محور ترجحي

الاستبدال

من جهة ثانية، ورغم أنّ تغيّر الكامبر يقلّ مع تعليق حزمة آي المزدوجة، فإنّ نظام تعليق الذراع المزدوج (A-arm) يُقيّد حركة العجلة ضمن حركة أقرب إلى حركة متوازي الأضلاع، مما يزيد من تقليل تغيّرات الكامبر طوال مسار حركة التعليق.

حزمة آي المزدوجة (Twin I-Beam)

علاوةً على ذلك، واستعملت سيارة السباق الرياضية لوتس إليفن، السلسلة الأولى لعام 1956، تعليقًا أماميًا بمحور متأرجح، مشتقًا من سيارة سيدان فورد E93.

وعلى صعيد آخر، من الاستعمالات الأخرى لمفهوم المحور المتأرجح نظام تعليق أمامي مستقل للشاحنات من إنتاج فورد يُعرف باسم «حزمة آي المزدوجة» (Twin I-Beam). ويعتمد هذا النظام على عارضتين طوليتين مستقلتين عن بعضهما، ترتبط كل منهما بالعجلة المقابلة بحيث ترتفع كل عجلة وتنخفض بصورة مستقلة عن الأخرى. وقد استُخدم النظام في الشاحنات الخفيفة من فورد، كما ظهرت نسخة للدفع الرباعي عُرفت باسم «حزمة الجر المزدوجة» (Twin Traction Beam). ورغم أنّ كل عجلة تتحرك في قوس كما في مفهوم المحور المتأرجح، فإنّ نقطة دوران كل عارضة تقع في الجانب المقابل من إطار المركبة، ما يزيد طول ذراع الحركة ويقلّل تغيّر الكامبر مقارنةً بالمحور المتأرجح التقليدي. ويتضمّن تعليق حزمة آي المزدوجة كذلك ذراع نصف قطر إضافيًا على كل جانب للتحكم في زاوية الكاستر (caster).

من جانب آخر، ومن الاستثناءات على ذلك الشركة التشيكية لصناعة الشاحنات تاترا، التي ما زالت تستعمل أنصاف محاور متأرجلة مستقلة على أنبوب «فقري» مركزي في شاحناتها الحديثة، إلى جانب نظام تعليق مستقل ومحاور متعددة. وتذكر الشركة أن مفهوم الشاسيه القائم على أنبوب فقري مركزي وأنصاف محاور متأرجلة مستقلة ما زال يمثل جزءًا أساسيًا من تصميم شاحناتها الحديثة، ومنها سلسلتا TATRA FORCE وTATRA PHOENIX.

ومن ناحية أخرى، تراجعت المحاور المتأرجحة في الاستعمال العام منذ أواخر ستينيات القرن العشرين، وحلّت محلها في تطبيقات مختلفة محاور أنبوب دو ديون وأنظمة تعليق مستقلة أخرى، بينما بقيت المحاور المتصلة شائعة الاستخدام.

المزايا

وفي هذا الصدد، يتمتّع تعليق المحور المتأرجح بميزتين مقارنةً بـالمحور المتصل النمطي:

علاوةً على ذلك، يلغي تغيّرات الكامبر المتماثلة بين العجلتين المتقابلتين التي تميّز المحاور المتصلة.

وفي السياق ذاته، يخفّض الكتلة غير المعلّقة، لأنّ الترس التفاضلي مُثبَّت على الهيكل القاعدي (الشاسيه).

أوجه القصور

في هذا الإطار، يؤدي ارتداد التعليق («الرفع» jacking) إلى تغيّرات في الكامبر الموجب على جانبي المركبة، ويمكن في الحالات القصوى أن يسهم ذلك في فقدان الثبات أو الانقلاب.

من جانب آخر، يحدث تغيّر كبير في زاوية كامبر العجلة الواحدة مقارنةً بتصاميم المحور الجسري، لأن العجلة تدور حول مفصل يقع إلى الداخل منها، فتتغير زاويتها مع حركة التعليق.

من جهة ثانية، يمكن أن يتسبّب تغيّر الكامبر الناجم عن قوى الانعطاف في فقدان تماسك العجلات الخلفية، مؤديًا إلى فرط التوجيه، وهي حالة غير مستقرة ديناميكيًا قد تسبب دوران المركبة خارج السيطرة. وتكون هذه المشكلة أكثر أهمية في المركبات ذات المحرك الخلفي عندما تكون كتلة المحرك مؤثرة في توزيع الحمل على العجلات الخلفية. كما أنّ تغيّرات الكامبر أثناء التباطؤ يمكن أن تزيد من حدّة فرط التوجيه عند رفع دواسة الوقود.

الحلول

من جهة ثانية، قضيب مانع الميلان (Anti-roll bar): كخيار تصميمي، يمكن لقضيب مانع ميلان أمامي أن يُحسّن سلوك السيارة ذات المحور المتأرجح، بتحويل انتقال الوزن إلى الإطار الأمامي الخارجي، مما يقلّل من زوايا الانزلاق الخلفية، ويحدّ بذلك من نزعة فرط التوجيه.

