سیستم تعلیق مک‌فرسون یکی از پرکاربردترین و ساده‌ترین سیستم های تعلیق در خودروهای امروزی است که معمولاً در محور جلوی خودروهای سواری و اقتصادی استفاده می‌شود. این سیستم در دهه ۱۹۴۰ میلادی توسط مهندس آمریکایی، اِرل استیل مک‌فرسون، طراحی شد و به دلیل ساختار ساده، کاهش هزینه تولید و نیاز به فضای کم‌تر، به یکی از محبوب‌ترین گزینه‌ها برای سازندگان خودرو تبدیل شد. سیستم مک‌فرسون به‌طور گسترده در خودروهای کوچک و متوسط به‌ویژه با دیفرانسیل جلو استفاده می‌شود. این سیستم با فراهم‌آوردن تعادلی بین راحتی و کنترل، امکان تجربه رانندگی بهتری را برای کاربران فراهم می‌کند و به همین دلیل در خودروهای اقتصادی و شهری بسیار پرطرفدار است. ما در درایوتک، به معرفی تاریخچه، اجزا، نحوه عملکرد، مزایا و معایب این سیستم و خودروهای بهره‌مند از آن خواهیم پرداخت.
تاریخچه سیستم تعلیق مک‌فرسون
اِرل استیل مک فرسون که در دهه ۱۹۴۰ میلادی در شرکت جنرال موتورز فعالیت می‌کرد، به‌دنبال یافتن راه‌حل‌هایی بود که هزینه‌های تولید خودرو را کاهش دهد. پس از جنگ جهانی دوم، بازار نیازمند خودروهای مقرون به صرفه بود و مک‌فرسون سیستمی را طراحی کرد که ضمن استفاده از قطعات کم‌تر، می‌توانست به تولید خودرویی ارزان‌تر منجر شود. هرچند جنرال موتورز در آن زمان از این طرح استفاده نکرد، اما مک‌فرسون بعدها این ایده را به شرکت فورد برد. نتیجه این همکاری، استفاده از سیستم تعلیق مک‌فرسون در مدل‌هایی مانند فورد وردت ۱۹۴۹، فورد کنسول و فورد زپیر بود. این سیستم از آن زمان تاکنون با توجه به ساده‌سازی روند تولید و کاهش هزینه‌ها، در خودروهای بسیاری به کار گرفته شده و به یکی از مهم‌ترین سیستم‌های تعلیق تبدیل شده است.
اجزای اصلی سیستم تعلیق مک‌فرسون
سیستم تعلیق مک‌فرسون از چندین جزء اصلی تشکیل شده است که هرکدام نقش مهمی در پایداری و کنترل خودرو دارند:
- کمک‌فنر (Shock Absorber): کمک‌فنر یا استرات به‌عنوان یک تکیه‌گاه عمودی برای چرخ‌ها عمل می‌کند و در عین حال وظیفه جذب ضربات و نوسانات جاده را دارد. این قطعه با استفاده از گاز تحت‌فشار، از انتقال ضربات جاده به بدنه خودرو جلوگیری می‌کند و ثبات بیشتری به خودرو می‌بخشد.
- فنر لول (Coil Spring): فنر لول یکی از اجزای مهم در سیستم مک‌فرسون است که با جذب ضربات و فشارهای ناشی از جاده، کمک می‌کند تا خودرو تعادل خود را حفظ کند. این فنرها با فشرده شدن در برابر فشارهای عمودی، به جذب نیروهای وارده کمک کرده و نیروهای عرضی را به شاسی منتقل می‌کنند.
- بازوهای کنترل یا طبق پایین (Lower Control Arms): این بازوها که در پایین سیستم تعلیق قرار دارند، وظیفه کنترل حرکت چرخ‌ها در جهات مختلف را دارند. این بازوها با محدود کردن حرکات عرضی و طولی، به حفظ تعادل و پایداری خودرو کمک می‌کنند.
- میل فرمان (Steering Linkage): میل فرمان، زاویه چرخ‌ها را در هنگام چرخش تنظیم می‌کند. این قطعه با انتقال حرکات فرمان به چرخ‌ها، امکان چرخش و کنترل دقیق‌تر خودرو را فراهم می‌کند و نقش مهمی در هندلینگ خودرو دارد.
اجزای فرعی سیستم تعلیق مک‌فرسون
علاوه بر اجزای اصلی، سیستم مک‌فرسون دارای اجزای فرعی دیگری نیز است که به بهبود عملکرد و افزایش پایداری خودرو کمک می‌کنند:
- بازوهای کنترلی (Control Arms): بازوهای کنترلی در سیستم مک فرسون، معمولاً به‌صورت “A” یا “L” طراحی می‌شوند و به حفظ تعادل و پایداری چرخ‌ها در زمان حرکت کمک می‌کنند. این بازوها به‌ویژه در زمان پیچیدن و تغییر جهت، نقش اساسی در حفظ تعادل خودرو ایفا می‌کنند.
- میله ضدپیچش (Sway Bar): میله ضدپیچش یا پایدارکننده برای جلوگیری از چرخش بیش از حد بدنه خودرو در پیچ‌ها و بهبود پایداری جانبی استفاده می‌شود. این میله با اتصال دو طرف سیستم تعلیق جلو به هم، حرکات جانبی خودرو را کاهش داده و تجربه رانندگی ایمن‌تری را فراهم می‌کند.
- استرات‌بار (Strut Tower Brace): استرات‌بار یک میله فلزی است که دو طرف سیستم تعلیق را به یکدیگر متصل می‌کند و به کاهش لرزش‌ها و افزایش پایداری سازه کمک می‌کند. این قطعه باعث تقویت ساختار بالایی خودرو می‌شود و در خودروهای اسپرت یا پرقدرت کاربرد بیشتری دارد.
