کمک فنر خودرو؛ کاربرد و انواع آن

تعلیق از بنیادی‌ترین سیستم‌های خودرویی به شمار می‌رود. این سیستم وظیفه دارد با جذب ناهمواری‌ها، راحتی سرنشینان و پایداری خودرو را در شرایط مختلف حفظ کند. مثل دیگر بخش‌ها، سیستم تعلیق نیز شامل اجزای مختلفی می‌شود که یکی از مهم‌ترینِ آنها کمک فنر است. این قطعه نقشی کلیدی در کیفیت سواری و هندلینگ خودروها ایفا می‌کند. با پیشرفت تکنولوژی کمک فنر خودرو تکامل پیدا کرده است و اکنون انواع مختلفی از آن در اتومبیل‌ها استفاده می‌شود.

کمک فنر خودرو چیست؟

کمک فنر خودرو یک قطعه مکانیکی است که به منظور کاهش اثرات ناهمواری جاده روی اتاق و سرنشینان خودرو استفاده می‌شود. کمک فنر به دلیل طول متغیر و انعطاف‌پذیری اجزای درونی، خاصیت جذب ضربه را دارد. هدف استفاده از کمک فنر این است که راحتی سرنشینان و ایمنی خودروها افزایش پیدا کند. همچنین این قطعه با جذب ضربات و کاهش تکان‌های شدید استهلاک بخش‌های دیگر خودرو را کمتر می‌کند.

کاربرد و وظیفه کمک فنر

کمک فنر ماشین با ایجاد فشار یا کشش روی قطعات متصل به آن، باعث کاهش اثر نوسانات و شوک‌های جاده روی بدنه خودرو می‌شود. این قطعه که در نزدیکی چرخ‌ها قرار دارد، باید نوسانات فنرهای موجود را میرا کند. با حفظ تعادل و پایداری خودرو در حالت‌های مختلف حرکت، کمک فنر احتمال بروز حوادث جاده‌ای را کاهش می‌دهد. اگر خودرویی فاقد کمک فنر باشد، هنگام عبور از روی ناهمواری‌ها، تمامی ضربات به داخل اتاق و سرنشینان منتقل خواهد شد، امری که قطعا بسیار آزاردهنده است. ضمن اینکه در صورت حذف کمک فنر، چرخ‌های خودرو در مواجهه با دست‌اندازهای متوالی، تماس خود را با زمین از دست می‌دهند. واضح است که در چنین شرایطی تعادل خودرو بر هم می‌خورد و از مسیر منحرف یا واژگون می‌شود.

به‌طور کلی وظایف کمک فنر عبارتند از:

• افزایش راحتی و امنیت سرنشینان خودرو با کاهش ارتعاشات و نوسانات بدنه
• جلوگیری از حرکت ناخواسته خودرو هنگام ترمزهای شدید یا شتاب‌گیری‌های آنی
• حفاظت از قطعات و سایر اجزای خودرو در برابر ضربات انتقالی از سطح مسیر
• کاهش نوسانات چرخ‌ها در زمان رانندگی روی سطوح ناهموار و حفظ ارتباط آنها با زمین
• کنترل تعادل خودرو در زمان حرکت در مسیرهای پر پیچ و خم

نحوه عملکرد کمک فنر

چرخ‌های خودرو همواره با جاده در تماس هستند و هنگام عبور از روی ناهمواری‌ها و دست‌اندازها ارتعاشاتی را ایجاد می‌کنند. این ارتعاشات باعث می‌شوند که فنر خودرو فشار و کشش بیشتری را تحمل کند. فنر این انرژی را به توپی سر کمک فنر خودرو انتقال می‌دهد. این قطعه نیز به نوبه خود انرژی را به میل کمک و پیستون داخل کمک فنر ارسال می‌کند. پیستون با حرکت در داخل محفظه‌ای که دارای سیالی مخصوص (معمولا روغن) است، سعی می‌کند این سیال را فشار دهد. اما چون سیال تراکم‌پذیر نیست، پیستون باید با مقاومت زیادی روبه‌رو شود.

برای کاهش این مقاومت، سیال از طریق سوپاپ‌های ریز پیستون به قسمت دیگر محفظه جابه‌جا می‌شود. این جابه‌جایی سخت باعث مصرف بخش عمده‌ای از نیرو و تبدیل آن به گرما می‌شود. در نتیجه، حرکت پیستون و میل کمک کنترل و ضربات به بدنه و سرنشینان خودرو کمتر منتقل می‌شود.

اگر بخواهیم بیشتر به جزئیات بپردازیم، باید بگوییم در حرکت کمک فنر ماشین دو سیکل تراکمی و انبساطی رخ می‌دهد که بسته به جهت حرکت پیستون تعیین می‌شوند. وقتی پیستون به پایین می‌رود، سیال زیر آن فشرده می‌شود و سیکل تراکمی انجام می‌شود. این سیکل وزن نامعلق خودرو را کنترل می‌کند. وقتی پیستون به بالا می‌رود، سیال بالای آن فشرده می‌شود و سیکل انبساطی انجام می‌شود. این سیکل وزن معلق خودرو را کنترل می‌کند. مقاومت در سیکل انبساطی بالاتر از سیکل تراکمی است.

