سامانه تعلیق مک فرسون
تعلیق مک‌فرسون گونه‌ای سامانه تعلیق است که به صورت مستقل بر روی خودرو عمل می‌کند. سامانه تعلیق مک‌فرسون امروزه بر روی بیشتر خودروها استفاده می‌شود. البته امروزه با پیشرفت فناوری و استفاده از سامانه تعلیق‌های بادی و الکترومغناطیسی کاربرد این گونه سامانه‌ها کمتر شده‌است.
مخترع این سامانه ارل استیل مک فرسون است. ارل استیل مک فرسون در سال ۱۹۴۵ به عنوان مهندس ارشد جنرال موتورز منصوب شد تا خودروهایی مناسب تر و ارزان‌تر برای جنگ طراحی کند. او این سامانه تعلیق را به جنرال موتورز ارائه کرد اما جنرال موتورز این مدل تعلیق را رد کرد. مک فرسون سامانه تعلیق خود را به شرکت فورد ارائه داد و فورد این سامانه را برای اولین بار بر روی خودروهای خود قرار داد. امروزه بیشتر خودروسازان از این سامانه تعلیق بر روی محصولات خود استفاده می‌کنند.
اجزای اصلی سیستم تعلیق مک فرسون (کمک‌فنر، فنر لول، بازوهای کنترلی یا طبق پایین و میل فرمان) و اجزای فرعی (بازوهای کنترلی، میله ضدپیچش و استرات‌بار) هستند.
برای اینکه کارکرد سیستم مک فرسون را بهتر درک کنید، مهم است که اجزای تشکیل‌دهنده آن را به‌خوبی بشناسید. هر یک از این اجزا هدف خاصی را دنبال می‌کنند.
این همان مؤلفه‌ای است که به استرات مشهور است. بیشتر استرات‌ها از گاز تحت‌فشار برای جذب ضربه استفاده می‌کنند. در سیستم تعلیق مک فرسون، استرات محلی است که می‌توان از طریق آن زاویه کستر و کمبر (زوایای چرخ) را تنظیم کرد. با کمک‌فنر قابل‌تنظیم، حتی می‌توان میزان ضریب میرایی (میزان جذب نوسانات) را نیز تنظیم کرد.
فنر لول‌ها به جذب نیروی وارده از دست‌اندازهای جاده کمک می‌کنند. این نوع فنر، زمانی که تحت فشار و تنش قرار گیرد، دچار تنش پیچشی می‌شود. ویژگی‌های یک فنر لول به مدول یانگ و مدول برشی وابسته است. این فنر نیروی عرضی را به وسیله طبق به شاسی منتقل می‌کند.
سیستم تعلیق مک فرسون فقط از بازوی کنترل در قسمت پایین استفاده می‌کند. دربارهٔ نحوه عملکرد و شکل ظاهری این بازو در بالا مطالبی بیان شد؛ به‌طور کلی، این مؤلفه به حفظ تعادل و پایداری خودرو و عدم حرکت چرخ‌ها در جهات مختلف کمک می‌کند.
میل فرمان جهت هدایت چرخ‌های جلو تعبیه شده‌است. یکی از مهم‌ترین مزایای سیستم مک‌فرسون، وجود دامنه وسیعی از زاویه‌های فرمان است که باعث می‌شود مک فرسون یک سیستم تعلیق مناسب برای دریفت و رانندگی در پیست‌های اتومبیل‌رانی باشد.
اگرچه سیستم مک فرسون دارای یک طراحی پایه است، اما برای رفع نیازهای مختلف برخی تغییرات در طی سال‌ها روی آن اعمال شده‌اند. این تغییرات باعث طراحی و ساخت اجزای فرعی به شرح زیر شده‌اند:
سیستم تعلیق مک فرسون همیشه دارای بازوی کنترل پایینی بود (بازوی کنترل بالایی باعث می‌شود سیستم تعلیق جناغی ایجاد شود)؛ اما شکل بازوی کنترلی ممکن است متفاوت باشد. بیشتر بازوهای کنترلی به شکل «A» و «L» هستند. سازندگان تمایل دارند یکی از دو شکل را بسته به سایر ویژگی‌های طراحی خودرو انتخاب کنند.
