Автокөліктің тәуелсіз серіппесі: қос тірек қолдарының дизайны
Double wishbone suspension
Автокөліктердегі екі тіреуішті тәуелсіз серіппе дизайны – дөңгелек бағытталған серіппе, бұрыштарды, биіктікті басқаруға мүмкіндік береді. Автосервис, жүргізушілерге арналған ақпарат.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Автомобильдік тәуелсіз аспаның дизайны
Automotive independent suspension design
Қос тірек сүйекті аспа – автомобильдерде дөңгелекті орналастыру үшін екі (кейде параллель) тірек сүйек пішіндес қолды пайдаланатын тәуелсіз аспа дизайны. Әрбір тірек сүйек немесе қолдың шассиге екі бекіту нүктесі және рульдік тіреуге бір буыны бар. Амортизатор мен серіппе тік қозғалысты бақылау үшін тірек сүйектерге бекітіледі. Қос тірек сүйекті аспа инженерге аспаның қозғалысы кезінде дөңгелектің қозғалысын мұқият бақылауға мүмкіндік береді, бұрыш (камбер), рульдік бұрыш, доңғалақтың бағыты, ауырлық ортасының биіктігі, доңғалақтың із радиусы, тозу (механикалық сыртқы әсер) және тағы да басқа параметрлерді басқаруға болады.
A double wishbone suspension is an independent suspension design for automobiles using two (occasionally parallel) wishbone shaped arms to locate the wheel. Each wishbone or arm has two mounting points to the chassis and one joint at the knuckle. The shock absorber and coil spring mount to the wishbones to control vertical movement. Double wishbone designs allow the engineer to carefully control the motion of the wheel throughout suspension travel, controlling such parameters as camber angle, caster angle, toe pattern, roll center height, scrub radius, scuff (mechanical abrasion), and more.
Іске асыру
Қос тілек сүйекті аспаны "қос А-қол" деп те атауға болады, бірақ тілек сүйектерінің өзі А немесе L пішіндес болуы мүмкін. Жеке тілек сүйек немесе А-қол MacPherson тірегінің түрлері сияқты, басқа аспа түрлерінде де қолданылуы мүмкін. Жоғарғы қол әдетте, аспа тербелгенде (көтерілгенде) теріс қисықтық тудыру үшін қысқа болады, және көбінесе мұндай орналасу "SLA" немесе "қысқа, ұзын қол" аспасы деп аталады. Көлік бұрылыс жасағанда, кузовдың иілуі салдарынан аз жүктелген ішкі дөңгелектің қисықтығы оңға қарай өседі, ал көп жүктелген сыртқы дөңгелектің қисықтығы теріс болады. Тілек сүйектерінің сыртқы ұштарының арасында түйін орналасқан. Түйінде ескі конструкцияларда көлденең радиалды қозғалыс үшін қосқыш, ал тік шарнирлі қозғалыс үшін резеңке немесе трюнионды буындар болады. Жаңа конструкцияларда әр ұшында шарлы буындар орналасқан. Оның ортасында арқалықтың орталық бөлігі немесе көптеген ескі конструкцияларда дөңгелек подшипниктері орнатылған шпиндель бекітіледі. Үдеу және тежеу сияқты алға және артқа жүктемелерге қарсы тұру үшін тілек сүйектері кузовға екі буындар немесе шарлы буындарды қажет етеді. Түйін ұшында әдетте бір шарлы буындар қолданылады, мұндай жағдайда рульдік жүктемелер рульдік қол арқылы қабылдануы керек, ал тілек сүйектері А немесе L пішіндес болып көрінеді. Жолаушылар көліктерінде L пішіндес қолды жиі пайдалануға болады, өйткені ол басқару мен жайлылық арасында жақсы компромисске қол жеткізуге мүмкіндік береді. Дөңгелекпен бір қатардағы буындарды бұрылыс жүктемесін тиімді ұстап тұру үшін салыстырмалы түрде қатаң ұстауға болады, ал желіден тыс буын дөңгелектің алға және артқа соққанда кіре алуы үшін жұмсақ болуы мүмкін. Артқы аспа үшін тілек сүйегінің екі шетінде де буын жұбы қолданылуы мүмкін, бұл оларды жоспар бойынша H пішіндес етеді. Сонымен қатар, егер басқа тілек сүйегінің пішіні тік тұруды басқаруды қамтамасыз етсе, тұрақты ұзындығы бар жетек білігі тілек сүйегінің қызметін атқара алады. Бұл тәсіл Jaguar IRS-те сәтті қолданылды. Көлденең көріністе аспа 4 таяқшалы байланыс болып табылады, және бұрыштық пайданы (қисықтық бұрышын қараңыз) және буындардың немесе шарлы буындардың берілген орналасуы үшін басқа параметрлерді анықтау оңай. Әр түрлі буындар немесе шарлы буындар көліктің орта сызығына параллель көлденең осьтерде орналасуы міндетті емес. Егер олар бұрышта орнатылса, анти-нығылу және