عصر کنونی دوران هیجانانگیزی است. خودروهای الکتریکی به یک هنجار جدید تبدیل شدهاند و فناوریهای پیشرفته، مانند سیستمهای کمک راننده و خودروهای خودران، در مقابل چشمان ما در حال توسعه هستند. در کنار این نوآوریها، چالشهای منحصر به فردی برای سیستمهای فرمان و تعلیق خودرو نیز وجود دارد. اما چگونه به اینجا رسیدیم؟
اولین خودروی جهان؛ اختراع کارل بنز در ۱۸۸۶ و آغاز عصر موتور
با نگاهی به چگونگی رسیدن به جایگاه فعلی، اولین خودروی رسمی شناخته شده در سال ۱۸۸۶ توسط کارل بنز به عنوان «وسیله نقلیه با موتور بنزینی» یا «واگن موتوری بنز» ثبت اختراع شد. این یک موتور چهار زمانه تک سیلندر ۹۵۴ سیسی روی سه چرخ بود با سرعت حدود ۱۶ کیلومتر در ساعت. تنها ۲۵ دستگاه از آن تاکنون ساخته شده است. با نزدیک شدن به آغاز قرن بیستم، «کالسکههای بدون اسب» در همه جا ظاهر شدند و کمکم نام «خودرو» را به خود گرفتند. طراحان آنها بسیاری از فناوریهای موجود در کالسکههای اسبی سطح بالا، از جمله سیستم تعلیق فنر تخت و فرمان میله اتصال را تغییر کاربری دادند.
با سیستم تولید انقلابی خط مونتاژ هنری فورد که در سال ۱۹۱۳ معرفی شد، خودروها با استفاده از محورهای تکمیلهای با پین شاهتیر، فنر تخت عرضی و فرمان درگلینک، بیشتر شبیه آنچه که ما به آن عادت کردهایم، شدند.
بیشتر بخوانید: ۱۰ علامت خرابی کمک فنر که نباید نادیده بگیرید! کلیک کنید.
تکامل کمکفنرها؛ از دیسکهای چوبی تا دمپرهای هیدرولیکی
برخی از مدلهای فورد مدلTs به کمکفنرهای تعلیق پس از فروش، معروف به کمکفنرهای هاسلر، مجهز شدند. آنها فنرهای مارپیچی بودند که برای مقابله با «جهش» فنرهای تخت عمل میکردند.
کمکفنرهای اولیه از دیسکهای اصطکاکی ساخته شده از چوب، نمد، چرم و سایر مواد استفاده میکردند که به کنترل نوسانات فنر کمک میکرد. خیلی طول نکشید که این کمکفنرهای دیسک اصطکاکی با کمکفنرهای هیدرولیکی با عملکرد بسیار نرمتر جایگزین شدند.
سیستم تعلیق مستقل؛ از جناغی دوبل تا مکفرسون
انواع مختلفی از سیستم تعلیق مستقل وجود داشت (و هنوز هم وجود دارد)، از محورهای چرخان و سیستم تعلیق ستون کشویی در برخی از خودروهای اولیه گرفته تا سیستم تعلیق جناغی دوبل با بازوی کوتاه-بلند (SLA) و سیستم تعلیق مکفرسون در دهه 1940. فناوری بهبود یافته کمکفنرها به تضمین تماس مداوم بین چرخها و زمین کمک کرد و به طور چشمگیری پایداری را بهبود بخشید و سواری را بسیار راحتتر کرد.
اتصالات ساچمهای (گوی و کاسهای)
از دهه 1950، فناوری اتصال ساچمهای به جزء استاندارد نقطه محوری در بسیاری از سیستمهای تعلیق تبدیل شد و هنوز هم در تمام خودروهای مدرن یافت میشود. اتصالات ساچمهای در مکانهای مختلفی از جمله سیستم تعلیق و سیبک فرمان و در پیکربندیهای مختلف از جمله بدون بار، تحت فشار و تحت فشار کششی استفاده میشوند.
