برای بررسی دقیق تفاوت انواع کمک‌فنرهای موجود، ابتدا به‌صورت ساده وظایف فنر و کمک‌فنر را توضیح می‌دهیم.
وظیفه فنر Coil Spring چیست؟
وظیفه اصلی فنر، جذب ضربات واردشده به چرخ‌هاست. با وارد شدن ضربه، فنر شروع به نوسان میکند و این نوسان، مشابه حرکت توپ بسکتبال پس از برخورد با زمین، ادامه پیدا میکند. به بیان دقیق‌تر، انرژی جنبشی ناشی از ضربه به انرژی نوسانی تبدیل میشود. این نوسانات تا زمانی که انرژی آن‌ها مستهلک نشود، ادامه خواهند داشت.
وظیفه کمک‌فنر Shock Absorber چیست؟
اگر خودرو به کمک‌فنر مجهز نباشد، پس از وارد شدن ضربه، فنر آن را به حرکت نوسانی تبدیل میکند و خودرو برای مدتی به سمت بالا و پایین حرکت خواهد کرد. وظیفه کمک‌فنر، مستهلک کردن سریع این نوسانات است. همان‌طور که در قوانین فیزیک می‌دانیم، انرژی نه به وجود می‌آید و نه از بین می‌رود؛ بنابراین کمک‌فنر انرژی نوسانی را به انرژی حرارتی تبدیل میکند.
ساختار یک کمک‌فنر ساده چگونه است؟
یک کمک‌فنر ساده از دو تیوب داخلی و خارجی تشکیل شده است.
با وارد شدن ضربه به خودرو، فنر ضربه را جذب کرده و آن را به حرکت نوسانی تبدیل میکند. کمک‌فنر وظیفه دارد این حرکت نوسانی را به گرما تبدیل کند. در این فرآیند، پیستون داخل تیوب داخلی (محفظه فشار) به سمت پایین حرکت میکند و روغن موجود در این محفظه، از طریق چند سوراخ کوچک وارد تیوب خارجی (محفظه ذخیره) میشود. به این ترتیب، انرژی جنبشی به انرژی اصطکاکی و حرارت تبدیل میشود. ساختار کمک‌فنر به‌گونه‌ای طراحی شده است که هنگام انقباض، پیستون بتواند با مقاومت کمتری به سمت پایین حرکت کند. برای این منظور از سوپاپ‌های بزرگ‌تر (سوراخ‌های بزرگ‌تر) استفاده میشود. در مقابل، هنگام انبساط و حرکت پیستون به سمت بالا، عبور روغن از سوراخ‌های کوچک‌تر با مقاومت بیشتری انجام می‌گیرد. دلیل این طراحی آن است که مجموعه فنر و کمک‌فنر هنگام وارد شدن ضربه، واکنش سریعی نشان دهد و کمک‌فنر مانع حرکت اولیه نشود؛ اما هنگام بازگشت، عبور روغن از مجراهای کوچک‌تر باعث تبدیل انرژی جنبشی به حرارت شده و سرعت برگشت کمک‌فنر را کاهش میدهد.
در این فرآیند و با گرم شدن روغن، دو مشکل اساسی به وجود می‌آید.
- با افزایش دمای روغن، ویسکوزیته آن کاهش پیدا میکند. در نتیجه، روغن با سهولت بیشتری بین دو محفظه جریان می‌یابد و کمک‌فنر بخشی از عملکرد خود را از دست میدهد.
- هنگامی که کمک‌فنر با سرعت زیاد فشرده و باز میشود، پدیده کاویتاسیون در اثر تبخیر روغن تحت فشار منفی رخ میدهد. این پدیده باعث وارد شدن ضربه به بدنه پیستون میشود و هم‌زمان با کاهش ویسکوزیته روغن، بازدهی کمک‌فنر نیز افت میکند.
