Fjæring (bil)

Begrepet fjæring refererer til settet med komponenter som kobler hjulene til chassiset på et kjøretøy som tillater relativ bevegelse mellom de to. Suspensjonen består av et system av metallfjærer ( eller sjeldnere gummi , pneumatisk eller magnetisk) som isolerer uregelmessighetene i veien til karosseriet, hvis svingninger stoppes ved hjelp av støtdempere , vanligvis hydrauliske, som omdanner kinetisk energi til kalorimessig . I tillegg har den et sett med strukturelle elementer som er ansvarlige for å aktivere fjærer og støtdempere, som styrer hjulene i veien. Dette settet med elementer kan utformes på svært forskjellige måter, noe som gir opphav til forskjellige opphengssystemer.

Suspensjonssystemer søker et kompromiss mellom to antagonistiske krav; opprettholdelse av stabiliteten til kjøretøyet utsatt for kraftige krefter under forskyvningen og komforten til passasjerene. For å oppnå et akseptabelt kompromiss isolerer fjæringssystemer kroppen fra ujevnheter på veien ved å henge den på metallfjærer , eller sjeldnere gummi , pneumatisk eller magnetisk, mens svingningene deres stoppes ved hjelp av støtdempere , vanligvis hydrauliske, som omdanner kinetisk energi til varmeenergi .

I tillegg bruker fjæringen til nesten alle kjøretøy en rekke strukturelle elementer som aktiverer fjærer og støtdempere, og styrer hjulene i deres reise. Dette settet med elementer gir opphav til de forskjellige opphengssystemene, hvis design varierer avhengig av toget, typen kjøretøy eller bruken det skal utsettes for.

Suspensjonsgeometri

Mål

Enhver type oppheng er utformet slik at veien som hjulet beveger seg langs opphengsbanen - hjulbevegelse - er kjent på forhånd - fast vei -. Imidlertid kan denne forskyvningen, til tross for at den er kjent, ikke være ideell på grunn av tekniske eller økonomiske begrensninger.

Ideelt sett bør hjulet bevege seg under alle omstendigheter i et vertikalt plan vinkelrett på bakken. Å matche den forhåndsinnstilte forskyvningen med idealet er imidlertid en svært kompleks oppgave, gitt at fjæringselementene som styrer hjulet ikke er festet til bakken, men til karosseriet, som beveger seg kontinuerlig i forhold til det. I tillegg utsettes hjulene dynamisk for samspillet mellom forskjellige kombinerte krefter - akselerasjon og bremsemoment , sentrifugalkraft og sidekraft osv . - hvis virkninger på komponentene og fjæringsveien må forutses nøye for å garantere kjøretøykontroll.

Derfor vil målet med fjæringsgeometrien være å styre hjulene i en fast forskyvning i forhold til kjøretøyet, som er mest mulig lik den ideelle forskyvningen i forhold til bakken, for det spesifikke kjøretøyet og under alle typer omstendigheter .

Hjulkinematikk

Fra et geometrisk synspunkt gjør hjulet, som ethvert legeme som beveger seg i rommet, det på sine tre lineære akser, som det også kan rotere på, noe som gir opphav til bevegelse med opptil seks frihetsgrader.

De mest komplekse uavhengige opphengssystemene fester hjulet til en del som kalles spindelen , styrt ved hjelp av opphengselementer som det er leddet på. Disse systemene gjør det mulig å begrense uønskede frihetsgrader, som i mer komplekse systemer som multilink -oppheng kan begrenses med opptil 5 frihetsgrader, noe som gjør bevegelse praktisk talt vinkelrett på bakken mulig uavhengig av resten av hjulene og helningen av karosseriet.

I resten av kjøretøyene er denne vertikale bevegelsen rett og slett ikke mulig, og en viss grad av "parasittiske" bevegelser tas for gitt, og påvirker enten vinklene på hjulet eller dets posisjon i forhold til kjøretøyets chassis.

I tillegg er de fleste moderne fjæringssystemer utformet på en slik måte at hjulets faste bane ikke er strengt vinkelrett på veien, men inntar visse vinkler i forhold til chassiset eller til og med endrer posisjonen litt i forhold til det. Disse parameterne er:

Strukturelle elementer i suspensjonen

Som det har blitt sett, kan banen til hjulet festet av fjæringsdesigneren være betydelig langt fra den ideelle forskyvningen i forhold til bakken. Den perfekte føringen av hjulet til enhver tid og under alle omstendigheter medfører store tekniske vanskeligheter og kompromisser blir vanligvis ty til, som vil være større jo enklere fjæringssystemet er.

Fjæringssystemer er generelt delt inn i to store grupper, avhengige suspensjoner og uavhengige suspensjoner . I det første tilfellet, så vel som i semi-uavhengige fjæringer, snakker vi om aksler , mens for det andre brukes begrepet "tog" normalt.

Akslene til de avhengige fjæringene er laget av et enkelt stivt stykke -stive aksler- som kan inkludere transmisjonselementene -levende aksler- eller ikke -døde aksler- . De semi-uavhengige opphengene er også dannet av en torsjonsakse i ett stykke, dannet av to langsgående armer forbundet med en torsjons -tverrbjelke sveiset mellom dem.

Uavhengige hengende tog består av flere leddede komponenter som:

Armene er vanligvis stive og også leddet i hjulet, selv om de noen ganger kan være fleksible og godt festet til hjulet, for eksempel skyve- og reaksjonsbladfjærene til den gamle Seat 1500 , eller det langsgående kontrollarket og reaksjonsstag kalt " kontrollblad" på Ford multilink-oppheng .