анти-құлау геометриясын реттеуге болады. Көптеген жарыс машиналарынде серіппелер мен амортизаторлар кузовтың ішіне орналастырылады. Аспа тілек сүйегінің шетіндегі күштерді ішкі серіппеге және амортизаторға беру үшін рычагты пайдаланады. Егер серіппеге соққанда рычаг серіппені "итеріп" жатса, онда бұл "итеру таяғы" деп аталады (содан кейін рычаг тік тұрудың төменгі бөлігіне қосылуы керек және жоғары бұрышта орналасуы керек). Дөңгелек көтерілгенде, итеру таяғы пивоттық немесе пивоттық жүйе арқылы ішкі серіппені қысады. Керісінше, "тарту таяғы" серіппеге соққанда рычагты тартады, рычаг тік тұрудың жоғарғы бөлігіне бекітілуі керек және төменге бұрышта орналасуы керек. Серіппелер мен амортизаторларды ішкі жағына орналастыру аспаның жалпы массасын арттырады, бірақ аспасыз массаны азайтады, сонымен қатар конструкторға аспаны аэродинамикалық етуге мүмкіндік береді.
The double wishbone suspension can also be referred to as "double A arms", though the arms themselves can be A shaped or L shaped. A single wishbone or A arm can also be used in various other suspension types, such as variations of the MacPherson strut. The upper arm is usually shorter to induce negative camber as the suspension jounces (rises), and often this arrangement is titled an "SLA" or "short, long arms" suspension. When the vehicle is in a turn, body roll results in positive camber gain on the lightly loaded inside wheel, while the heavily loaded outer wheel gains negative camber. Between the outboard end of the arms is a knuckle. The knuckle contains a kingpin for horizontal radial movement in older designs, and rubber or trunnion bushings for vertical hinged movement. In newer designs, a ball joint at each end allows for all movement. Attached to the knuckle at its center is a bearing hub, or in many older designs, a spindle to which the wheel bearings are mounted. To resist fore aft loads such as acceleration and braking, the arms require two bushings or ball joints at the body. At the knuckle end, single ball joints are typically used, in which case the steering loads have to be taken via a steering arm, and the wishbones look A or L shaped. An L shaped arm is generally preferred on passenger vehicles because it allows a better compromise of handling and comfort to be tuned in. The bushing in line with the wheel can be kept relatively stiff to effectively handle cornering loads while the off line joint can be softer to allow the wheel to recess under fore aft impact loads. For a rear suspension, a pair of joints can be used at both ends of the arm, making them more H shaped in plan view. Alternatively, a fixed length driveshaft can perform the function of a wishbone as long as the shape of the other wishbone provides control of the upright. This arrangement has been successfully used in the Jaguar IRS. In elevation view, the suspension is a 4 bar link, and it is easy to work out the camber gain (see camber angle) and other parameters for a given set of bushing or ball joint locations. The various bushings or ball joints do not have to be on horizontal axes, parallel to the vehicle center line. If they are set at an angle, then anti dive and anti squat geometry can be dialed in. In many racing cars, the springs and dampers are relocated inside the bodywork. The suspension uses a bellcrank to transfer the forces at the knuckle end of the suspension to the internal spring and damper. This is then known as a "push rod" if bump travel "pushes" on the rod (and subsequently the rod must be joined to the bottom of the upright and angled upward). As the wheel rises, the push rod compresses the internal spring via a pivot or pivoting system. The opposite arrangement, a "pull rod", will pull on the rod during bump travel, and the rod must be attached to the top of the upright, angled downward. Locating the spring and damper inboard increases the total mass of the suspension, but reduces the unsprung mass, and also allows the designer to make the suspension more aerodynamic.
