فنرهای سیستم تعلیق خودرو به پنج نوع اصلی تقسیم می‌شوند: فنر شمشی (تیغه‌ای چندلایه، مخصوص بارهای سنگین)، فنر تیغه‌ای پیچشی (نمونه قدیمی و کم‌کاربرد)، فنر مارپیچ یا لول (رایج‌ترین نوع در خودروهای سواری امروزی)، فنر پیچشی یا میله‌ای (مورد استفاده در تعلیق عقب پژو پارس، ۴۰۵، ۲۰۶ و خانواده سمند) و فنر بادی (قابل تنظیم، مخصوص تعلیق فعال و خودروهای لوکس). وظیفه مشترک همه آن‌ها جذب و ذخیره انرژی ضربات جاده، تحمل وزن خودرو و حفظ تماس تایر با سطح زمین است.
آنچه در این مقاله خواهید خواند...
توجه داشته باشید که فنر تنها نیمی از کار را انجام می‌دهد؛ انرژی ذخیره‌شده در فنر باید توسط کمک فنر مستهلک شود، وگرنه خودرو پس از هر دست‌انداز چندین بار بالا و پایین می‌پرد. در این مقاله به بررسی کامل انواع فنرهای مورد استفاده در سیستم تعلیق خودرو، مزایا و معایب هرکدام و کاربرد آن‌ها در خودروهای مختلف می‌پردازیم. برای آشنایی کلی با سایر اجزای این سیستم، مقاله سیستم تعلیق خودرو چیست را مطالعه کنید.
چرا انتخاب نوع فنر در طراحی خودرو اهمیت دارد؟
در طراحی پلتفرم خودرو، مهندسان باید میان سه فاکتور اصلی تعادل ایجاد کنند: راحتی سرنشین، پایداری و هندلینگ، و توان تحمل بار. این سه فاکتور ذاتاً با یکدیگر در تضادند؛ فنر نرم‌تر راحتی بیشتری می‌دهد اما بدنه در پیچ‌ها بیشتر خم می‌شود، و فنر سفت‌تر پایداری بهتری ایجاد می‌کند اما ضربات جاده را مستقیم‌تر به کابین منتقل می‌نماید.
نوع فنر تعیین می‌کند خودرو در دست انداز چگونه رفتار کند، در پیچ چه مقدار رول بدنه داشته باشد و هنگام ترمز گیری چقدر تعادل خود را حفظ کند. علاوه بر این، نوع فنر بر فضای اشغال شده در شاسی خودرو، وزن مجموعه تعلیق و حتی هزینه تولید خودرو اثر مستقیم دارد؛ به همین دلیل انتخاب آن یک تصمیم صرفاً فنی نیست و ملاحظات اقتصادی و بسته‌بندی (Packaging) نیز در آن نقش دارند.
جلوبندی سازی را عملی یاد بگیرید
از عیب‌یابی تا تعمیر؛ سیستم تعلیق، جعبه‌فرمان، فنر و کمک‌فنر و میزان فرمان را حرفه‌ای یاد بگیرید. با مدرک دانشگاه شریف
شروع یادگیری ←دسته‌بندی انواع فنر در سیستم تعلیق خودرو
از گذشته تاکنون پنج نوع اصلی فنر در سیستم تعلیق خودرو استفاده شده است: فنر شمشی (Leaf Spring)، فنر تیغه‌ای پیچشی، فنر مارپیچ (Coil Spring)، فنر پیچشی (Torsion Bar) و فنر بادی (Air Spring). بکارگیری نوع فنر در سیستم تعلیق خودرو موضوعی بسیار مهم در طراحی پلتفرم خودرو است و عملاً راحتی سرنشین و پایداری خودرو را تحت تأثیر قرار می‌دهد. در ادامه هرکدام را تخصصی بررسی می‌کنیم.
فنر شمشی (Leaf Spring)
این گروه از فنر از قدیمی ترین و محکم‌ترین فنرهای خودرو است که در تعلیق خودروهای سواری قدیمی همچون پیکان، تعلیق عقب و جلوی خودروهای شاسی بلند همچون پاترول و تعلیق عقب و جلوی خودروهای تجاری همانند مرسدس بنز 1921 و ولوو F12 مورد استفاده قرار گرفته است. ساختار آن از چند تیغه فولادی با طول‌های متفاوت تشکیل شده که روی هم قرار گرفته و با بست به یکدیگر متصل شده‌اند.
