کرد،  طول این وسیله‌ مکانیکی که در واقع وظیفه‌ میرا کردن نوسانات فنر خودرو را دارد بر اثر تحریکات و حرکات فنر کوتاه و همچنین بلند خواهد شد. این کار منجر به تبدیل انرژی حرکتی ناشی از رها کردن انرژی پتانسیل فنر به انرژی گرمایی و نیز تخلیه‌ آن می شود.

 اگر انرژی فنرها تخلیه نگردد، خودرو با شدت زیاد دچار نوسان‌های رفت و برگشتی می شود. یک طرف کمک‌فنر به شاسی و همچنین سر دیگر آن به طبق یا اکسل اتومبیل متصل خواهد بود.. این قطعه به‌صورت موازی با فنر در سیستم تعلیق قرار دارد و هنگام انقباض فنر با آن جمع می شود اما هنگام برگشت در برابر نیروی فنر مقاومت می کند و با کندی باز خواهد شد.

کارکرد کمک‌ فنرهای ماشین و وظایف آن

کمک‌فنر زمانی که در شرایط مناسب قرار گرفته شود و درست جاسازی گردد، می‌تواند در طول دو سیکل رفت و آمد فنر را کنترل و همچنین نوسانات و ارتعاشات خودرو را تعدیل نماید. همزمان وزن وارد شده بر چرخ‌ها را متوازن و چسبندگی آن‌ها را به جاده در وضعیت ایده‌آل شان حفظ می کند.

 در صورت عدم وجود این قطعه، نوسان ناشی از فشرده شدن فنر از بین نخواهد رفت و به بدنه و سایر قطعات منتقل می شود. این انتقال خودرو را از جا بلند و با شتاب به بالا پرتاب کرده در نتیجه چرخ‌ها از روی جاده بلند می شوند و تعادل خودرو از بین می رود. با این اتفاق کابین دچار ارتعاشات آزاردهنده و ناخوشایند خواهد شد و گاهی بر هم خوردن تعادل خودرو در حدی می باشد که می‌تواند خطراتی را به‌دلیل خارج شدن کنترل آن از دست راننده ایجاد کند.

همچنین وارد آمدن نیروی فنر بر قطعات دیگر خودرو نظیر موتور و همچنین بخش‌های مختلف سیستم تعلیق می‌تواند در آنها آسیب‌ جدی ایجاد کند. در واقع کمک‌فنر همچون فنر 206 و یا خودروهای دیگر علاوه بر تأمین آسایش سرنشینان، خطرات تصادفات احتمالی را کاهش خواهد داد و از استهلاک و خرابی قطعات دیگر خودرو نیز جلوگیری خواهد کرد. بر این اساس وظایف کمک فنر را به این صورت می‌توان لیست نمود.

به‌طور کلی کمک‌فنر، در هنگام باز و جمع شدن فنر همچون فنر پراید و دیگر خودروها  از حرکت سریع آن پیشگیری خواهد کرد و به این ترتیب مانع حرکات ارتجاعی خودرو در سرعت بالا می شود.

• جلوگیری از جهش چرخ های خودرو در ناهمواریها
• ممانعت از انحراف و همچنین  کج شدن خودروها در پیچهای تند
• جلوگیری از کله زدن خودرو و نیز تکان شدید رو به جلوی آن هنگام ترمزهای ناگهانی خودرو
• ‌پیشگیری از پایین آمدن عقب خودرو در هنگام شتابگیری خودرو

آشنایی با اجزای مختلف کمک فنر

کمک فنر در ظاهر استوانه‌ای و عموما فلزی می باشد و از قطعات مختلفی ساخته شده است. این قطعه که در واقع پمپی سیال می باشد دارای اجزایی درونی و بیرونی خواهد بود. برای درک کامل و بهتر نحوه‌ عملکرد این قطعه لازم است که اجزای آن را بصورت کامل بشناسید. این اجزا در ادامه ی مطلب بیان خواهد شد.