Қысқа ұзын қолды аспа
Қысқа ұзын қолды (SLA) серіппе, тең емес ұзындықтағы екі тіректі серіппе деп те атайды. Жоғарғы тірек әдетте А-түрінде болады және төменгі буыннан қысқарақ, ол А-түрінде немесе L-түрінде болуы мүмкін, кейде кернеу/қысым тіректері де қолданылады. Соңғы жағдайда серіппе көп буынды немесе екі шарлы буынды серіппе деп аталады. Тең емес тірек ұзындықтарынан құралған төрт тіректі механизм көлік дөңгелектей келе қисайюын өзгертеді, бұл байланыс жапсырмасын жерге тік бұрышты ұстауға көмектеседі, соның арқасында көліктің бұрылу қабілеті артады. Бұл сонымен қатар дөңгелектің сыртқы жиегінің тозуын азайтады. SLA серіппелері қысқа шпильді, онда шпильдің жоғарғы шарлы буыны дөңгелектің ішінде орналасқан, немесе ұзын шпильді болуы мүмкін, онда шпиль дөңгелектің айналасын қамтиды және жоғарғы шарлы буын дөңгелектің үстінде орналасады.
A short long arms suspension (SLA) is also known as an unequal length double wishbone suspension. The upper arm is typically an A arm and is shorter than the lower link, which is an A arm or an L arm, or sometimes a pair of tension/compression arms. In the latter case, the suspension can be called a multi link, or dual ball joint suspension. The four bar linkage mechanism formed by the unequal arm lengths causes a change in the camber of the vehicle as it rolls, which helps to keep the contact patch square on the ground, increasing the ultimate cornering capacity of the vehicle. It also reduces the wear on the outer edge of the tire. SLAs can be classified as short spindle, in which the upper ball joint on the spindle is inside the wheel, or long spindle, in which the spindle tucks around the tire and the upper ball joint sits above the tire.
Кемшіліктері
Қысқа шпиндельді SLA-лардың денесіндегі соққыға қарсы төсемдері (втулки) қатаңрақ болуы керек, себебі тежеу және бұрылу күштері жоғары болады. Сонымен қатар, жоғарғы шарлы буынды және доңғалақтың ішіндегі тежегіштерді орналастыру қиын болғандықтан, олардың кингпин геометриясы нашарлау болуы мүмкін. Ұзын шпиндельді SLA-ларда кингпин геометриясы жақсырақ, бірақ шпиндельдің дөңгелекке тым жақын орналасуы үлкен өлшемдегі дөңгелектерді немесе қар тізбектерін орнатуға кедерілді келтіруі мүмкін. Жоғарғы шарлы буынның орналасуы оның үстіндегі металл бөлігінің (кузовтың) дизайнына әсер етуі мүмкін. SLA-ны орнату кезінде дөңгелектің бағытталған қозғалысын (bump steer) дұрыс реттеуге назар қажет, өйткені шамадан тыс немесе қисық bump steer қисықтары пайда болуы оңай.
Short spindle SLAs tend to require stiffer bushings at the body, as the braking and cornering forces are higher. Also, they tend to have poorer kingpin geometry, due to the difficulty of packaging the upper ball joint and the brakes inside the wheel. Long spindle SLAs tend to have better kingpin geometry, but the proximity of the spindle to the tire restricts fitting oversized tires or snow chains. The location of the upper balljoint may have styling implications in the design of the sheet metal above it. SLAs require some care when setting up their bump steer characteristic, as it is easy to end up with excessive, or curved, bump steer curves.
