معرفی سیستم تعلیق مک فرسون در خودروها
ممکن است نام سیستم تعلیق مک فرسون را بارها شنیده باشید؛ اما آیا می‌دانید این سیستم چه کاربردی در خودرو دارد و چگونه عمل می‌کند؟
سیستم تعلیق مک فرسون یکی از شناخته‌شده‌ترین و پرکاربردترین سیستم‌های تعلیق در صنعت خودروسازی است که بیش از ۷۰ سال از زمان معرفی آن می‌گذرد. این سیستم به دلیل ویژگی‌هایی همچون سادگی، هزینه پایین و عملکرد مناسب، به طور گسترده در خودروهای مختلف مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این بخش از اخبار خودرو به تحلیل جامع این سیستم، نحوه عملکرد آن، مزایا و معایب آن می‌پردازیم.
داستان تولید سیستم تعلیق مک فرسون
سیستم تعلیق مک فرسون یکی از پرکاربردترین انواع سیستم تعلیق مستقل در خودروهای مدرن است که عمدتاً در محور جلوی خودروها مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سیستم به دلیل طراحی ساده، کارایی بالا و هزینه تولید نسبتاً پایین، به یک استاندارد در صنعت خودروسازی تبدیل شده است. ایده اولیه سیستم تعلیق مک فرسون در دهه ۱۹۴۰ میلادی توسط مهندسی به نام ارلز استیل مک فرسون مطرح شد.
مک فرسون در آن زمان در شرکت جنرال موتورز مشغول به کار بود و هدف او طراحی یک سیستم تعلیق ساده، سبک و با قابلیت تولید انبوه بود. مک فرسون طرح خود را به جنرال موتورز ارائه کرد، اما به دلیل نگرانی‌های مربوط به هزینه و عدم اطمینان به عملکرد، مورد استقبال قرار نگرفت. جنرال موتورز نسبت به عملکرد و دوام این سیستم تعلیق جدید در شرایط مختلف تردید داشت.
پس از رد شدن طرح توسط جنرال موتورز، مک فرسون این ایده را به شرکت فورد منتقل کرد. فورد از این طرح استقبال کرد و پس از انجام آزمایش‌ها و بهبودهای لازم، این تعلیق برای اولین بار در سال ۱۹۵۰ در خودرو فورد کُن‌سول به کار گرفته شد.
نحوه عملکرد و اجزای تعلیق مک فرسون
سیستم تعلیق مک فرسون، به عنوان یکی از رایج‌ترین و پرکاربردترین سیستم‌های تعلیق در خودروهای امروزی، نقش حیاتی در ایجاد تعادل بین راحتی سرنشینان و هندلینگ مناسب خودرو ایفا می‌کند. این سیستم، با بهره‌گیری از مجموعه‌ای از اجزای مهندسی‌شده، وظیفه جذب ضربات ناشی از ناهمواری‌های جاده، کنترل حرکات بدنه و حفظ تماس چرخ‌ها با سطح زمین را بر عهده دارد. در ادامه اجزای این سیستم را به تفکیک بررسی می‌کنیم:
طبق
طبق، به عنوان بازوی اصلی سیستم تعلیق، نقش محوری در اتصال چرخ‌ها به بدنه خودرو و کنترل حرکات آن‌ها ایفا می‌کند. این قطعه، که معمولاً به شکل A یا از دو میله مجزا تشکیل شده است، از طریق دو اتصال بوشی (بوش طبق) به رام جلو متصل می‌شود. بوش‌های طبق، که از جنس لاستیک یا مواد الاستومری ساخته می‌شوند، وظیفه جذب ارتعاشات و کاهش ضربات وارده به بدنه خودرو را بر عهده دارند. در سمت دیگر، طبق از طریق یک سیبک (سیبک طبق) به سگ‌دست چرخ متصل می‌شود.
مجموعه کمک و فنر
مجموعه کمک و فنر، که در سیستم تعلیق مک فرسون به عنوان «استرات» شناخته می‌شود، وظیفه تحمل وزن خودرو و جذب ضربات ناشی از ناهمواری‌های جاده را بر عهده دارد. فنر، که معمولاً از نوع لول است، انرژی ناشی از ضربات را در خود ذخیره کرده و سپس آن را به تدریج آزاد می‌کند. کمک‌فنر که به صورت موازی با فنر قرار می‌گیرد، وظیفه کنترل نوسانات فنر و جلوگیری از حرکات بیش از حد بدنه خودرو را بر عهده دارد.
سگ‌دست چرخ
سگ‌دست چرخ به عنوان قطعه‌ای مرکزی در سیستم تعلیق، وظیفه اتصال چرخ‌ها، سیستم ترمز و سایر اجزای سیستم تعلیق را بر عهده دارد. این قطعه از طریق اتصالات مختلف به طبق، استرات و میل فرمان متصل می‌شود. سگ‌دست چرخ، با تحمل نیروهای ناشی از وزن خودرو، شتاب‌گیری، ترمزگیری و پیچیدن، نقش حیاتی در عملکرد صحیح سیستم تعلیق ایفا می‌کند.