بزرگ‌ترین مزیت این فنرها استحکام مناسب به‌منظور تحمل بارهای زیاد است. در مقابل، معایبی مانند سنگینی، اشغال فضای زیاد، عدم امکان نصب با فاصله عرضی زیاد بین فنر های چپ و راست، و بروز اصطکاک به دلیل زنگ زدگی بین لایه‌های فنر شمشی باعث گردیده که امروزه کمتر از این نوع فنر حتی در خودروهای تجاری گران‌قیمت همچون ولوو FH12 استفاده شود.
فنر تیغه‌ای پیچشی
این نوع فنر را نباید با فنر شمشی اشتباه گرفت؛ تفاوت اصلی در نحوه کارکرد است: فنر شمشی با خم شدن تیغه‌ها کار می‌کند، اما فنر تیغه‌ای پیچشی با پیچش حول محور طولی خود انرژی را ذخیره می‌نماید. در این نوع فنر، چندین تیغه فلزی از جنس فولاد، فنر با خاصیت پیچشی در کنار یکدیگر قرار گرفته و تشکیل یک مجموعه فنر پیچشی را می‌دهد.
این دسته فنر پیچشی همان‌گونه که در تعلیق جلوی فولکس واگن بیتل قدیمی مورد استفاده واقع شده است، از وسط در بدنه خودرو تثبیت شده و دو سر آن به بازوهای مکانیزم تعلیق چپ و راست متصل می‌شود. کل این دسته فنر پیچشی در یک لوله محافظ مملو از گریس قرار گرفته است که باعث می‌شود عمر این نوع فنر به‌طرز عجیبی نامحدود باشد. با این حال، به دلیل تولید و توسعه فنرهای پیچشی میله‌ای که ساخت ساده‌تری دارند، از این نوع فنر استقبال زیادی نشد.
فنر مارپیچ یا لول (Coil Spring)
این دسته از فنرها پرکاربردترین فنرهای مورد استفاده در سیستم تعلیق خودرو هستند، به‌نحوی که در تعلیق عقب و جلوی بسیاری از خودروها به کار گرفته شده‌اند. ساختار آن یک میله فولادی است که به شکل مارپیچ پیچیده شده و هنگام فشرده شدن، انرژی را در خود ذخیره می‌کند.
از بزرگ‌ترین مزایای این نوع فنر، سبک بودن و قابلیت نصب آن در فاصله دورتری از فنر سمت دیگر است که باعث افزایش پایداری خودرو حین عبور از پیچ جاده می‌شود. مزیت مهم دیگر، امکان ترکیب آن با کمک فنر در قالب یک مجموعه واحد است؛ همین ویژگی، فنر لول را به انتخاب طبیعی سیستم تعلیق مک فرسون تبدیل کرده که خود رایج‌ترین مکانیزم تعلیق جلو در خودروهای امروزی است.
فنر پیچشی یا میله‌ای (Torsion Bar)
این نوع فنر در واقع یک میله از جنس فولاد فنر است که یک سمت آن به بدنه خودرو و سمت دیگر آن به یکی از بازوهای مکانیزم تعلیق و عمدتاً به‌صورت هزارخار متصل شده است. هنگام حرکت چرخ، بازوی تعلیق میله را حول محور خود می‌پیچاند و مقاومت میله در برابر این پیچش، همان نیروی فنری موردنیاز را تأمین می‌کند.
از بزرگ‌ترین مزایای این نوع فنر می‌توان به سبک بودن، قابلیت نصب در فواصل دور عرضی نسبت به فنر سمت دیگر، قابلیت تنظیم ارتفاع خودرو و قابلیت نصب در فضاهای غیر مفید خودرو به‌صورت طولی و عرضی اشاره کرد. این نوع فنر در تعلیق عقب پژو پارس، 405، 206 و خانواده سمند و دنا به‌صورت عرضی و در تعلیق جلوی خودروی نیسان وانت به‌صورت طولی نصب گردیده است. نکته کاربردی برای تعمیرکاران این است که با تنظیم نقطه اتصال هزارخار، می‌توان ارتفاع خودرو را بدون تعویض قطعه اصلاح کرد؛ قابلیتی که در فنر لول وجود ندارد.