إضافةً إلى ذلك، مُعوِّض الكامبر: نابض ورقي عرضي يُربط بنصفي عمود الإدارة وأسفل مجموعة التعليق، فيقاوم تغيرات الكامبر التي قد تنشأ أثناء حركة التعليق والانعطاف. استُخدم هذا الحل في شيفروليه كورفير لعام 1964 إلى جانب نابضَي التعليق اللولبيين الخلفيين اللذين عُدّلت خصائصهما، كما استُخدم نابض تعويضي في بورشه 356 سوبر 90 وبعض الطرازات اللاحقة. وتتوفّر كذلك مُعوِّضات كامبر من صناعة ما بعد البيع لسيارات بورشه وفولكس فاجن وكورفير المبكرة.

كذلك، فرق ضغط الإطارات: استعملت سيارات رينو دوفين وفولكس فاجن بيتل والجيل الأول من شيفروليه كورفير (1960–1964) فروقًا في ضغط الإطارات للتقليل من خصائص فرط التوجيه في تعليقها ذي المحور المتأرجح، وذلك باستخدام ضغط منخفض في الإطارات الأمامية وضغط أعلى في الخلفية، بما يؤدي إلى زيادة نزعة نقص التوجيه. غير أنّ هذه الاستراتيجية انطوت على عيب كبير، إذ يمكن لملّاك السيارات والميكانيكيين، عن غير قصد، إعادة خصائص فرط التوجيه بنفخ الإطارات الأمامية أكثر من اللازم أو بنفخ الإطارات الأربعة إلى الضغط نفسه. وقد تعرّضت فعالية هذا الحل لانتقادات في دعاوى قضائية أُقيمت في الولايات المتحدة خلال ستينيات القرن العشرين.

من جانب آخر، نقطة المحور المفصلي الواحدة: عالجت مرسيدس-بنز مشكلات السلوك القيادي بإنتاج محاور متأرجحة ذات نقطة محور مفصلي واحدة تقع تحت الترس التفاضلي، أي أسفل المحور بكثير. وقد خفّض هذا التصميم بشكل ملحوظ نزعة «الرفع»، وحظيت السيارات اللاحقة المزوَّدة بهذا المحور المتأرجح منخفض نقطة الارتكاز بإشادة في المنشورات المعاصرة لسلوكها القيادي. وبقي هذا التصميم قيد الإنتاج في طرازي 280SE و300SEL حتى عام 1972، كما رُكِّب في طراز 300SEL 6.3.

كذلك، قضيب زد (Z-bar) ونوابض محفّزة للميلان: أدخلت مرسيدس-بنز، لدعم محورها المتأرجح منخفض نقطة الارتكاز، نابضًا لولبيًا مُركَّبًا عرضيًا فوق الترس التفاضلي، ينقل الحمل من جانب إلى آخر بحيث يدفع إحدى العجلتين إلى الأسفل حين ترتفع العجلة الأخرى. وقد زاد هذا النابض من قدرة تحمّل تعليق المؤخرة، فاستُعيض عن النوابض المعتادة بمجموعة جديدة أقل ضغطًا للحفاظ على ليونة الركوب. وتحقّق أثر مشابه بقضيب الزد (Z-bar) الذي استعملته فولكس فاجن، خلافًا لقضيب مانع الميلان التقليدي. ويوزّع كلا الجهازين استجابة المحور الخلفي للتأثير الواقع على عجلة واحدة، فيقلّلان بذلك نزعة حدوث كامبر مفرط عند عجلة واحدة.

وفي هذا الصدد، ثمة عدة خيارات هندسية يمكنها الحدّ من مشكلات سلوك المحور المتأرجح، بدرجات متفاوتة من النجاح:

السلامة

إضافةً إلى ذلك، وقد خلص التقييم الحكومي الذي أجرته الإدارة الوطنية للسلامة المرورية على الطرق السريعة (NHTSA) عام 1972، بعد اختبار كورفير 1960–1963 ومقارنتها بعدد من السيارات المعاصرة، إلى أن أداءها في المناولة والثبات لم يُظهر احتمالًا غير طبيعي لفقدان السيطرة أو الانقلاب مقارنةً بالمركبات المعاصرة التي شملتها الاختبارات.

إضافةً إلى ذلك، وقد اعتمد مصمّمو سيارة هيلمان إمپ في المقدمة تصميمًا من نوع المحور المتأرجح مع مفاصل توجيه عند الطرفين الخارجيين لأذرع مثلثة منفصلة، بينما استُخدم في المؤخرة تعليق من نوع الذراع شبه الزائدة. وأدى ضبط هندسة التعليق الأمامي إلى معالجة خصائص السلوك القيادي وتغير الكامبر، كما توفرت تعديلات لاحقة لإجراء تغييرات إضافية في هندسة التعليق.

من جانب آخر، تناول رالف نادر في كتابه الصادر عام 1965 غير آمنة عند أي سرعة (Unsafe at Any Speed) بالتفصيل حوادث ودعاوى قضائية مرتبطة بأوجه القصور في تصميم المحور المتأرجح لطرازات 1960–1963 من الجيل الأول لسيارة شيفروليه كورفير. وركّز نادر على قرارات تصميمية تتعلق بنظام التعليق والإجراءات التي اتخذتها شيفروليه لتحسينه. وزُوِّدت طرازات عام 1964 بقضيب مانع ميلان أمامي كتجهيز قياسي، إضافةً إلى نابض ورقي عرضي خلفي، مما غيّر خصائص التدحرج الخلفية وحسّن سلوك المركبة أثناء المناورات. أما الجيل الثاني من كورفير (1965–1969) فاستعمل نظام تعليق خلفي مستقل جديدًا.