میل فرمان
میل فرمان، به عنوان رابط بین غربیلک فرمان و چرخ‌ها، وظیفه انتقال نیروی چرخاندن فرمان به سگ‌دست چرخ را بر عهده دارد. این قطعه، که معمولاً از مجموعه‌ای از میله‌ها، اتصالات و سیبک‌ها تشکیل شده است، امکان هدایت دقیق و کنترل‌پذیر خودرو را فراهم می‌کند. در تعلیق مک فرسون، میل فرمان از طریق یک سیبک چپقی شکل (سیبک فرمان) به کنار سگ‌دست متصل می‌شود.
میل موجگیر
میل موجگیر که به عنوان میل تعادل نیز شناخته می‌شود، وظیفه کاهش تمایل خودرو به چپ شدن در هنگام عبور از پیچ‌ها را بر عهده دارد. این قطعه که معمولاً به شکل یک میله فولادی فنری است، دو چرخ یک محور را به یکدیگر متصل می‌کند. هنگامی که خودرو در حال عبور از یک پیچ است، نیروی وزن به یک سمت خودرو بیشتر از سمت دیگر وارد می‌شود. میل موجگیر با انتقال بخشی از این نیرو به چرخ دیگر، از انحراف بیش از حد بدنه خودرو جلوگیری می‌کند.
تحلیل جامع مزایا و معایب
یکی از مهم‌ترین دلایل محبوبیت سیستم تعلیق مک فرسون، سادگی طراحی و هزینه تولید پایین آن است. این سیستم، با استفاده از تعداد کمتری قطعه نسبت به سایر سیستم‌های تعلیق، فرآیند تولید و مونتاژ را ساده‌تر کرده و در نتیجه، هزینه تولید خودرو را کاهش می‌دهد. این مزیت، به ویژه برای خودروسازانی که در زمینه تولید خودروهای اقتصادی فعالیت می‌کنند، بسیار حائز اهمیت است.
علاوه بر کاهش هزینه تولید، سادگی طراحی سیستم تعلیق مک فرسون، تعمیر و نگهداری آن را نیز آسان‌تر می‌کند. قطعات این سیستم به راحتی قابل دسترس بوده و تعویض آن‌ها نیاز به تخصص و تجهیزات پیچیده ندارد.
سیستم تعلیق مک فرسون، به دلیل استفاده از قطعات کمتر و طراحی فشرده وزن کمتری نسبت به سایر سیستم‌های تعلیق دارد. این کاهش وزن، به بهبود عملکرد خودرو، کاهش مصرف سوخت و افزایش چابکی آن کمک می‌کند. فضای کمی که این سیستم اشغال می‌کند به طراحان خودرو امکان می‌دهد فضای بیشتری را به کابین و صندوق عقب اختصاص دهند.
این سیستم تعلیق در طیف گسترده‌ای از خودروها، از خودروهای اقتصادی تا خودروهای اسپرت و لوکس، مورد استفاده قرار می‌گیرد و عملکرد مناسبی در شرایط مختلف رانندگی ارائه می‌دهد. برای مثال، خودروهای معروفی مانند پورشه ۹۱۱ نیز از سیستم تعلیق مک فرسون در محور جلو خود استفاده می‌کنند که نشان‌دهنده کارایی و قابلیت اطمینان بالای این سیستم است.
یکی از مهم‌ترین معایب سیستم تعلیق مک فرسون، محدودیت در هندلینگ خودرو، به ویژه در هنگام عبور از پیچ‌ها است. زاویه عمودی کمک‌فنر در این سیستم، باعث می‌شود تا کنترل کمبر چرخ‌ها در هنگام پیچیدن به خوبی سیستم تعلیق دو جناغی انجام نشود. در سیستم تعلیق دو جناغی، زاویه مورب کمک‌فنر و طراحی خاص جناغ‌ها، امکان کنترل بهتر کمبر چرخ‌ها را فراهم کرده و در نتیجه هندلینگ بهتری را در هنگام عبور از پیچ‌ها ارائه می‌دهد.
همچنین، سیستم تعلیق مک فرسون به دلیل قرارگیری عمودی کمک‌فنر، نیاز به فضای عمودی زیادی دارد که ممکن است در طراحی خودروهایی با ارتفاع کم (مانند خودروهای اسپرت) محدودیت‌هایی را ایجاد کند. برخی از کارشناسان معتقدند که این تعلیق به دلیل طراحی خاص خود، ممکن است ارتعاشات بیشتری را به بدنه خودرو منتقل کند.