Typer suspensjon

For tiden er fjæringene som brukes i personbiler svært varierte, og kan til og med brukes til å generere energi i elektriske kjøretøy , [ 1 ] selv om de alle er basert på noen få differensierte systemer:

Avhengig fjæring : de to for- eller bakhjulene er en del av samme aksel . I disse fjæringene er bevegelsen til hvert av hjulene ikke avhengig av deres posisjon i forhold til karosseriet, men av det andre hjulet. Dette er en stor fordel med tanke på stabilitet, siden det isolerer driften fra karosseriets helling. Til gjengjeld gjør det hvert hjul avhengig av det andre, og forårsaker en karakteristisk respons på bøynings- og torsjonskravene som definerer egenskapene til hver type avhengig fjæring:

Uavhengig fjæring : Hvert av hjulene er isolert fra bevegelsen til det andre. I dette tilfellet styres hjulene av en serie vertikale elementer -armer- eller horisontale elementer -fjær-/støtdempersett- som gir opphav til et "tog".

Avhengig av antall og arrangement av armene og/eller sammenstillingene, vil responsen til fjæringen være svært forskjellig, og det er generelt vanskelig å isolere veien som fjæringen har tilbake fra bevegelsene til karosseriet i bytte mot å gjøre dets bevegelse uavhengig. av den andre.. Dette gir fordeler med hensyn til komfort, håndtering av kjøretøyet på ujevnt underlag og reduserer spesielt den uavfjærede massen betydelig , spesielt i drivaksler.

Når det brukes tverrgående eller langsgående armer, hengslet på chassiset i en av endene, vil den andre enden uunngåelig bli tvunget til å beskrive en bue. I de enkleste fjæringssystemene, der kun én arm per hjul brukes, vil hjulet bli tvunget til å beskrive den samme buen på tvers ( oscillerende akseloppheng ) eller langsgående ( bakarmsoppheng eller semi -hochkiss-transmisjon ).

Imidlertid, når leddede systemer brukes på to eller flere armer, som i opphenget av overlagrede trekanter eller multilinken , er det mulig å begrense denne sirkulære bevegelsen ved å danne et deformerbart parallellogram. For å gjøre dette brukes en del som kalles leddstubb mellom armene ved hjelp av kuleledd eller faste ankere avhengig av hvilke frihetsgrader det er viktig å begrense.

Foraksel

I nesten alle personbiler er forakselen uavhengig, i mange år nå ettersom den gir bedre kontakt mellom hjulene og underlaget ved svinging. Den mest brukte fjæringen på forakselen er MacPherson -typen og dens mer moderne varianter basert på den. Likeledes, i kjøretøy av høyere kategori, brukes den doble trapesfjæringen, som er dyrere å bygge og har flere fordeler med tanke på stabilitet; Tidligere var det den eneste kjente.

Men på bakakselen er løsningene mye mer varierte fordi hjulene vanligvis har en fast retning, så det er ikke nødvendig for dem å rotere, i tillegg til at de fleste personbiler i dag ikke har noen av disse støttetransmisjonene. I disse tilfellene brukes vanligvis enklere og billigere løsninger, spesielt i lavere endebiler, der fjæringen på bakhjulene ikke er uavhengig. Disse typene fjæring fungerer i prinsippet ikke like bra som de uavhengige, men deres gode kompromiss mellom kostnad og ytelse gjør at de er mye brukt.

Løsningene som brukes i for- og bakaksel er vanligvis forskjellige, hovedsakelig på grunn av at kun forhjulene har retningsbestemthet. Det kommer også an på om drivverket er foran, bak eller alle fire hjulene.

Bakaksel

Fraværet av retningsvirkning i bakhjulene, i tillegg til at de normalt heller ikke griper inn i transmisjonen, gjør at løsningene som brukes i bakakselen kan være enklere enn de foran.

De første bilene hadde overføring til bakhjulene, og aksen besto av en stiv forening mellom begge hjulene. Bladfjærer ble vanligvis brukt for å dempe bevegelsen til akselen, et enkelt og svært motstandsdyktig system som i dag brukes i industri- og terrengkjøretøy på grunn av sin robusthet, vektbærende kapasitet og lange vandring mellom holdeplasser.

Med fremveksten av forhjulsdrift ble løsninger for bakakselen forenklet. Den enkleste og mest åpenbare løsningen er å beholde en stiv aksel, men uten å støtte opphenget. Derfra ble de semi-uavhengige suspensjonene utviklet. Denne typen fjæring kalles "trukket hjul", fordi hjulene henger fra akselstøtten, og presenterer en fjæring med fjær og støtdemper. I noen tilfeller er ikke fjæren den typiske spiralformede eller spiralformede, men av torsjonsstenger, et enda enklere og billigere system, som også gir mye ledig lasteplass, for eksempel Renault 4 og dens senere derivater ( Renault 5 , Renault 6 ). Denne typen demping, med ulike variasjoner, er fortsatt mye brukt i kjøretøy som selges i dag på grunn av dens vanskelige oppgave.

Helt uavhengige fjæringer er montert på moderne kjøretøyer på mellomnivå. En av de enkleste løsningene av denne typen, fortsatt mye brukt i dag, men med små variasjoner avhengig av design, er MacPherson -typen . Denne typen fjæring er mye mer effektiv enn de som er nevnt ovenfor fordi bevegelsen til ett hjul ikke påvirker de andre. MacPherson-stiveren har imidlertid den ulempen at den ikke akkurat opprettholder rullegeometrien til enhver tid fordi den beskriver en litt sirkulær bevegelse.

Se også

Referanser

  1. ↑ http://www.engadget.com/2013/09/01/zf-levant-power-active-regenerative-suspension-cars/

Suspensjonssystem

Eksterne lenker