شاسی فقراتی ، یک شاسی مناسب برای هر نوع کاربری

قبل از اینکه بحث شاسی ستون فقراتی را ادامه دهیم ابتدا بهتر است با تعریف شاسی بهتر آشنا شویم .
[align=center]

لفظ شاسی به صورت معمول به عنوان اسکلت بندی یک حجم سه بعدی اطلاق میشود.
وظایف شاسی در حقیقت تحمل جرم.تنش.انسجام و ارتباط قطعات مختلف در یک جسم سه بعدی و در جهت ایجاد استحکام در جسم مورد نظر جهت انجام وظایف محوله به بهترین وجه ممکن میباشد.
در مورد خودرو منظور از لفظ شاسی صرفا" قسمتی نیست که به تنهائی فقط وظیفه تحمل وزن و ارتباط دادن بخشهای مختلف خودرو را ایفا میکند.در یک خودرو به مجموعه قسمتهائی که موجب حرکت خودرو و حفظ و نگهداری از کل خودرو و همچنین ارتباط بین این قسمتها را عهده دار هستند " شاسی " اطلاق میشود.به بیان دیگر مجموعه سیستم نگهدارنده بدنه و قطعات به همراه سیستم تعلیق.سیستم انتقال قدرت.موتور.سیستم ترمز.به همراه فرمان شاسی نام دارد و هنگامی که در یک خودرو از لفظ شاسی استفاده میشود منظور کلیه قسمتهای بالا میباشد و وقتی که گفته میشود این خودرو با خودروی دیگر از شاسی مشترک استفاده میکنند منظور این است که از سیستمهای فنی مشترک در این دو خودرو استفاده شده ( به عنوان مثال پژو 405 و سمند هر دو از یک شاسی مشترک استفاده میکنند.از نظر ظاهری این دو خودرو هیچ شباهتی به یکدیگر ندارند ولی از نظر فنی و خصوصیات حرکتی هر دو خودرو یکی بوده و بر روی یک شاسی بنا شده اند )

به صورت یک غلط مصطلح شده در خودرو از سیستم اسکلت بندی بدنه به همراه اتصالات این اسکلت بندی با دیگر قسمتهای فنی خودرو به عنوان شاسی نام برده میشود و در ادامه این مبحث منظور ما از شاسی در حقیقت اسکت بندی بدنه خودرو میباشد و متاسفانه در این بررسی مجبور به استفاده از این غلط مصطلح میباشیم.

شرایط آرمانی:

مثل هر سیستم دیگری در دنیا در مورد شاسی هم یک سری موارد و نسبتهای ایده آل وجود دارد که نزدیک شدن هر چه بیشتر به این موارد موجب بهبود عملکرد شاسی مورد نظر ما و نزدیک شدن به شرایط کاری ایده آل میشود و البته مثل بقیه سیستمهای دنیا تقویت بعضی از این موارد موجب تضعیف موارد دیگر میشود که همیشه هدف رسیدن به یک نقطه تعادل بین این موارد میباشد.

خصوصیات یک شاسی خوب شامل موارد زیر است:
1-تحمل بیشترین میزان وزن و تنش ممکنه ( خصوصا" تنش پیچشی )در شرایط کاری و وزنی تعریف شده
2-کمترین میزان وزن شاسی در برابر بیشترین میزان تحمل تنش و بار
3-کمترین حجم ممکنه
4-سهولت در پیاده سازی سیستم
5-هزینه پائین جهت اجرای سیستم
6-توانائی تغییر فرم در موارد مورد لزوم و در نقاط مشخص جهت ایجاد بالاترین میزان جذب ضربه
7-توانائی حفظ استحکام و عدم تغییر فرم در قسمتهای حیاتی و مورد نیاز سیستم جهت حفظ بالاترین میزان ایمنی
8-مقاومت در برابر خوردگی و تاثیرات شیمیائی و همچنین توانائی کارکرد در رنج گرمائی گسترده.
9-قابلیت تعمیر ساده و بازیابی خصوصیات اولیه
10-انتقال کمترین میزان لرزش و صدا به قسمتهای درونی اتاق

به صورت کلی مشخصات ایده آل مورد انتظار از یک شاسی را برشمردیم .همانطور که مشاهده میکنید بسیاری از این موارد در تضاد با یکدیگرند و همانطور که قبلا" گفته شد هدف طراحان شاسی رسیدن به یک نقطه تعادل بین موارد فوق به صورت بهینه است.