یکی از مهم‌ترین مزایای سیستم مک فرسون این است که به چرخ‌های جلو اجازه حرکت مستقل از یکدیگر را می‌دهد؛ اما داشتن اتصال محکم بین دو چرخ می‌تواند یک مزیت بالقوه باشد. یک میله ضدپیچش، دو طرف سیستم تعلیق جلو را به هم متصل می‌کند (چپ و راست). این میله به ایجاد ثبات و جلوگیری از چرخش بدنه خودرو کمک می‌کند. بسیاری از وسایل نقلیه که از سیستم مک فرسون استفاده می‌کنند، دارای میله ضدپیچش هستند.
استرات‌بار اساساً کاری شبیه به میله ضدپیچش را انجام می‌دهد؛ با این تفاوت که در بالای استرات‌ها نصب می‌شود. (قسمت‌های بالایی دو کمک‌فنر را به یکدیگر متصل می‌کند) یکی از ویژگی‌های مهم در این استرات‌بار این است که می‌توان این قطعه را زیر کاپوت تعبیه کرد. برخی از خودروها مانند «فورد ماستنگ بولت» دارای استرات‌بار هستند.
این سامانه از دو بازوی اصلی بهره می‌برد. بازوی کنترل که یک نقطه نصب را برای محور چرخ فراهم می‌کند؛ و از یک بازوی مرکزی که قسمت داخلی آن بالا و پایین می‌شود بهره می‌برد. بازوی مرکزی این خودرو وظیفه اصلی ضربه‌گیری را بر عهده دارد که فنر پیچشی هم به دور آن قرار دارد. بازوی مرکزی از بدنه خودرو تا محور طول دارد.
سیستم تعلیق مک فرسون خودرو چیست؟
مک فرسون یک سیستم تعلیق مستقل است که تقریباً توسط همه سازندگان خودرو در تمام جهان برای چرخ‌های جلو استفاده می‌شود. این سیستم بر اساس یک طرح اولیه مثلثی طراحی شده‌است که دارای دو قسمت به نام‌های بازوی کنترل (طَبَق) و میله شعاع (بازوی گشتاور یا استرات یا همان کمک‌فنر) است.
این دو قسمت ساختار مثلثی‌شکل را در برابر شاسی ماشین تشکیل می‌دهند که معمولاً در پایین سیستم تعلیق قرار دارند. امروزه این دو قسمت در یک بازوی کنترل بسیار بزرگ‌تر همراه با یک میله تثبیت‌کننده که شاسی و سیستم تعلیق را به هم متصل می‌کند، ساده‌سازی شده‌اند. این ساده‌سازی باعث شده‌است تا تعمیر و نگه‌داری سیستم تعلیق مک فرسون نسبت به سیستم‌های دیگر کم هزینه‌تر باشد.
با توجه به اینکه میله شعاع به‌تنهایی نمی‌تواند پایداری خودرو را تضمین کند و چرخ‌ها تمایل به حرکت در جهت‌های مختلف دارند، بازوی کنترل به عنوان یک مؤلفه تقویت‌کننده به ساختار تعلیق اضافه می‌شود. درواقع، این مؤلفه از ناپایداری چرخ جلوگیری می‌کند.
بازوی کنترل به شکل «A» است که از یک طرف به توپی چرخ و از طرف دیگر به شاسی متصل است؛ هم‌چنین میله شعاع نیز از پایین به توپی چرخ و از بالا به بدنه خودرو وصل است. ناگفته نماند که فنر و کمک فنرها نیز روی میله شعاع سوار هستند. به این ترتیب، سیستم مک فرسون یک ساختار ثابت سه‌نقطه‌ای برای چرخ ایجاد می‌کند.
در طی سال‌ها تحولات زیادی در نمونه اولیه مک فرسون ایجاد شده‌است؛ از طرح‌های اولیه که از میله موج‌گیر به عنوان میله شعاع استفاده می‌شد، گرفته تا ایده‌های فعلی که این دو را به کلی از هم جدا کرده‌اند. در حال حاضر، برخی از اتومبیل‌ها به جای ترکیب بازوی کنترل و میله شعاع از سیستم جناغی استفاده می‌کنند.