• ضربه گیر: خاصیت ارتجاعی داشته و از انتقال ضربات به میل کمک جلوگیری می کند . گاهی خود در یک محفظه‌ فلزی دیگر قرار خواهد گرفت.
• میل کمک: میله‌ای فولادی که در وسط محفظه‌ سیال طراحی شده است و از پیستون عبور خواهد کرد. این میله که میل پیستون کمک فنر نیز گفته می شود در بالا به توپی وصل خواهد شد.
• پایه کمک: قسمت پایین محفظه‌ سیال تعریف شده و در هنگام جمع شدن کمک فنر مانع از برخورد میل کمک به کف محفظه خواهد شد.
• سوپاپ ها: اینها سوراخ‌های در کف پیستون وی باشند که سیال از این سوراخ‌ها بین محفظه‌ بالایی و پایینی سیال تردد خواهد کرد.
• توپی سر کمک: بخشی بیرون از بدنه و همچنین حفاظ ضربه‌گیر می باشد و در بالای کمک‌فنر می باشد که برای اتصال آن به شاسی به‌کار خواهد رفت.
• پیستون: محفظه‌ سیال به دو قسمت پایینی و نیز  بالایی تقسیم خواهد شد. پیستون بین این دو قسمت قرار خواهد گرفت.
• محفظه‌ سیال ها: محفظه‌ای که سیال کمک‌فنر را در آن نگهداری می شود. قسمت پایینی آن درون قسمت بالایی حرکت خواهد کرد و بالا و پایین نیز می رود.
• ماده سیال: این ماده به دو صورت گاز و یا مایع استفاده خواهد شد.

بخش بیرونی و ظاهری کمک فنر احتمال دارد، در اشکال مختلفی طراحی شود اما اجزای داخلی عموما به همین شکل خواهند بود.

نحوه‌ عملکرد کمک‌فنرها

هنگام رانندگی و عبور از ناهمواری‌ها، اولین سطح تماس خودرو با جاده، چرخ‌های خودرو می باشند، که تحت تأثیر قرار می گیرند و دچار ارتعاشاتی شدید یا خفیف بسته به شرایط و بزرگی دست‌انداز خواهد شد. این ارتعاشات به فنر از قبیل فنر اسپرت، فنر 206 و همانند اینها، منتقل و منجر به فشرده و رها شدن آن می گردد. 

انرژی ایجاد شده از این تغییر در فنر همانند فنر پراید از طریق توپی سر کمک فنر، به آن منتقل می‌شود، سپس به میل کمک که به توپی وصل است و از طریق آن به پیستون کمک‌فنر منتقل خواهد شد. پیستون با دریافت این ضربات و همه ی انرژی آن‌ها، باعث تراکم و فشرده سازی سیال (که معمولا روغن می باشد.) خواهد شد. 

هر چند میزان این تراکم به‌دلیل خاصیت تراکم‌ ناپذیر سیال خیلی زیاد نمی باشد اما همین مقدار کم نیز تا حدی شدت ضربه را کمتر می‌کند. برای بهبود عملکرد کمک‌فنر، سیال بین دو بخش بالایی و همچنین پایینی محفظه‌ سیال، حرکتی کنترل شده ای خواهد داشت.

 این حرکت که به‌سختی انجام خواهد شد و از سوپاپ‌های پیستون انجام می پذیرد و بخش بیشتری از نیرو را به خود جذب و به گرما تبدیل خواهد کرد. از آنجا که سوپاپ‌ها ریز می باشند، مقدار روغن جاری در بین دو قسمت محفظه کم و همچنین عبور آن‌ها چندان راحت نخواهد بود. 

این عبور سخت فشار که از بالا و پایین رفتن پیستون ایجاد شده را تا حد زیادی دفع و شدت حرکات میل کمک و نیز پیستون و در ادامه کل مجموعه‌ کمک فنر و فنر همچون فنر 206 را کنترل خواهد کرد. این فرآیند کاهش فشار ضربات به بدنه و پس از آن به سرنشینان را در پی خواهد داشت.

در توضیحی دقیق‌تر حرکت کمک فنر به دو صورت تراکمی و انبساطی انجام می پذیرد که این دو حالت بر مبنای حرکت پیستون آن مشخص خواهد شد. به این ترتیب که هنگام پایین رفتن پیستون در اثر نیروی وارد شده به آن از سوی میل کمک، سیال که زیر پیستون قرار می گیرد، متراکم شده و سیکل یا حرکت تراکمی کمک فنر صورت خواهد گرفت.