خوب تا اینجا با مفهوم شاسی و هدف از طراحی یک شاسی ایده آل آشنا شدیم . مطمئنا حدس زدید که جمع کردن تمام این خواص در یک شاسی هم امکان پذیر نیست و هم اصلا شاید در بعضی موارد نیاز نباشد . خوب قبل از ما مهندسینی دیگری هم روی این کره ی خاکی به این نتیجه رسیدند و به همین دلیل سعی کردند تا در هر نوع خودرو فقط خصوصیات مورد نظر خودشان را که برای آن خودرو حیاتی به نظر می رسید در شاسی لحاظ کنند . مثلا خودروهای مسابقه ای هرگز به یک شاسی با قابلیت تحمل باز زیاد نیاز ندارد و همین طور در خودروهای عمومی شهری مثل اتوبوس های درون شهری شاید هرگز کسی به این مسئله فکر نکند که اگر خودرو واژگون شد آیا شاسی تحمل وزن را از قسمت سقف دارد یا خیر ! از همینجا بود که دست به کار شدند و انواع مختلفی از شاسی ها را تولید کردند . به هر شاسی بر اساس شکل ظاهری و یا مواد به کار رفته در آن اسمی تعلق گرفت که البته این اسم بعدها با گسترش صنایع خودرو به نامی عام برای آن دسته از شاسی ها که خواصی مشابه نمونه ی اولیه داشتند اطلاق شد .
برای آشنایی بیشتر نام و توضیح مختصری از انواع شاسی را قرار می دهم :

بخش اول شاسی نردبانی

در بخش قبلی به صورت کلی تعاریف شاسی و حالتهای بهینه برای طراحی یک شاسی بیان شد.در این قسمت به بررسی شاسی نردبانی که یکی از اولین گونه های شاسی میباشد خواهیم پرداخت.

به صورت کلی شاسی به دوگونه مستقل و سرخود یا یکپارچه با اتاق طبقه بندی میشود.
شاسی های مستقل به صورت یک قطعه مجزا طراحی و ساخته میشوند و اتاق و موتور و گیربکس به همراه مابقی سیستمهای فنی به صورت جدا جدا به این شاسی متصل و محکم میشوند.این نوع از شاسی از گونه های بسیار قدیمی شاسی بوده و امروزه تقریبا" 99% خودرو ها از شاسی های غیر مستقل استفاده میکنند و استفاده از شاسی های مستقل بسیار محدود و معدود شده است.شاسی های مستقل در ابتدای امر از چوب ( جهت استفاده در گاری ها و درشکه ها ) و در تعدادی از خودروهای اولیه استفاده شد.همچنین برخی گونه های امروزی خودروهای دست ساز انگلیسی در برخی از بخشهای شاسی خود هنوز هم بعنوان سمبلی از اصالت از چوب استفاده میکنند! ( نظیر موریس مورگان ).
بعدها استفاده از آهن و فولاد در ساخت شاسی های مستقل باب شد و تا به امروز هم شاسی های مستقل عموما" از جنس فولاد میباشند.

شاسی نردبانی ( Ladder chassis ) یکی از اولین گونه های شاسی است. دلیل استفاده از لفظ نردبانی در این نوع از شاسی فرم ساخت کلی شاسی میباشد که شبیه به یک نردبان با دو تیرک طولی و تعدادی تیرک عرضی جهت تقویت و اتصال تیرکهای طولی شاسی میباشد.
امروزه این نوع شاسی را در اکثر خودروهای تجاری نظیر انواع کامیون.اتوبوس.برخی گونه های وانت و همچنین بعضی از SUV ها میتوانید پیدا کنید.

این نوع شاسی تا قبل از دهه 60 شاسی استاندارد اکثر انواع خودرو سواری نیز بود.همچنین امریکائی ها تا اواخر دهه 70 همچنان از این گونه شاسی جهت خودروهای سواری به وفور استفاده میکردند.

شاسی نردبانی مزایای محدودی نظیر قابلیت تحمل وزن بالا.مقاومت خوب.هزینه ساخت پائین و تکنیک ساخت ساده و غیر پیچیده دارد.همچنین تعمیرات برروی اتاق خودروئی که از این نوع شاسی استفاده میکند به سادگی امکانپذیر بوده و شاسی خصوصیات خود را پس از تصادفات سنگین همچنان حفظ میکند.
معایب این نوع شاسی شامل وزن بالا.حجم اشغال شده زیاد( هم در طول و هم در عرض ).قابلیت کم در جذب ضربه و ارتعاشات طولی به سبب سختی در این شاسی .همچنین سرو صدا و انتقال ارتعاشات در این نوع شاسی بالاست.این نوع شاسی قابلیت تغییر فرم در نقاط حساس در موارد مورد نیاز را ندارد*.ضمنا" مقاومت پیچشی این نوع شاسی کم بوده و باعث عدم بکارگیری آن در خودروهای اسپرتی نیز میشود.

خصوصیات این شاسی به سبب قابلیت تحمل وزن بالا موجب بکارگیری آن در خودروهای تجاری شده است.این شاسی محکم بوده و در یک خودروی تجاری به سبب این قابلیت و همچنین اهمیت پائین فضا و قیمت پائین این شاسی موجب ایده آل بودن این نوع شاسی جهت یک خودروی تجاری میگردد.
برخی از انواع وانت سنگین وزن و همچنین برخی از انواع SUV بزرگ و البته غیر لوکس با قیمت پائین یا شرایط کاری سخت هم هنوز از این نوع شاسی استفاده میکنند.ولی استفاده از این نوع شاسی با توجه به معایب ذکر شده و آسایش بسیار پائین آن در خودروهای سواری سالهاست منسوخ شده . ضمنا" خودروئی که از این نوع شاسی استفاده میکند از ایمنی بسیار پائینی نیز برخوردار است.
در بخش بعدی به بررسی انواع دیگر شاسی خواهیم پرداخت.

