کمک فنر ( Shock Absorber يا Damper )

کمک فنر عموما شامل يک پيستون با سوراخهای ريز می باشد که در درون يک استوانه حاوی سيال هيدروليکی حرکت ميکند ، که عبور تحت فشار سيال از سوراخها ، منجر به حرکت ملايم پيستون در استوانه می گردد

کمک فنر وزن خودرو را ساپورت نمی کند بلکه وظيفه اصلی آن کنترل نوسانات فنرها و حرکات سيستم تعليق و نگه داشتن چرخ به صورت چسبيده به جاده می باشد . اين کار با تبديل انرژی جنبشی حاصل از نوسانات فنر و سيستم تعليق و تبديل آن به انرژی گرمايی ( حرارتی ) در کمک فنر انجام می گردد .

کمک فنر

عملکرد کمک فنر

برای ورود به بحث نحوه عملکرد يک کمک فنر ، ابتدا به زبان ساده و بدور از جزئيات به بررسی اساس کار آن پرداخته و سپس به تشريح کلی و تحصصی عملکرد ، اجزا و انواع آن خواهيم پرداخت ؛ يک کمک فنر شامل پيستونی است که در سطح مقطعش سوراخهای ريزی ( اين سوراخها را Orifice می نامند ) تعبيه شده و به يک ميله فولادی ( Piston Rod ) متصل است ، اين پيستون درون يک محفظه بسته ( تيوپ ) فلزی که حاوی يک سيال هيدروليکی ( عموما روغن ) است ، حرکت می نمايد .

اطراف محل حرکت ميله به داخل و خارج محفظه به وسيله يک کاسه نمد کاملا آب بندی شده و سيال تحت فشار ، امکان خروج از محفظه را دارا نيست .

زمانی که نيرويی بر يک کمک فنر وارد شود ، کمک فنر به اصطلاح در سيکل فشرده شدن قرار گرفته و پيستون می خواهد به سمت پايين ، درون محفظه حرکت نمايد ، اما از آنجا که سيال قابليت فشرده شدن ندارد در مقابل اين نيرو مقاومت می کند و چون برای رهايی از اين فشار منفذی جز سوراخهای پيستون وجود ندارد ، برای دفع فشار وارده سيال از سوراخهای ريز درون پيستون عبور کرده و به پشت ( بالای )پيستون خواهد رفت ، اين حرکت نيز بدليل ريز بودن Orifice ها به کندی و با توليد حرارت انجام می گردد .

Shock Absorber

همين کاهش سرعت جلوی نوسان فنر را گرفته و تعادل خودرو را برقرار می نمايد . برای باز کردن کمک فنر فشرده شده ( سيکل بازشدن ) نيز عملياتی مشابه سيکل فشرده شدن انجام می شود با اين تفاوت که اين بار سيال از بالای پيستون می خواهد به زير پيستون منتقل شود .

[highlight txtcolor=”#dd2727″]ميزان مقاومتی که يک کمک فنر از خود نشان می دهد بستگی به سرعت سيستم تعليق (دست اندازهای جاده) همچنين  تعداد و سايز Orifice ها دارد.[/highlight]

اما ساختمان کمک فنرهای امروزی تا حدی پيچيده تر از آن چيزی است که در بالا ذکر شد ، تقريبا تمامی کمک فنرهای مدرن امروزی از نوع حساس به سرعت ( Velocity Sensitive ) می باشند ، بدين معنا که در سرعتهای بالای سيستم تعليق ( جاده های پر دست انداز ) ، کمک فنر مقاومت بيشتر و برعکس در سرعتهای پايين مقاومت کمتری از خود نشان می دهد که اين امر نرمی و راحتی رانندگی را بسيار بيشتر می نمايد .

اما در سيستمی که در بالا بطور ساده بررسی شد يک مشکل بزرگ به چشم می خورد ؛ حجم سيال پايين پيستون ، در هنگامی که پيستون تا انتها بالا آمده ، با حجم سيال بالای پيستون در زمانی که پيستون تا انتها پايين رفته مساوی نيست ، دليل آن هم وجود ميله کمک فنر در بالای پيستون می باشد .