اما در حرکت و یا سیکل انبساطی عکس این حرکت اتفاق خواهد افتاد، یعنی پیستون به‌سمت بالای محفظه‌ سیال حرکت می کند و سیال در بالای آن متراکم خواهد شد. عموما مقاومت در طول سیکل انبساطی بیش از سیکل تراکمی می باشد. بنابراین نتیجه می‌گیریم که سیکل تراکمی وزن نامعلق خودرو را کنترل و سیکل انبساطی کنترل وزن معلق آن را اداره می کند‌. میزان مقاومت کمک فنر در برابر نیروی فنر همچون فنر اسپرت، فنر 206 ، فنر پراید و خفنر خودروهای دیگر  به دو عامل که در پایین به آنها اشاره شده است، بستگی دارد.

• تعداد و سایزهای سوپاپ
• شدت و نیز تعداد دست‌انداز‌های جاده (سرعت سیستم تعلیق)

البته این ساده‌ترین عملکرد کمک‌فنر ماشین خواهد بود که مربوط به ساده‌ترین ساختمان آن‌ها است. امروزه کمک‌فنرها نسبت به سرعت سیستم تعلیق به شکلی واکنش نشان خواهند داد که در جاده‌های پر دست‌انداز‌تر مقاوم‌تر نیز می باشد و در مسیرهای هموار مقاومت‌شان کاهش خواهد یافت. این عملکرد بیش از پیش نرمی و راحتی رانندگی و سواری را تأمین کرده و کیفیت این عملکرد در انواع کمک‌فنر ماشین متفاوت می باشد.

انواع کمک‌فنر های ماشین

کمک فنرها انواع مختلفی داشته با تنظیم‌های مشخص که این تنظیمات با توجه به وزن و اندازه‌ خودرو تغییر خواهد کرد. یعنی با توجه به این تنظیمات که کمک‌فنر را نرم‌تر یا خشک‌تر خواهد کرد و شرایط خودرو کمک‌فنر مناسب آن انتخاب می کنند.

به‌عنوان مثال، کمک فنرهای خودروهای باری و سنگین مثل وانت‌ها، با توجه به تحمل وزن بالا، سفت‌تر انتخاب خواهد شد، اما کمک‌فنرهای سواری‌های شهری، معمولا نرم‌تر می باشند تا راحتی سرنشینان و راننده را تأمین نمایند. انواع کمک‌فنر از قبیل موارد زیر هستند.

1. کمک‌ فنر هیدرولیکی و یا روغنی
   
   نوعی از کمک فنرها که ساده‌ترین نوع فنر می باشند، یک محفظه‌ سیلندر مانند پر از روغن خواهند داشت، که یک پیستون متحرک درون آن تعریف می شود. پس از وارد کردن این نیرو به پیستون، روغن درون سیلندر از سوراخ‌های محدود روی پیستون عبور خواهد کرد.
   این حرکت دلیلی بر این مورد خواهد بود که هنگام حرکت پیستون مقاومت زیادی ایجاد می شود و در نتیجه پیستون به آهستگی حرکت می کند و نوسانات را از بین می ببرد. ضریب میرایی و دفع ارتعاشات در این نوع کمک‌فنر با تعداد و اندازه‌ سوراخ‌های پیستون نسبت عکس ایجاد کرده است. به این ترتیب که کمتر بودن و کوچک‌تر بودن سوپاپ‌ها درصد میرایی کمک‌فنر را بالا برده و برعکس آن هم ثابت شده است.
   
