سیستم تعلیق خودرو یکی از مهم‌ترین بخش‌ها برای ایجاد راحتی، ایمنی و پایداری در رانندگی محسوب می‌شود. وظیفه اصلی این سیستم، جذب ضربه‌ها و تکان‌هایی است که در اثر عبور خودرو از ناهمواری‌های جاده ایجاد می‌شوند. در میان اجزای مختلف سیستم تعلیق، فنرها نقش اساسی دارند و انواع گوناگونی از آن‌ها در خودروها به کار می‌رود؛ مانند فنرهای مارپیچی، بادی، پیچشی و تخت. یکی از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین انواع فنرها، فنر تخت یا برگ‌فنر (Leaf Spring) است که همچنان در بسیاری از خودروهای سنگین و نیمه‌سنگین مورد استفاده قرار می‌گیرد.
در ادامه با تیگارد مگ همراه باشید.
تعریف فنر تخت
فنر تخت یا برگ‌فنر مجموعه‌ای از چندین تیغه فلزی باریک و کشیده است که روی یکدیگر قرار گرفته و به صورت قوسی شکل بسته می‌شوند. این تیغه‌ها معمولاً از فولاد فنر ساخته می‌شوند و به دلیل شکل خاص خود، توانایی بالایی در تحمل بارهای سنگین و جذب ضربه دارند. به طور ساده، می‌توان گفت این فنر نوعی فنر انعطاف‌پذیر و مقاوم است که در عین جذب نیروهای وارده از سطح جاده، وزن خودرو را نیز تحمل می‌کند.
تاریخچه و تکامل برگ‌فنر
استفاده از این فنر به صدها سال قبل بازمی‌گردد. در قرون وسطی، کالسکه‌ها برای کاهش تکان‌ها و راحتی بیشتر سرنشینان از سازوکاری مشابه برگ‌فنر استفاده می‌کردند. با آغاز صنعت خودروسازی در قرن نوزدهم، فنر تخت به سرعت به عنوان یک راهکار مطمئن برای سیستم تعلیق خودروها مورد توجه قرار گرفت. اگرچه امروزه در خودروهای سواری سبک بیشتر از فنرهای مارپیچی استفاده می‌شود، اما برگ‌فنر همچنان به دلیل استحکام بالا در کامیون‌ها، اتوبوس‌ها و وانت‌ها کاربرد گسترده‌ای دارد.
ساختار برگ‌فنر
یک فنر تخت معمولاً از اجزای زیر تشکیل می‌شود:
- تیغه‌ها (برگ‌ها)
هر فنر تخت از چندین تیغه فولادی تشکیل می‌شود که طول آن‌ها متفاوت است. بلندترین تیغه که «برگ اصلی» نام دارد، در بالا قرار گرفته و سایر برگ‌ها به ترتیب کوتاه‌تر بوده و زیر آن قرار می‌گیرند. - بست‌ها و تسمه‌ها
برای نگه داشتن تیغه‌ها روی یکدیگر از بست‌ها و تسمه‌های فلزی استفاده می‌شود تا مجموعه فنر یکپارچه عمل کند. - پین مرکزی (Center Bolt)
پینی که تمام تیغه‌ها را در مرکز به یکدیگر متصل می‌کند و باعث می‌شود در هنگام فشار، برگ‌ها از جای خود خارج نشوند. - بوش‌ها
در دو انتهای برگ اصلی معمولاً بوش‌های فلزی یا لاستیکی تعبیه می‌شود تا امکان اتصال به شاسی خودرو فراهم شود و از انتقال مستقیم ضربه جلوگیری گردد.
عملکرد فنر تخت
هنگامی که خودرو بر روی دست‌انداز یا ناهمواری حرکت می‌کند، نیرو به چرخ‌ها منتقل شده و سپس به سیستم تعلیق می‌رسد. فنر تخت به دلیل خاصیت الاستیک خود، تغییر شکل داده و این نیرو را جذب می‌کند. پس از عبور از مانع، فنر دوباره به حالت اولیه بازمی‌گردد. وجود چندین تیغه در کنار هم باعث می‌شود نیرو به صورت تدریجی و یکنواخت توزیع شود. این ویژگی، این قطعه را برای خودروهایی که بار سنگین حمل می‌کنند بسیار مناسب ساخته است.