کمک فنر نیترو گاز
در کمک‌فنرهای Nitro Gas، تمام اصولی که تا اینجا توضیح دادیم برقرار است. تفاوت اصلی این سیستم در استفاده از گاز تحت فشار در محفظه بیرونی برای مقابله با کاویتاسیون روغن است؛ این طراحی احتمال وقوع کاویتاسیون را کاهش میدهد.
گاز نیتروژن در کنار روغن، راهکار بسیار مؤثری برای مقابله با کاویتاسیون است. به همین دلیل، امروزه شرکت‌های زیادی در ساخت کمک‌فنرهای خود از گاز نیتروژن استفاده می‌کنند.
قطر پیستون در کمک‌فنرهای Nitro Gas برابر با 35 میلیمتر است. در این سیستم، روغن محبوس در دو محفظه وظیفه انتقال حرارت به بیرون را بر عهده دارد. یکی از محدودیت‌های این طراحی، اشغال فضای قابل‌توجهی از کمک‌فنر توسط گاز نیتروژن است. در بخش‌هایی که گاز نیتروژن حضور دارد، انتقال حرارت به‌خوبی انجام نمی‌شود؛ در نتیجه، هنگام کار تحت فشار بالا، دمای روغن افزایش می‌یابد و عملکرد لازم را نخواهد داشت.
کمک فنر فوم سل
کمک Foam Cell برای از بین بردن مشکل بالا تغییراتی ایجاد کرده است. به طور کلی این کمک فنر مشابه با نیترو گس می باشد با این تفاوت که از یک فوم در تیوب بیرونی استفاده میکند که سبب میشود فضای گاز نیتروژن بسیار کمتر شود وروغن فضای بیشتری برای حرکت داشته باشد.این فوم ها درون خود بسته های بسیاری از گاز نیتروژن رادر خود جای میدهند که اجازه میدهد روغن در فضای بیرونی مطابق عکس قوطه ور شود.
در این سیستم، فضای بیشتری به روغن اختصاص داده شده و انتقال حرارت از طریق آن با کارایی بالاتری انجام میشود. همچنین، کاهش سطح تماس روغن و گاز، احتمال کاویتاسیون و تشکیل حباب در روغن را کمتر میکند. کمک‌فنرهای Foam Cell در محیط‌های گرم و استفاده‌های طولانی‌مدت در مسیرهای سنگین آفرود، عملکرد بهتری دارند.
در کمک‌فنر Foam Cell، قطر پیستون 40 میلیمتر است؛ بنابراین در مقایسه با مدل Nitro Gas، هم قطر پیستون و هم طول آن بیشتر است.
کمک فنر فوم سل پرو
کمک‌فنر Foam Cell Pro از قطر و طول بیشتری برخوردار است، اما دقیقاً از همان فناوری Foam Cell استفاده میکند. افزایش ابعاد باعث میشود حجم روغن بیشتر شود و ظرفیت خنک‌کاری و تحمل حرارتی آن به میزان قابل‌توجهی افزایش پیدا کند. این مدل محصولی تخصصی برای انواع آفرودهای طولانی‌مدت در هوای گرم است.
برای مشاهده ویدیو، روی لینک کلیک کنید.
در نهایت، انتخاب کمک‌فنر مناسب به نوع استفاده و انتظاری که از خودرو دارید بستگی دارد. اگر بیشتر در شهر رانندگی می‌کنید و آخر هفته‌ها برای مدت محدودی وارد جاده‌های خاکی می‌شوید، Nitro Gas گزینه مناسبی برای شماست.
اگر در مناطق گرم رانندگی می‌کنید، ساعت‌های طولانی در مسیرهای صعب‌العبور حضور دارید و خودرو را تحت فشار زیادی قرار می‌دهید، کمک‌فنر Foam Cell انتخاب مناسب‌تری است.
اگر یک آفرودباز حرفه‌ای هستید، خودرو را تحت بالاترین فشارهای کاری قرار می‌دهید و به شرکت در مسابقات و عبور از مسیرهای خاص علاقه دارید، از Foam Cell Pro استفاده کنید.
برای مطالعه مطلب تکمیملی این مطلب را نیز مطالعه کنید.