انواع کمک ‌فنر ماشین

کمک‌ فنرها با توجه به وزن و کاربرد خودروها، انواع مختلفی دارند. به‌طور کلی خودروهای سنگین و باری مانند وانت‌ها، نیاز به کمک‌ فنرهای سفت‌تر دارند تا بتوانند وزن زیاد را تحمل کنند. اما خودروهای شهری و سواری، معمولا از کمک‌ فنرهای نرم‌تر استفاده می‌کنند تا راننده و سرنشینان راحت‌تر باشند. کمک ‌فنرها به چند دسته تقسیم می‌شوند که عبارتند از:

کمک ‌فنر هیدرولیکی یا روغنی

ساده‌ترین و رایج‌ترین نوع کمک فنر، کمک ‌فنرهای هیدرولیکی یا روغنی مجهز هستند. ساختار اصلی این نوع کمک فنر شامل سیلندر پر از روغن و پیستون می‌شود. وقتی نیرویی به پیستون وارد می‌شود، روغن باید از سوراخ‌های کوچک روی پیستون عبور کند. این عمل باعث مقاومت در حرکت پیستون می‌شود و سرعت آن را کاهش می‌دهد. به این ترتیب، نوسانات کاهش می‌یابد. اگر سوراخ‌های پیستون کمتر و کوچک‌تر باشند، مقاومت بیشتر خواهد بود. برعکس این رابطه نیز صادق است.

کمک ‌فنر تلسکوپی

این نوع کمک فنر که از روغن به عنوان سیال استفاده می‌کند، دارای پیستون‌هایی با اندازه متفاوت سوراخ‌ها است. وقتی کمک‌ فنر فشرده می‌شود، روغن از سوراخ‌های بزرگ‌تر پیستون عبور می‌کند. ولی وقتی کمک فنر باز می‌شود، روغن از سوراخ‌های کوچک‌تر پیستون جریان پیدا می‌کند. این امر باعث می‌شود که کمک فنر هنگام فشرده شدن با مقاومت کمتری روبرو شود و ضربه را بهتر جذب کند. اما هنگام باز شدن، به دلیل مقاومت بالاتر، جذب نوسانات بهینه‌تر انجام می‌شود.

کمک ‌فنر هیدرو استاتیکی

این نوع کمک ‌فنر خودرو هم روغنی است و یک کیسه‌ لاستیکی دارد که با گاز نیتروژن فشرده پر شده است؛ این گاز باعث می‌شود روغن هنگام انتقال به بخش پایینی سیلندر هوا نگیرد و کف نکند. برای جلوگیری از ترکیب شدن نیتروژن و روغن، از کیسه‌ لاستیکی استفاده شده است.

کمک فنر بادی-گازی

کمک فنرهای گازی دارای سیلندرهایی آب‌بندی‌شده و بدون درز هستند. درون این سیلندرها، به جای سیال روغن، گاز وجود دارد. این کمک فنرها به یک کمپرسور هوا نیاز دارند که هوای فشرده را در سیلندر تامین می‌کند. همچنین سوپاپ‌های پیستون که در کمک ‌فنرهای هیدرولیکی برای جابه‌جایی روغن وجود دارند، در این نوع کمک فنر به سوپاپ‌های گازی تبدیل شده‌اند که جریان هوا را مدیریت می‌کنند. این کمک ‌فنرها نسبت به نوع هیدرولیکی از مزیت انتقال سریع‌تر حرارت برخوردار هستند.

کمک ‌فنر قابل تنظیم یا مغناطیسی

این کمک ‌فنرها با استفاده از سنسورهایی که در آنها تعبیه شده است، می‌توانند ضریب میرایی خود را بر اساس شرایط مختلف تغییر دهند. این سنسورها اطلاعات مربوط به سرعت، شتاب و نیروهای وارد بر خودرو را دریافت و تحلیل می‌کنند. سپس با کنترل باز و بسته شدن سوپاپ‌های ورودی و خروجی، مقدار هوا یا روغنی را که در کمک ‌فنرها جریان دارد، تنظیم می‌کنند. این کار باعث می‌شود که خودرو در انواع شرایط جاده‌ای، نرمی مناسب را حفظ کند و پایداری بالایی در رانندگی داشته باشد. این کمک فنرهای خودرو قادر هستند در کسری از ثانیه، میزان نرمی یا سفتی خود را تغییر دهند.

کمک فنر اهرمی

این نوع کمک‌ فنرها از یک اهرم برای انتقال نیروی فنر به داخل کمک استفاده می‌کنند. وقتی اهرم تحریک می‌شود، پیستون در سیلندر به سمتی حرکت می‌کند و روغن را به سمت دیگر انتقال می‌دهد. این حرکت سبب می‌شود که روغن در رفت و برگشت پیستون از سوراخ‌های با اندازه‌های مختلف عبور کند. در حالت رفت، سوراخ‌های بزرگ‌تر و در حالت برگشت، سوراخ‌های کوچک‌تر برای جریان روغن استفاده می‌شوند.