فنر بادی (Air Spring)
این نوع فنر به دلیل ویژگی قابلیت تنظیم فشار باد، می‌تواند سختی فنر را متناسب با بار، سرعت خودرو و نوع جاده تغییر دهد. همین قابلیت باعث شده است عمدتاً از این نوع فنر در سیستم‌های تعلیق فعال و نیمه‌فعال استفاده گردد. مزایای آن حین شتاب‌گیری، ترمزگیری و عبور از پیچ جاده، به ارتقای محسوس پایداری خودرو منجر می‌شود و از معایب آن می‌توان به پیچیدگی سیستم پنوماتیک و نهایتاً گران بودن آن اشاره کرد.
توجه داشته باشید که فنر بادی جایگزین فنر می‌شود، نه کمک‌فنر؛ این سیستم همچنان به کمک‌فنر برای میرا کردن نوسانات نیاز دارد. اجزای جانبی آن شامل کمپرسور هوا، مخزن ذخیره، شیرهای کنترل و سنسورهای ارتفاع است که همگی توسط یک یونیت الکترونیکی مدیریت می‌شوند.
مقایسه سریع انواع فنرها
| نوع فنر | راحتی | تحمل بار | هزینه | کاربرد رایج |
|---|---|---|---|---|
| شمشی | کم | بسیار زیاد | کم | وانت، کامیون، شاسی‌بلند قدیمی |
| تیغه‌ای پیچشی | متوسط | متوسط | متوسط | خودروهای کلاسیک (منسوخ) |
| مارپیچ (لول) | زیاد | متوسط | کم | اکثر خودروهای سواری امروزی |
| پیچشی (میله‌ای) | متوسط | متوسط | متوسط | تعلیق عقب پژو پارس، ۴۰۵، ۲۰۶، سمند |
| بادی | بسیار زیاد | قابل تنظیم | زیاد | خودروهای لوکس و تعلیق فعال |
فنر سیستم تعلیق خودروهای ایرانی از چه نوعی است؟
در خودروهای تولید داخل، دو نوع فنر بیشترین کاربرد را دارند. فنر مارپیچ (لول) در تعلیق جلوی تقریباً تمام خودروهای سواری داخلی از جمله پراید، تیبا، ساینا، کوییک، پژو ۴۰۵، پژو پارس، سمند، دنا و تارا به کار رفته است؛ دلیل آن هماهنگی کامل این فنر با مکانیزم تعلیق مک فرسون است که در محور جلوی این خودروها استفاده می‌شود.
در محور عقب اما تنوع بیشتری وجود دارد. خانواده پژو (پارس، ۴۰۵، ۲۰۶) و همچنین سمند و دنا از فنر پیچشی عرضی (میله پیچشی) استفاده می‌کنند، در حالی که خودروهایی مانند پراید و تیبا در محور عقب فنر مارپیچ دارند. در خودروهای وانت و باری سبک مانند نیسان وانت، همچنان فنر شمشی یا فنر پیچشی طولی به دلیل نیاز به تحمل بار بیشتر به کار می‌رود. برای بررسی دقیق ساختار مکانیزم تعلیق هر خودرو، مقاله انواع مکانیزم های تعلیق خودرو را مطالعه کنید.
جمع‌بندی
انتخاب نوع فنر در سیستم تعلیق خودرو یکی از مهم‌ترین تصمیمات در طراحی پلتفرم خودرو است. فنر شمشی برای تحمل بار بالا، فنر مارپیچ برای راحتی سواری و سازگاری با تعلیق مک‌فرسون، فنر پیچشی برای امکان تنظیم ارتفاع و صرفه‌جویی در فضا، و فنر بادی برای سیستم‌های پیشرفته و لوکس استفاده می‌شود. هرکدام بسته به نوع کاربری خودرو، شرایط جاده و سطح تکنولوژی انتخاب می‌شوند.
نکته‌ای که نباید فراموش شود این است که فنر به تنهایی سیستم تعلیق را نمی‌سازد؛ فنر انرژی ضربه را ذخیره می‌کند و کمک فنر آن را مستهلک می‌نماید. خرابی هرکدام، عملکرد دیگری را نیز بی‌اثر می‌کند و به همین دلیل عیب‌یابی سیستم تعلیق باید همیشه به‌صورت مجموعه‌ای انجام شود، نه قطعه به قطعه.