نحوه عملکرد سیستم تعلیق مک‌فرسون
سیستم تعلیق مک‌فرسون با استفاده از کمک‌فنر و فنر لول، ضربات و نوسانات وارد شده از جاده را جذب کرده و باعث حفظ تعادل و پایداری خودرو می‌شود. عملکرد این سیستم به این صورت است:
- زمانی که چرخ به دست‌انداز یا مانعی برخورد می‌کند، بازوی کنترلی پایینی به سمت بالا حرکت می‌کند و ضربه را به کمک‌فنر و فنر لول منتقل می‌کند.
- فنر لول فشرده شده و انرژی جنبشی را به انرژی پتانسیل تبدیل می‌کند. این کار به جلوگیری از پرش و لرزش خودرو کمک می‌کند.
- کمک‌فنر ارتعاشات ناشی از ضربه را جذب کرده و از انتقال آن‌ها به بدنه جلوگیری می‌کند.
- به دلیل ساختار ساده و اتصال مستقیم به شاسی، خودرو در مسیر مستقیم پایدارتر حرکت کرده و باعث ایجاد رانندگی راحت‌تر می‌شود.
مزایای سیستم تعلیق مک‌فرسون
سیستم مک‌فرسون به‌دلیل ساختار ساده و ویژگی‌های منحصربه‌فرد، مزایای متعددی دارد:
- سادگی طراحی و کاهش هزینه: سیستم مک فرسون به‌دلیل طراحی ساده و نیاز به قطعات کم‌تر، هزینه‌های تولید و نگهداری پایین‌تری دارد. این ویژگی باعث شده تا بسیاری از خودروسازان به‌ویژه در خودروهای اقتصادی، از این سیستم استفاده کنند.
- ابعاد کوچک و کمترین فضای اشغالی: ساختار ساده سیستم مک فرسون باعث شده که فضای کمتری از خودرو اشغال شود و به‌ویژه برای خودروهایی که فضای موتور کمی دارند، انتخاب مناسبی باشد. این ویژگی به کاهش وزن کلی خودرو نیز کمک می‌کند.
- کاهش وزن: سیستم مک‌فرسون به‌نسبت سبک‌تر از سیستم‌های تعلیق چنداتصالی است. این کاهش وزن نه‌تنها مصرف سوخت خودرو را بهبود می‌بخشد، بلکه به کاهش هزینه‌های تولید نیز کمک می‌کند.
- پایداری در حرکت: طراحی کمک‌فنرها و فنرهای لول به‌گونه‌ای است که خودرو در مسیر مستقیم به‌خوبی پایدار می‌ماند. این ویژگی باعث می‌شود رانندگی به‌ویژه در جاده‌های صاف، راحت و ایمن‌تر باشد.
معایب سیستم تعلیق مک‌فرسون
علی‌رغم مزایای متعددی که سیستم مک‌فرسون دارد، برخی معایب نیز در این سیستم وجود دارد که باید در نظر گرفته شوند:
- انتقال لرزش‌ها و ضربات ناخواسته به بدنه: به دلیل سادگی ساخت و مکانیزم بسته‌شدن پیچ و مهره به بدنه، سیستم مک‌فرسون قادر به کاهش کامل لرزش‌ها و ضربات نیست. این ویژگی ممکن است در شرایط جاده‌ای ناهموار باعث انتقال ضربات به سرنشینان شود.
- محدودیت حرکت عمودی چرخ‌ها: این سیستم به‌ویژه در مسیرهای ناهموار، با محدودیت حرکت عمودی چرخ‌ها مواجه است که می‌تواند موجب کاهش کیفیت سواری و تأثیر منفی بر هندلینگ خودرو شود.
- هندلینگ ضعیف‌تر نسبت به سیستم‌های پیشرفته: سیستم مک‌فرسون در مقایسه با سیستم‌های پیشرفته‌تری مانند تعلیق چنداتصالی و دوبل جناغی، عملکرد ضعیف‌تری دارد. این محدودیت باعث می‌شود که در پیچ‌های تند و سرعت‌های بالا، خودرو پایداری کمتری داشته باشد.
خودروهایی که از سیستم تعلیق مک‌فرسون استفاده می‌کنند
سیستم مک‌فرسون به‌دلیل مزایای اقتصادی و کاربردی که دارد، در بسیاری از خودروها به کار گرفته می‌شود. از جمله خودروهایی که از این سیستم بهره می‌برند، می‌توان به خودروهای ایرانی مانند پراید، انواع پژو (مانند پژو ۲۰۶ و پژو ۴۰۵) و سمند اشاره کرد. همچنین، در سطح بین‌المللی، خودروهایی نظیر تویوتا یاریس، نیسان سانی و هوندا سیویک نیز از سیستم تعلیق مک‌فرسون استفاده می‌کنند. این خودروها به دلیل ترکیب خوبی از راحتی و قیمت مناسب، محبوبیت بالایی در بازار دارند و به‌عنوان گزینه های ایده‌آل برای خانواده‌ها و کاربران شهری شناخته می‌شوند.
جمع بندی
در نهایت، سیستم تعلیق مک‌فرسون به‌عنوان یکی از سیستم‌های تعلیق کلیدی در صنعت خودروسازی، به‌دلیل طراحی ساده و کاربردی‌اش، در بسیاری از خودروهای سواری و اقتصادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. این سیستم با ارائه تعادل مناسب بین راحتی و کنترل، همچنان جایگاه خود را در بازار خودرو حفظ کرده و با پیشرفت‌های روزافزون تکنولوژی، به توسعه و بهبود عملکرد خود ادامه می‌دهد.