علائم خراب شدن کمک فنر

کمک فنر به دلیل فشاری که همواره تحمل می‌کند، به مرور دچار فرسودگی می‌شود؛ ضمن اینکه این قطعه نیز عمر مفید محدودی دارد و حتی در صورت رانندگی در مسیرهای کاملا صاف پس از مدتی کارایی خود را از دست می‌دهد. اگر کمک فنر خراب شود، ممکن است باعث آسیب به سایر قطعات سیستم تعلیق یا حتی بدنه و دیگر اجزای خودرو شود. بنابراین لازم است که به علائم خرابی کمک فنر توجه کنید و در صورت لزوم آن را تعویض کنید. در ادامه به برخی از این علائم اشاره می‌کنیم:

• از تعادل خارج شدن خودرو در پیچ‌ها و حرکات گهواره‌ای غیرعادی
• از دست رفتن تعادل و به اصطلاح شیرجه زدن خودرو در ترمزهای ناگهانی و شدید
• ایجاد لرزش در چرخ‌های جلو در حرکت‌های آرام و با سرعت پایین
• تمایل یا کشیده شدن خودرو به یک سمت هنگام حرکت در مسیر مستقیم
• حرکت غیرعادی چرخ‌های خودرو روی سطوح صاف یا به اصطلاح رقصیدن چرخ‌ها
• شنیده شدن صداهای غیرعادی از سیستم تعلیق در هنگام شتاب‌گیری، ترمز گرفتن و عبور از روی دست‌اندازها
• فرسودگی و خوردگی زودتر از موعد تایرهای خودرو
• نشتی قابل توجه روغن از کمک فنر
• نوسانات غیرطبیعی خودرو هنگام حرکت، مخصوصا در جاده‌های ناهموار

نگهداری درست از کمک فنر خودرو

با رعایت برخی نکات می‌توان عمر مفید کمک فنرهای خودرو را افزایش داد. این نکات عبارتند از:

• بار اضافی و غیر استاندارد با خودرو حمل نکنید. هر گونه افزایش وزن، فشار موجود روی کمک فنرها را تشدید می‌کند و از عمر مفید آنها می‌کاهد.
• تا حد امکان از رانندگی در مسیرهای ناهموار و پردست‌انداز خودداری کنید. بدیهی است در چنین مسیرهایی کمک فنرها متحمل ضربات بسیار بیشتری می‌شوند. چنانچه به هر دلیلی مجبور به عبور از این نوع مسیرها هستید، باید با آرامش و حوصله رانندگی کنید تا فشار و ضربات سخت به کمک فنرها کاهش پیدا کند.
• ترمزگیری‌های شدید علاوه بر افزایش استهلاک اجزای سیستم ترمز، فشار مضاعفی به سیستم تعلیق، به‌خصوص کمک فنرها تحمیل می‌کند. بنابراین باید از حرکت با سرعت غیرمجاز و ترمزهای ناگهانی تا حد امکان اجتناب کرد.
• تنظیم باد تایرها باعث می‌شود که چسبندگی چرخ‌ها به جاده بهتر شود و کمک فنرها راحت‌تر عمل کنند. همچنین با بالانس کردن دوره‌ای چرخ‌ها می‌توان از افزایش ارتعاشات و ضربات نامطلوب به خودرو جلوگیری کرد. این امر به نوبه خود فشار اضافی را از روی کمک فنر بر می‌دارد.
• لاستیک‌های خودرو هر چقدر که نرم و باکیفیت‌تر باشند، به همان اندازه می‌توانند در جذب ضربات و ناهمواری‌های کوچک بهتر عمل کنند. وقتی که عمر مفید لاستیک خودرو تمام شد، باید در اولین فرصت نسبت به تعویض آن اقدام کرد. لاستیک‌های کهنه و سفت، ضربات و دست‌اندازهای جاده را بیشتر به کمک فنرها منتقل می‌کنند، امری که طبیعتا عمر کمک فنر خودرو را تحت تأثیر قرار می‌دهد.

نتیجه گیری

کمک فنر جزو قطعاتی است که خرابی آن می‌تواند عملکرد کلی خودرو را به میزان قابل توجهی تحت تأثیر قرار دهد. یک کمک فنر معیوب باعث بالا رفتن استهلاک دیگر بخش‌های خودرو می‌شود و حتی احتمال تصادف و وقوع حوادث تلخ را نیز افزایش می‌دهد. همانند دیگر قطعات مصرفی، عمر این قطعه نیز محدود است و پس از مدتی معین کارایی خود را از دست می‌دهد. اگر با چنین شرایطی روبرو شدید، توصیه می‌شود حتما نسبت به تعویض کمک فنر معیوب اقدام کنید. با رعایت نکاتی که در مطلب حاضر برشمردیم، می‌توانید عمر مفید این قطعه را افزایش دهید.

نویسنده: سعید علیپور