کمک‌فنرهای سومریان و کالسکه‌های جنگی

به گزارش پدال نیوز، در کشور نیز در تخت‌جمشید، گوشه‌ای از این اختراع مربوط به ۲۵۰۰ سال پیش دیده می‌شود و نشان می‌دهد ایرانیان نخستین مردمانی بودند که چرخ را بهینه کرده‌اند و در طول ۵ هزار سال این سیستم دچار تحولات زیادی شده تا به شکل امروزی درآمده است.
در قرن هشتم بعد از میلاد، سیستم تعلیق با زنجیر آهنی اختراع شد، پس از آن سیستم تعلیق فنری روی درشکه‌ها به وجود آمد. فنر تا حدودی می‌توانست ضربات ناشی از دست‌اندازها را بگیرد، ولی با بالا رفتن سرعت وسایل نقلیه سیستم دیگر کاملا راحت و متعادل نبود.
با به وجود آمدن وسایل نقلیه موتوری و بالا رفتن سرعت تنها فنر سیستم تعلیق جوابگوی سیستم نبود و با افتادن خودرو در دست‌اندازها احتمال واژگونی خودرو وجود داشت، بنابراین نیاز به وسیله‌ای بود که بتواند انرژی به وجود آمده در دست‌اندازها را خنثی کند، بدین صورت بود که کمک‌فنر اختراع شد.
نخستین کمک‌فنرها در سال ۱۹۰۴م روی درشکه‌ها با فنر تخت نصب و باعث نرمی و سرعت این وسیله شد. قبل از آن این وسیله نقلیه چندان راحت نبود و در سال ۱۹۱۵م کمک فنر چرمی پیچیده شده روی فنر متصل به بلوک چوبی اختراع شد. در حالی که کمک‌فنرهای با اصطکاک خشک تا سال ۱۹۳۰م رواج داشتند، کمک فنرهای هیدرولیک از اوایل قرن بیستم به‌تدریج ساخته شدند.
برتری فوق‌العاده سیستم‌های کمک‌فنری هیدرولیک نسبت به زیان سیستم‌های اصطکاکی ـ کلمبی به‌ویژه در جاده‌های صاف امروزی مشهود است. عمر کمک‌فنرها افزایش یافته و با آب‌بندی و به کیفیت بهتر سطوح پرداخته شده که در سطوح اصطکاکی (به‌واسطه کنترل کیفی بهتر امروزی) کیفیت آنها افزایش یافته است. همچنین هزینه‌ها نسبت به انواع قدیمی آنها کمتر است که به‌صورت تولید انبوه ساخته و به‌وسیله ابزار مدرن هم تولید می‌شوند.