اما اين مشکل نيز به روشهای مختلفی در انواع کمک فنرهای موجود حل شده . حال با توجه به توضيحات ارائه شده در بالا به بررسی نحوه عملکرد يک کمک فنر متداول امروزی خواهيم پرداخت :

همانطور که گفته شد کمک فنرها بر اساس جابجايی سيال در دو طرف پيستونی که در يک محفظه ( تيوپ ) حرکت می نمايد ، در دو سيکل فشرده شدن و بازگشت ( کشش )‌ کار می کنند

[highlight txtcolor=”#dd8a0d”]سيکل فشرده شدن ( Compression Cycle ) [/highlight]

در هنگام فشرده شدن يا همان حرکت رو به پايين کمک فنر ، مقداری از سيال از طريق Orifice ها از قسمت B به قسمت A رفته و مقداری نيز از طريق سوپاپ فشردگی ( Compression Valve ) که در کف محفظه کمک فنر قرار دارد به تيوپ ذخيره ( Reserve Tube ) وارد می شود .

دليل وجود تيوپ ذخيره اختلاف حجم دو قسمت A و B بدليل وجود ميله کمک فنر در قسمت B می باشد ، از اينرو مقدار سيالی که در قسمت B قرار دارد قابل جايگزينی در قسمت A کمک فنر نمی باشد . پس در اثر فشار وارده ، سوپاپ فشردگی باز شده و مقداری از سيال وارد تيوپ ذخيره که در گرداگرد محفظه اصلی و جدای از آن قرار دارد ، وارد می شود .

کمک فنر خودرو

همانگونه که در ابتدا ذکر شد کمک فنرهای امروزی مجهز به سيستم حساس به سرعت می باشند ، اين سيستم برای کنترل جريان سيال در سرعتهای محتلف سيستم تعليق دارای قطعاتی اضافه در پيستون و سوپاپ فشردگی می باشد ، اين قطعات ساده که شامل چند ديسک ( واشر ) ، يک فنر و … می باشد باعث می شوند تا کمک فنر به نسبت سرعت ضربه اعمال شده در ۳ مرحله از خود واکنش نشان دهد ؛ اگر سرعت پايين باشد ، ديسکها در مقابل جريان روغن مقاومت می نمايد ، اين امر باعث عبور جريان آرامی به صورت نشتی از Orifice ها ، از قسمت B به قسمت A خواهد شد .

در سرعتهای بيشتر ، فشار جريان روغن افزايش يافته پيستون را به سمت قسمت B فشار می دهد که باعث باز شدن اندک ديسکهای موجود در پيستون از روی کف پيستون می گردد و سيال با سرعت کم از درون Orifice ها عبور می کند. اما در سرعتهای بسيار زياد ، ديسکها تحت فشار وارده باز مانده و سيال نيز با سرعت زياد از درون Orifice ها عبور می نمايد .

اما همزمان با پيستون ، سوپاپ فشردگی موجود در محفظه نيز که عملکرد و ساختمانی مشابه با پيستون دارد ، در همان ۳ مرحله ، حجمی از سيال که قابل جايگيری در قسمت A نيست ( بدليل وجود ميله ) را تحت فشار وارده به تيوپ ذخيره در گرداگرد محفظه اصلی منتقل می نمايد .

[highlight txtcolor=”#dd8a0d”]سيکل باز شدن ( Extension Cycle يا Rebound ) [/highlight]

باز شدن يا کشش کمک فنر تحت نيروی پتانسيل ذخيره شده در فنر جمع شده ، انجام می گيرد و در اصل اين فنر می باشد که با باز شدن خودش کمک فنر را نيز باز کرده و به حالت اوليه اش بر می گرداند .

کمک فنر جلو

در اين سيکل زمانيکه پيستون به سمت بالا کشيده می شود طی همان ۳ مرحله و بر حسب سرعت حرکت سيستم تعليق ، سيال موجود در قسمت A از طريق Orifice ها به قسمت B منتقل شده و از آنجا که مقدار سيال موجود در قسمت A برای جايگزينی در قسمت B ناکافی است بايد مقدار سيالی که در سيکل فشردگی در تيوپ ذخيره ،‌ جمع آوری شده ، وارد عمل شود .

از آنجاييکه در اين زمان فشار سيال موجود در تيوپ ذخيره بالاتر از فشار سيال موجود در قسمت B می باشد ، باعث باز نمودن سوپاپ فشردگی در کف کمک فنر می گردد و در پی آن سيال از تيوپ ذحيره جريان يافته و وارد قسمت B می گردد تا اين قسمت را بطور کامل پر نمايد ( باز شدن سوپاپ در اين مرحله نيز حساس به سرعت و ۳ مرحله ای است ).