در مورد بلبرینگها، اتصالات ساچمهای با صفحات فلزی بدون روکش و فنری به بلبرینگهای پلیمری امروزی و بلبرینگهای فلزی متخلخل خود روانکننده ممتاز، تغییر کردهاند.
سیستمهای اتصال فرمان
از فرمان کراس استیر (صلیبی) اصلی یا سیستمهای درگ لینک که در اولین خودروها استفاده میشدند تا اتصالات متوازیالاضلاع پیچیدهتر، روشهای زیادی برای هدایت خودرو وجود داشته است. گذشته از وانتها و SUV های (خودروهای اسپرت چندمنظوره و کاربردی) بزرگتر، اکثر خودروها از اتصالات فرمان معمولی به سمت سیستم رک و پینیون حرکت کردهاند.
فرمان هیدرولیک؛ انقلابی در مانورپذیری خودروهای سنگین
با معرفی فرمان هیدرولیک در کرایسلر امپریال ۱۹۵۱، مانور دادن با وسایل نقلیه سنگین به تلاش بسیار کمتری نیاز داشت. در ابتدا، تمام فرمانهای هیدرولیک از طریق یک سیستم هیدرولیکی که از مایع تحت فشار استفاده میکرد، انجام میشد. اگرچه سیستمهای هیدرولیکی هنوز در حال تولید هستند، اما به آرامی با کمک هیدرولیک جایگزین میشوند.
سیستمهای تعلیق مدرن؛ مکفرسون، SLA و مولتی لینک
اکثر خودروها امروزه از طراحی ساده، کمجا و اقتصادی سیستم تعلیق مکفرسون بهره میبرند. این سیستم که در خودروهای تک بدنه محبوب است، عملکرد خوب و قابلیت تنظیم نسبتاً خوبی را فراهم میکند.
سیستمهای SLA یا جناغی دوبل نیز در بسیاری از پلتفرمهای خودرو برای رانندگی روانتر استفاده میشوند. آنها تراز چرخ را در جادههای ناهموار حفظ میکنند و عملکرد کلی بهتری را در مقایسه با سیستم تعلیق مکفرسون ارائه میدهند.
با توجه به اینکه رانندگان مدرن هم عملکرد و هم راحتی را میخواهند، سیستمهای تعلیق مولتی لینک به طور فزایندهای محبوب شدهاند. آنها یک نقطه محوری مجازی ایجاد میکنند که یک محور کینگپین متغیر را فراهم میکند، که در مدیریت کمبر (انحراف چرخ به درون یا بیرون نسبت به محور قائم آن) و حفظ تماس کامل چرخ با زمین بسیار مؤثر است.
آینده فناوری تعلیق و فرمان؛ از e-Corner تا فرمان by wire
آینده سیستم تعلیق خودرو همواره در حال تغییر است و روزانه مفاهیم و نوآوریهای جدیدی مطرح میشود. اگرچه برخی ممکن است علمی تخیلی به نظر برسند، اما برخی تقریباً هستند و برخی دیگر از قبل وجود داشتند، از جمله خودروهای خودران که چشمانداز کاملاً جدیدی را در مورد نحوه رانندگی ما و آزمایش اطمینان ما به فناوری ارائه میدهند.
یک شرکت بریتانیایی مشغول توسعه یک سیستم تعلیق به نام فناوری انعطافپذیر نوآورانه و سبک وزن (LIFT) است. LIFT که بر اساس سیستم تعلیق SLA ساخته شده، یک سیستم بازوی انعطافپذیر است که میتواند به طور بالقوه برق تولید کند و بخشی از قدرت مورد نیاز برای رانندگی یک وسیله نقلیه الکتریکی را تأمین کند.