کمک فنر کالسکه‌ها
کالسکه‌ها و واگن‌های قرن ۱۶ میلادی برای حل مشکل احساس ضربات و تکان‌ها در بدنه از تسمه‌های چرمی که از ۴ طرف به شاسی متصل می‌شدند، استفاده می‌کردند. در این وسایل اتصال مستقیم چرخ‌ها به شاسی و در ادامه به اتاق، باعث می‌شد تمامی ضربات حاصل از برخورد چرخ‌ها به سطح مسیر، به داخل اتاق منتقل شود. به‌ویژه آنکه در آن دوران، جاده‌ها در بهترین حالت «شوسه» بودند و چرخ‌ها نیز بدون هیچ روکشی از جنس چوب ساخته می‌شدند.
به دلیل اینکه بدنه واگن‌ها نسبت به شاسی معلق بود، این تجهیزات «تعلیق» نام گرفت و همین نام نیز امروزه برای سیستم تعلیق خودروها به کار گرفته می‌شود. این سیستم خود به تنهایی بیان‌کننده مفهوم کمک‌فنر به معنای امروزی نبود، ولی باعث می‌شد بدنه و چرخ‌ها به طور مستقل حرکت کنند و به این ترتیب بخش زیادی از ضربات واردشده به چرخ‌ها را پیش از رسیدن به اتاق خنثی می‌کرد. این تجربه نقطه شروع ساخت «کمک فنر» با مفهوم امروزی بود.
همان‌گونه که از نام کمک فنر مشخص است، وظیفه اصلی آن کنترل نوسانات فنرها و نیز کنترل حرکات سیستم تعلیق و نگه‌داشتن چرخ به صورت چسبیده به جاده است. این‌کار با تبدیل انرژی جنبشی حاصل از نوسانات فنر و سیستم تعلیق و تبدیل آن به انرژی گرمایی در کمک فنر انجام می‌شود.
فنر به دلیل خاصیت ارتجاعی خود، پس از آنکه کشیده و یا فشرده شده، رها می‌شود و با توجه به ضریب سختی‌اش (که به طور کلی نشان‌دهنده توان لازم برای فشردن یا کشیدن فنر است) از خود نوسان نشان می‌دهد. به این معنی که پس از رها کردن فنر فشرده شده، این فنر باز می‌شود و به دنبال آن شروع به باز و بسته شدن می‌کند.
این اتفاق شاید به عنوان یک تفریح کودکانه جذاب به نظر برسد اما در زمانی که این فنر روی خودرو نصب می‌شود، نوسان آن می‌تواند بسیار آزاردهنده و البته خطرناک باشد و نیاز است با استفاده از وسیله کمکی، جلوی این نوسانات مداوم گرفته شود. چراکه در صورت وجود چنین نوساناتی در چرخ‌ها، در چند لحظه به صورت پیوسته، ارتباط بین چرخ و زمین قطع و وصل می‌شود و این به معنی قطع و وصل انتقال نیروی موتور به زمین و البته قطع و وصل کنترل راننده بر چرخ‌های جلو است.
از سوی دیگر فنر خودرو در مواجهه با ضربات ناگهانی (به عنوان مثال ناشی از عبور خودرو از سرعت‌گیر) ممکن است واکنش مناسبی نشان ندهد و نتواند به میزان کافی نیروی وارد شده را جذب کند. برای حل این مشکل می‌توان از فنرهای قوی‌تر استفاده کرد اما در این شرایط رانندگی در حالت عادی سخت و آزاردهنده می‌شود. برای این منظور نیز می‌توان از ابزار کمکی استفاده کرد که ضربات ناگهانی وارد شده به سیستم تعلیق را خنثی کند.

با چه کمک فنری رانندگی می‌کنید؟
شما با هر اتومبیلی که بخواهید رانندگی کنید، بالاخره نوعی از انواع ۶گانه کمک فنر روی آن نصب شده است، آیا می‌دانید با چه کمک فنری رانندگی می‌کنید؟
در این بخش از گزارش با انواع کمک‌فنرها آشنا می‌شوید، البته این بحث کمی هم فنی است و باید درباره آن با یک مکانیک کمک فنرساز مشورت کنید.

کمک فنر روغنی
در این نوع کمک فنرها، یک سیلندر پر از روغن وجود دارد که یک پیستون داخل آن در حرکت است. پس از اعمال نیرو به پیستون، روغن از سوراخ‌هایی که روی پیستون محدود است عبور می‌کند، البته هنگام حرکت پیستون مقاومت زیادی وجود دارد در نتیجه پیستون به آهستگی حرکت خواهد کرد و نوسانات وارد شده را از بین برده یا کاهش می‌دهد.
هرچه تعداد سوراخ‌های پیستون کمتر و اندازه آنها کوچکتر باشد، ضریب میرایی کمک‌فنر بیشتر خواهد بود و بر عکس هرچه تعداد سوراخ‌ها بیشتر و اندازه آنها بزرگتر باشد، ضریب میرایی (ضریب دامنه نوسان) کمک فنر کمتر است.