انواع فنر تخت
بر اساس شکل و نحوه طراحی، برگ‌فنرها به چند نوع تقسیم می‌شوند:
- نیمه بیضوی (Semi-Elliptical Leaf Spring)
رایج‌ترین نوع برگ‌فنر است که به شکل نیم‌دایره یا قوس ملایم ساخته می‌شود. در بیشتر خودروهای سنگین از این نوع استفاده می‌شود. - سه‌چهارم بیضوی
این نوع کمتر مورد استفاده قرار می‌گیرد و معمولاً در خودروهای خاص یا قدیمی دیده می‌شود. - بیضوی کامل
از ترکیب دو نیم‌بیضی تشکیل شده و در دو سمت به شاسی متصل می‌شود. این مدل در برخی خودروهای کلاسیک به کار می‌رفته است. - کانتی‌لِوِر (Cantilever)
در این نوع، برگ‌ها به یک سمت شاسی متصل شده و سمت دیگر آزاد است. بیشتر در تجهیزات خاص و ماشین‌آلات صنعتی کاربرد دارد.
مزایای استفاده از برگ‌فنر
- ظرفیت بالای تحمل بار
این قطعات به دلیل ساختار چند لایه‌ای، توان تحمل بارهای سنگین را دارند. - سادگی و استحکام
طراحی آن‌ها ساده بوده و در عین حال بسیار مقاوم در برابر شکستگی یا تغییر شکل دائم هستند. - هزینه نگهداری پایین
فنرهای تخت در مقایسه با فنرهای بادی یا مارپیچی، نیاز به تعمیرات پیچیده ندارند. - ترکیب فنر و بازو
فنر تخت علاوه بر نقش فنری، وظیفه نگهداری موقعیت محوری چرخ را نیز بر عهده دارد.
معایب برگ‌فنر
- وزن بالا
به دلیل استفاده از تیغه‌های فولادی متعدد، برگ‌فنر نسبتاً سنگین است. - راحتی کمتر
جذب ضربه در برگ‌فنر به اندازه فنرهای مارپیچی نرم و روان نیست و سرنشینان تکان بیشتری حس می‌کنند. - فرسایش سریع‌تر بوش‌ها
بوش‌های دو سر برگ‌فنر تحت فشار مداوم قرار دارند و ممکن است سریع‌تر دچار خرابی شوند. - محدودیت در طراحی خودروهای مدرن
به دلیل نیاز به فضای زیاد و وزن بالا، استفاده از این قطعه در خودروهای سواری جدید کمتر رایج است.
کاربرد برگ‌فنر در خودروها
امروزه برگ‌فنر عمدتاً در خودروهایی به کار می‌رود که نیاز به تحمل بار زیاد دارند. برخی از این موارد عبارت‌اند از:
- کامیون‌ها و تریلی‌ها
- اتوبوس‌ها
- وانت‌بارها
- برخی خودروهای نظامی و آفرود سنگین
در این وسایل نقلیه، استحکام و توانایی تحمل بار اهمیت بیشتری نسبت به راحتی رانندگی دارد، بنابراین برگ‌فنر همچنان انتخابی منطقی است.
نگهداری و تعمیر برگ‌فنر
برای افزایش طول عمر برگ‌فنر، باید به نکات زیر توجه کرد:
- بازرسی منظم برای بررسی ترک یا شکستگی تیغه‌ها
- تعویض بوش‌ها در صورت مشاهده خرابی یا صدای غیرعادی
- گریس‌کاری و روانکاری برای جلوگیری از ساییدگی بین تیغه‌ها
- جلوگیری از بار بیش از حد که باعث کاهش عمر مفید فنر می‌شود
جمع‌بندی
فنر تخت یا برگ‌فنر یکی از قدیمی‌ترین و مقاوم‌ترین انواع فنرها در سیستم تعلیق خودرو است. این فنر با ساختار چندلایه‌ای خود، توان تحمل بارهای سنگین را دارد و به همین دلیل در خودروهای سنگین و نیمه‌سنگین به طور گسترده استفاده می‌شود. هرچند معایبی مانند وزن بالا و راحتی کمتر دارد، اما به دلیل استحکام، سادگی و هزینه نگهداری پایین، همچنان جزو پرکاربردترین اجزای سیستم تعلیق محسوب می‌شود. در آینده نیز با استفاده از مواد جدید و فناوری‌های نوین، برگ‌فنرها می‌توانند کارایی بیشتری پیدا کنند و همچنان بخشی جدایی‌ناپذیر از صنعت حمل‌ونقل باقی بمانند.