شناخت تفاوت انواع فنر و تشخیص عملی خرابی آن‌ها روی خودرو، مهارتی است که با کار مستقیم در کارگاه به دست می‌آید. برای یادگیری عملی عیب‌یابی، باز و بست و تعمیر کامل اجزای تعلیق و جلوبندی، می‌توانید در دوره آموزش جلوبندی‌سازی شرکت کنید.
سوالات متداول
انواع فنر خودرو کدام‌اند؟
پنج نوع اصلی فنر در سیستم تعلیق خودرو عبارت‌اند از فنر شمشی، فنر تیغه‌ای پیچشی، فنر مارپیچ (لول)، فنر پیچشی (میله‌ای) و فنر بادی. هرکدام ساختار، مزایا و کاربرد متفاوتی دارند.
کدام نوع فنر در خودروهای سواری امروزی رایج‌تر است؟
فنر مارپیچ (لول) به دلیل وزن کم، راحتی بالا، طراحی ساده و سازگاری با مکانیزم مک‌فرسون، پرکاربردترین نوع فنر در خودروهای سواری مدرن است.
تفاوت فنر شمشی و فنر تیغه‌ای پیچشی چیست؟
هر دو از چند تیغه فولادی تشکیل شده‌اند، اما نحوه کارکردشان متفاوت است: فنر شمشی با خم شدن تیغه‌ها انرژی را ذخیره می‌کند، در حالی که فنر تیغه‌ای پیچشی با پیچش حول محور طولی خود عمل می‌نماید.
چرا هنوز از فنر شمشی در وانت‌ها استفاده می‌شود؟
زیرا تحمل بار بسیار بالایی دارد، ساختار ساده و مقاومی دارد و هزینه تولید و تعمیر آن پایین است؛ این ویژگی‌ها برای خودروهای باری اهمیت بیشتری از راحتی سواری دارند.
فنر پیچشی چه مزیتی نسبت به فنر لول دارد؟
امکان تنظیم ارتفاع خودرو بدون تعویض قطعه، اشغال فضای کمتر و قابلیت نصب در فضاهای غیرمفید خودرو به‌صورت طولی یا عرضی، از مهم‌ترین مزایای فنر پیچشی است.
فنر بادی چه برتری‌ای نسبت به سایر فنرها دارد؟
قابلیت تنظیم سختی فنر و ارتفاع خودرو متناسب با بار، سرعت و شرایط جاده، مهم‌ترین مزیت آن است. البته فنر بادی جایگزین فنر می‌شود و همچنان به کمک‌فنر برای میرا کردن نوسانات نیاز دارد.
تفاوت فنر و کمک فنر چیست؟
فنر وزن خودرو را تحمل کرده و انرژی ضربه جاده را در خود ذخیره می‌کند، اما این انرژی را پس می‌دهد و باعث نوسان می‌شود. کمک‌فنر با تبدیل این انرژی نوسانی به حرارت، نوسان را مهار می‌کند. این دو مکمل یکدیگرند و هیچ‌کدام جایگزین دیگری نیستند.
فنر خودروهای ایرانی از چه نوعی است؟
تقریباً تمام خودروهای سواری داخلی در محور جلو از فنر مارپیچ (لول) استفاده می‌کنند. در محور عقب، خانواده پژو، سمند و دنا از فنر پیچشی عرضی و خودروهایی مانند پراید و تیبا از فنر مارپیچ بهره می‌برند.
آیا می‌توان نوع فنر خودرو را تغییر داد؟
در برخی خودروها امکان تغییر وجود دارد، اما نیازمند تغییرات مهندسی در سیستم تعلیق است و باید با استاندارد کارخانه سازنده مطابقت داشته باشد. تغییر غیراصولی فنر می‌تواند هندسه تعلیق را به هم بزند و ایمنی خودرو را کاهش دهد.
مدرس صیاد نصیری – عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف
گروه فنی مهندسی ایمگ
جلوبندی سازی را عملی یاد بگیرید
از عیب‌یابی تا تعمیر؛ سیستم تعلیق، جعبه‌فرمان، فنر و کمک‌فنر و میزان فرمان را حرفه‌ای یاد بگیرید. با مدرک دانشگاه شریف
شروع یادگیری ←