ماژولهای گوشهای محرک الکتریکی یا آنچه برخی آن را e-Corner مینامند، نوآوری دیگری است که ممکن است دیر یا زود به ثمر بنشیند. واحد محرک به چرخ منتقل شده است و نیاز به شفت محرک روی چرخ محرک را از بین میبرد. این سیستم امکانات زیادی را فراهم میکند، مانند رانندگی از پهلو به سمت محل پارک به جای پارک موازی. بسیاری از شرکتها در این فناوری سرمایهگذاری کردهاند و هیوندای موبیس یکی از پیشگامان است.
برخی از شرکتهای خودروسازی نیز به دنبال بهرهبرداری از انرژی جنبشی موجود در حرکت سیستم تعلیق ناشی از جاده هستند. به عنوان مثال، سیستم دمپر چرخشی الکترومکانیکی (eROT) آئودی، جایگزین دمپرهای هیدرولیکی میشود تا هم سواری کلی را نرمتر کند و هم برق لازم برای شارژ مجدد سلول سوختی را تولید کند، مشابه ترمز احیاکننده.
فرمان با سیم (by wire) یک نوآوری است که اخیراً به واقعیت تبدیل شده است، تویوتا قصد دارد لکسوس RZ450 را بدون اتصال مکانیکی بین فرمان و چرخهای جلو در آمریکای شمالی عرضه کند. این سیستم امکانات زیادی را برای پیکربندی و قرارگیری فرمان فراهم میکند. تسلا نیز به تازگی برای سیستم فرمان by wire، با سیستم افزونگی اختصاصی، درخواست داده است.
شکستهای جذاب صنعت خودرو؛ ایدههایی که هرگز به موفقیت نرسیدند
سیستم پارک چرخ پنجم، اختراعی که بیش از یک بار به بازار عرضه شد، در دهه 1930 ثبت اختراع شد و تلاشهای متعددی برای موفقیت آن تا دهه 1970 انجام شد.
ایده نوآورانه دیگر، قرار دادن چرخهای جلو با زاویه تقریباً 90 درجه به سمت داخل هنگام مانور خودرو بود. اگرچه این ممکن است مانند یک اختراع مبتکرانه به نظر برسد، اما هرگز واقعاً مورد توجه قرار نگرفت و اطلاعات زیادی در مورد آن در دسترس نیست.
جمع بندی
صنعت خودرو از اختراع نخستین "واگن موتوری" کارل بنز در ۱۸۸۶ تا به امروز، تحولی شگرف را تجربه کرده است. سیستمهای تعلیق از فنرهای تخت و کمکفنرهای اصطکاکی چوبی به دمپرهای هیدرولیکی پیشرفته و سیستمهای مولتی لینک مدرن تکامل یافتهاند. سیستم فرمان نیز از اتصالات ساده میلهای به فرمان هیدرولیک و در نهایت فرمان by wire رسیده است که اتصال مکانیکی بین فرمان و چرخها را حذف میکند. در کنار این موفقیتها، نوآوریهای آیندهنگر مانند ماژولهای e-Corner و دمپرهای احیاکننده انرژی (eROT آئودی) مرزهای امکانپذیری را جابهجا کردهاند.
در عین حال، تاریخ صنعت خودرو مملو از شکستهای قابل احترام است؛ ایدههایی مانند سیستم پارک چرخ پنجم یا چرخهای ۹۰ درجهای که هرگز به تولید انبوه نرسیدند اما زمینهساز پیشرفتهای بعدی شدند. آنچه امروز علمیتخیلی به نظر میرسد، ممکن است فردا به واقعیت تبدیل شود، اما چالش اصلی نه در فناوری، بلکه در اعتماد انسان به این فناوریها و آمادگی زیرساختهای شهری برای پذیرش آنهاست. سیر تکامل خودرو نشان میدهد که همواره مسیر بین رویا و واقعیت، پر از فرازونشیب بوده، اما حرکت رو به جلو هرگز متوقف نشده است.