   
2. کمک‌ فنرهای تلسکوپی
   
   این نوع کمک که مدلی از کمک فنرهای روغنی می باشند، سوراخ‌هایی با اندازه‌های متفاوت روی پیستون داشته و آن‌ها را در مواقع مختلف مورد استفاده قرار می دهند.
   به این ترتیب که روغن در زمان خروج از پیستون از سوراخ‌های بزرگتر خارج خواهد شد ولی هنگام باز شدن کمک‌فنر از سوراخ‌های کوچک‌تر عبور کرده، این کار سبب می‌شود که هنگام جمع شدن فنر مقاومت کمک کمتر شود اما هنگام باز شدن با مقاومت بیشتر آن مواجه خواهیم شد.
    این کار باعث می‌شود که کمک با جمع شدن راحت‌تر ضربه را از ابتدا به‌خوبی جذب نماید ولی هنگام باز شدن به‌دلیل مقاومت موجود دفع و به‌ کندی صورت گرفته و نوسانات کاملا کنترل خواهند شد.
   بنابراین در این نوع کمک‌فنر دو نوع سوپاپ رفت و برگشتی وجود دارد که سوپاپ‌های برگشت برای سخت‌تر کردن کار عبور سیال، گذرگاه‌های نگهدارنده‌ای در خود داشته که روی دیسک این سوپاپ‌ها وجود دارند. این دیسک با یک فنر روی سوپاپ‌های پیستون سوار خواهند شد.
   این فنر هنگام عبور روغن از بالا در اثر فشار باز می‌شود و دیسک از جای خود بلند و نیز محفظه‌های نگهدارنده از سوپاپ‌ها جدا می‌ شوند، در نتیجه روغن به‌راحتی از سوراخ‌ها عبور خواهد کرد اما در مسیر برگشت، فنر بسته می شود و دیسک در جای خود قرار خواهد گرفت و محفظه‌های نگهدارنده به انجام وظیفه‌ خود خود می پردازند.
   
   
3. کمک‌فنرهای هیدرو استاتیکی
   
   این نوع کمک‌فنر نیز که از انواع روغنی می باشد. در محفظه‌ روغن یک کیسه‌ لاستیکی از گاز نیتروژن فشرده خواهد داشت. این گاز برای جلوگیری از هوا گرفتن روغن و نیز کف کردن آن هنگام ورود به محفظه‌ پایینی سیلندر روغن استفاده خواهد شد و برای جلوگیری از اختلاط آن با روغن، درون یک کیسه قرار خواهند گرفت.
   
   
4. کمک‌فنرهای بادی-گازی
   
   در این نوع کمک‌فنر سیلندرهای سیال آب‌بندی می شود و سیال روغن جای خود را به گاز خواهد داد. این کمک‌ها عمدتا یک کمپرسور هوا داشته که هوای فشرده‌ درون سیلندر را تامین می‌نماید. سوپاپ‌های پیستون نیز که برای عبور روغن تعریف می شوند، تبدیل به سوپاپ‌های گازی خواهند شد و ورود و خروج هوا را کنترل خواهند کرد. مزیت این کمک‌فنرها نسبت به مدل هیدرولیکی انتقال سریع‌تر حرارت می باشد.
   
   
5. کمک‌فنر قابل تنظیم و یا مغناطیسی
   
   این کمک‌فنرها سنسورهایی خواهند داشت که ضریب میرایی آن‌ها را با توجه به شرایط تنظیم خواهد کرد به این ترتیب که اطلاعاتی همچون سرعت، شتاب و نیروهای وارد شده بر خودرو را دریافت، بررسی و پردازش خواهند کرد، سپس براساس آن‌ها باز و بسته شدن و شرایط سوپاپ‌های ورودی و خروجی را پردازش کرده اند.
   به این ترتیب با تنظیم ورود و خروج هوا یا روغن در فشارهای مختلف، نرمی خودرو در شرایط متفاوت جاده‌ای کمترین تغییر را ایجاد می کند و بیشترین ثبات را در رانندگی با خود دارند، تغییر شرایط سفتی فنر توسط سنسورهای این کمک‌فنر در کمتر از نیم‌ثانیه صورت می‌پذیرد.
6. کمک‌فنر اهرمی
   در این نوع،  میل کمک جای خود را به یک اهرم می دهد و این اهرم منتقل‌کننده‌ نیروی فنر به داخل خواهند بود. به این ترتیب با تحریک اهرم، پیستون به یک سمت سیلندر می رود و روغن در سمت دیگر جریان پیدا می کند. حرکت این اهرم و به دنبالش حرکت پیستون به‌ گونه ای می باشد که روغن هنگام رفت از سوراخ‌های بزرگتر عبور خواهد کرد و هنگام برگشت از سوراخ‌های ریزتر عبور کند.