کمک فنر تلسکوپی
این کمک‌فنر مدل خاصی از کمک فنرهای روغنی است، در هنگام خروج روغن از پیستون، روغن از سوراخ‌های بزرگتری خارج می‌شود و در این هنگام مقاومت کمتر است ولی هنگام بازشدن کمک‌فنر، روغن باید از سوراخ‌های کوچکتری عبور کند، پس با مقاومت بیشتری مواجه هستیم. در این نوع کمک‌فنر، جمع شدن به آسانی انجام می‌شود تا ضربه در همان ابتدا خوب جذب شود، ولی هنگام بازشدن از خود مقاومت زیادی نشان می‌دهد تا نوسانات را از بین ببرد.

کمک فنر هیدرو استاتیکی
در کمک فنرهای روغنی، ممکن است وقتی روغن با سرعت از سوراخ‌ها عبور می‌کند، هوا بگیرد و کف کند. برای از بین بردن این مشکل، درون محفظه سیلندر گاز نیتروژن فشرده وارد می‌کنند. این گاز در کیسه لاستیکی قرار می‌گیرد تا با روغن ترکیب نشود.

کمک فنر بادی
در کمک فنر بادی، محفظه هوای فشرده آب‌بندی شده وجود دارد که هوای فشرده آن به‌وسیله یک کمپرسور تامین می‌شود. برای کنترل فشار هوای داخل سیلندر، سوپاپ‌های کنترل ورودی و خروجی هوا وجود دارد.

کمک فنرهای قابل تنظیم
ضریب میرایی(ضریب دامنه نوسان) این کمک فنرها، قابل‌تنظیم است. امکان تغییر ضریب میرایی و ثابت فنر وجود دارد تا متناسب با شرایط، از خود واکنش نشان دهد. به‌عنوان مثال، وقتی خودرو با سرعت زیاد از روی دست‌انداز عبور می‌کند، ضربه‌ای شدید در زمان کوتاه به سیستم تعلیق وارد می‌شود، در این حالت باید کمک‌فنرها نرم‌تر کار کنند، درحالی که اگر خودرو آهسته از همین دست‌انداز عبور کند، باید کمک فنر سفت‌تر باشد. در این کمک‌فنرها سنسورهایی وجود دارد که شرایط حرکت خودرو مانند سرعت، شتاب و نیروهای وارده را دریافت کرده و پس از پردازش این اطلاعات، باز و بسته شدن سوپاپ‌های ورودی و خروجی را کنترل می‌کنند. از این طریق، ورود و خروج مقدار روغن یا هوا، میزان سختی کمک فنرها متناسب با شرایط تنظیم می‌شود.

کمک فنر اهرمی
در این مدل نیرو به‌وسیله یک اهرم به داخل سیلندر منتقل می‌شود. در این حالت پیستون‌ها به یک سمت و روغن در جهت مخالف جریان می‌یابد. وقتی فنر جمع شود، روغن از درون مجراهای درشت عبور کرده و هنگام باز شدن فنر، روغن از مجراهای ریز عبور می‌کند. این موضوع در کمک فنر، ایجاد حالت مقاومت در برابر حرکت کرده و باعث از بین رفتن نوسانات می‌شود.