*جهت حفظ ایمنی در یک خودرو لازم است که قسمهائی از شاسی مثل بخش جلو و عقب شاسی در هنگام تصادف یا برخوردهای شدید قابلیت تغییر فرم به صورت از پیش تعیین شده و کنترل شده را داشته یاشند. این سبب میشود که مقدار زیادی از ضربه حاصل از تصادف از این طریق جذب و مستهلک شده و به قسمتهای داخلی اتاق و سرنشینان منتقل نشود.بسیاری از خودروهای قدیمی که از بدنه و شاسی های بسیار مستحکم با پروفیلهای قطور استفاده میکردند در حقیقت ارابه های مرگ بودند و ضربه حاصل از یک تصادف در این خودروها عینا" به سرنشینان منتقل و در بسیاری موارد موجب مرگ سرنشینان میشد! تصادف با چنین خودروهائی شبیه به این بود که سرنشین مستقیما" با سرعت به یک مانع برخورد کرده و نیروی بسیار زیادی را در کسری از ثانیه باید تحمل میکرد.شتاب منفی حاصل از این برخورد به حدی بود که در بسیاری از موارد موجب پرتاب شدت سرنشینان به بیرون خودرو میگردید و برخورد با قسمتهای درونی خودرو نیز موجب مرگ جابجای شرنشینان میگشت.در صورت استفاده از کمربند ایمنی در این خودروها فشار وارده به سرنشین در زمان تصادف ابتدا موجب خرد شدن قفسه سینه و استخوانهای گردن و در برخی موارد موجب پاره شدن کمربند ایمنی میگردید! بخش دوم شاسی صفحه ای

گونه بعدی شاسی که در دهه پنجاه میلادی توسط دکتر فردیناند پورشه و تا آنجائی که به خاطر دارم اولین بار برروی خودروی فولکس واگن بیتل معرفی شد شاسی صفحه ای ( LEAF CHASSIS ) بود.
شاسی صفحه ای هم گونه ای پیشرفته تر از شاسی های مستقل نظیر شاسی نردبانی بود که تا حدودی معایب شاسی نردبانی در گونه صفحه ای بهبود یافته بود.
مهمترین حسن این نوع شاسی وزن و حجم اشغال شده کمتر این شاسی نسبت به گونه نردبانی بود.
فرم کلی این شاسی همانند شبکه ای از پروفیلهای کوچک فلزی بود که توسط صفحات فلزی در قسمتهای کف اتاق پوشیده شده بود و تنها فضای محدودی را در قسمت کف خودرو اشغال میکرد.
قابلیت جذب ضربات انقالی از سطح مسیر حرکت در اینگونه از شاسی بهتر از گونه نردبانی بود و سیستم تعلیق در اینگونه از شاسی فضای آزاد و بیشتری جهت حرکت داشت.همچنین فضای مفید و موثر در اتاق به کمک این نوع شاسی بسیار بیشتر شده بود و توانائی پائین آوردن اتاق و نتیجتا" پائین آوردن مرکز ثقل خودرو و نتیجتا" پایداری بیشتر هنگام حرکت به کمک این نوع شاسی میسر میشد.
بزرگترین مشکل این نوع شاسی حساسیت زیاد شاسی نسبت به تنش های پیچشی بود و مقاومت پیچشی این نوع شاسی از گونه نردبانی هم کمتر بود . همچنین توانائی تحمل وزن در اینگونه از شاسی محدود بود و این مانع بزرگی در جهت بکارگیری این شاسی در خودروهای بزرگ و سنگین می گشت.
از این شاسی در خودرو فولکس واگن مدل بیتل ( با آمار تولید بیش از 21 ملیون دستگاه! ) و همچنین انواع قدیمی پورشه نظیر 356 ( و گونه های مختلف آن شامل AوBوSPEED STERوانواع carerra مبتنی بر 356 ) استفاده شد.

از نظر ایمنی سرنشینان این شاسی از گونه نردبانی بهتر بود اما همچنان ایمنی غیر فعال این شاسی پائین بود و توانائی طراحی (انجمن علمی دانشچویی ) نقاط شکست خاص در این گونه شاسی وجود نداشت.همچنین در صورت تصادفات سنگین و وارد آمدن خسارت به این گونه شاسی هزینه تعمیر بالا و بازگرداندن اینگونه از شاسی به مشخصات اولیه کار نسبتا" دشواری بود.

مجموع این نقایص منجر به طراحی و تولید شاسی لوله ای در دهه پنجاه جهت خوروهای اسپرتی آنزمان شد.اولین گونه این شاسی توسط مازراتی و در مدل تیپو 61 که یک خودروی مسابقه ای بود معرفی و به فاصله اندکی گونه ای دیگر از این نوع شاسی توسط مرسدس برای گونه 300SLR ( معروف به گالوینگ یا گلدوینگ ) که ابتدا یک خودروی مسابقه ای بود و بعدها به تولید انبوه رسید معرفی شد.