وظایف خطیر کمک‌فنر
ممکن است، تصور شود کمک‌فنر فقط وسیله‌ای برای کاهش ضربات وارده به اتاق، موتور و گیربکس اتومبیل است اما کمک‌فنرها وظایف مهم دیگری هم دارند. ازجمله:
ـ آنها مانع از جهش چرخ خودرو در دست‌اندازها می‌شوند.
- مانع کج شدن خودرو در موقع پیچیدن می‌شوند
- از کله‌زدن خودرو در هنگام ترمزهای شدید جلوگیری می‌کند.
- مانع از پایین آمدن عقب خودرو در هنگام شتاب‌گیری می‌شود.
و در مجموع می‌توان گفت، کمک‌فنر در زمان جمع‌شدن و باز شدن فنر، در مقابل حرکت سریع آن مقاومت می‌کند و به این ترتیب مانع از حرکت ارتجاعی فنرها می‌شود.
اگر بخواهیم تصویری کلی از کمک‌فنر داشته باشیم در واقع یک پمپ سیال (معمولا روغن) است که بین بدنه خودرو و چرخ‌های آن قرار گرفته و قسمت بالایی آن به بدنه و قسمت دیگر آن به اکسل، نزدیک چرخ متصل است. هنگام رانندگی در جاده با دست‌انداز یا هر مانع دیگری مواجه شده‌اید، از آنجا که نخستین سطح تماس خودرو با جاده از طریق چرخ خودرو است، این ارتعاشات از طریق چرخ به فنر خودرو منتقل می‌شود و در نتیجه این ارتعاشات باعث باز و بسته شدن فنر می‌شود. در این هنگام انرژی فنر از طریق سربالایی کمک‌فنر به آن منتقل می‌شود، سپس به میل‌پیستون و از آن طریق به پیستون درون کمک‌فنر منتقل می‌شود. پیستون در اثر دریافت این ضربات، سیال را (که به‌طور عمومی روغن است) فشرده می‌کند. هر چند روغن به میزان بسیار کمی متراکم می‌شود اما همین میزان نیز می‌تواند تا حد اندکی شدت ضربه وارده به خودرو را خنثی کند.

عیب کمک‌فنرهای‌تان را پیدا کنید
بسیاری از رانندگان به کمک‌فنرها که یکی از اساسی‌ترین قسمت‌های ایمنی اتومبیل آنهاست، بی‌توجه هستند و اهمیتی به نقایص آن نمی‌دهند و بیشتر توجه و وقت خود را صرف بازدید، بررسی و تعمیر ترمزها، لاستیک‌ها،کمربند ایمنی و چرخ‌ها و فرمان می‌کنند. در صورتی که کمک‌فنر نقش بسیاری در ایمنی اتومبیل دارد و خوب است بدانیم که در صورت خرابی کمک‌فنرها، ضریب خرابی سایر قطعات خودرو نیز افزایش می‌یابد. این قطعات شامل فنر تعلیق،جعبه فرمان، دیفرانسیل، لاستیک چرخ‌ها، بلبرینگ چرخ‌ها، بوش‌های لاستیکی سیستم تعلیق، گیربکس، سیستم تعلیق و مجموعه سیبک‌های فرمان می‌شود و برای ایمنی بیشتر، اطلاعات این صفحه می‌تواند دید بهتری درباره شناخت و تشخیص خرابی‌های کمک‌فنرها به شما ارائه کند.
۱ـ اگر کمک‌فنر شما نشتی دارد باید کمک‌فنر تعویض شود.
۲ـ بالا و پایین رفتن خودرو (به‌ویژه اگر جاده ناهموار باشد) یا شیرجه رفتن خودرو در حین ترمزهای شدید، ممکن است به دلیل خرابی کمک‌فنرها باشد.
۳ـ اگر در سرپیچ‌ها خودرو بیش از حد بپیچد به نحوی که راننده برای کنترل آن باید تلاش بیشتری کند این هم می‌تواند از خرابی کمک‌فنرها باشد.
۴ـ اگر چرخ‌ها روی جاده برقصند یا بالا و پایین بروند ممکن است از فرسودگی فنرها و کمک‌ها باشد.
۵ـ اگر بوش‌های محل نصب کمک‌فنر ترک‌خوردگی و یا تغییر شکل داده باشند باعث سروصدا در سیستم تعلیق به‌ویژه در موقع شتاب گرفتن؛ ترمز کردن یا عبور از ناهمواری‌های سطح جاده می‌شود، بنابراین هر چه زودتر نسبت به تعویض بوش‌ها اقدام شود، در غیراین صورت ایمنی خودرو به شدت کاهش پیدا می‌کند.

منبع: صمت