Тарих
Екі жақты тірек сүйектері 1930 жылдары енгізілді. Француз автокөлік өндірушісі Citroën оны 1934 жылғы Rosalie және Traction Avant модельдерінде қолдана бастады. Мичиган штатының Детройт қаласындағы Packard Motor Car Company компаниясы 1935 жылдан бастап Packard One Twenty машинасында қолданды және оны қауіпсіздік мүмкіндігі ретінде жарнамалады. Сол кезде Макферсон тұғыры әлі де авиациялық технологиялар саласында болды және ұшақтардың қону механизмдерінен дамыған еді. Кейін, 1951 жылы, Ford компаниясы MacPherson тұғырын шағын көлемде шығарылатын автомобильдерде, ағылшын Ford Consul және Ford Zephyr модельдерінде пайдалануға шешім қабылдады. Осылайша, екі жақты тірек сүйектері автомобиль тарихының ерте кезеңінде қолданысқа енді және MacPherson тұғыры мен екі жақты тірек сүйектері аспасының арасында генетикалық байланыс жоқ. Екі жақты тірек сүйектері дәстүрлі түрде жоғары динамикалық қасиеттерімен және жүктемеге төзу қабілетімен ерекшеленеді, сондықтан олар спорттық және жарыс автомобильдерінде жиі қолданылады. Екі жақты тірек сүйекті аспасы бар автомобильдердің мысалдары: Aston Martin DB7, Mazda MX 5 және үшінші буыннан сегізінші буынға дейінгі Honda Accord. Қысқа ұзын қолды аспа, екі жақты тірек сүйекті аспаның бір түрі, Peugeot 407, Citroën C5 және Mazda6/Atenza-ның алғашқы екі буыны сияқты орта және үлкен автомобильдердің алдыңғы аспасында кеңінен қолданылады.
The double wishbone suspension was introduced in the 1930s. French car maker Citroën began using it in their 1934 Rosalie and Traction Avant models. Packard Motor Car Company of Detroit, Michigan, used it on the Packard One Twenty from 1935,[1] and advertised it as a safety feature. During that time MacPherson strut was still in the area of aviation technology and was derived from aircraft landing mechanisms. Later on, in 1951, Ford Company decided to use the MacPherson strut on small production cars, the English Ford Consul and Ford Zephyr. [2] Thus, the double wishbone was applied early in automobile history and there is no genetic relationship between MacPherson strut and double wishbone suspension. Double wishbones have traditionally been considered to have superior dynamic characteristics as well as load handling capabilities and are therefore commonly found on sports cars and racing cars throughout automotive history Examples of cars with double wishbone suspension include the Aston Martin DB7, the Mazda MX 5, and the third through eighth generation of the Honda Accord. Short long arms suspension, a type of double wishbone suspension, is very common on front suspensions for medium to large cars such as the Peugeot 407, Citroën C5, and the first two generations of the Mazda6/Atenza.
Артықшылықтар
Екі тіректі серік аспасы инженерге басқа түрлерге қарағанда көбірек дизайн мүмкіндіктерін ұсынады. Әрбір буынның қозғалысының әсерін есептеу оңай болғандықтан, аспаның кинематикасын оңай реттеуге және дөңгелектің қозғалысын оңтайландыруға болады. Сонымен қатар, әртүрлі бөліктерге түсетін жүктемелерді анықтау оңай, бұл салмағы жеңіл, оңтайландырылған бөлшектерді жобалауға мүмкіндік береді. Олар сондай-ақ толық серпімділікке дейін теріс қисайтудың артуын қамтамасыз етеді, ал MacPherson тірегі тек серпімділіктің басында теріс қисайтуды қамтамасыз етеді, содан кейін серпімділіктің жоғары деңгейінде оң қисайтуға өтеді.
The double wishbone suspension provides the engineer with more design choices than some other types do. It is fairly easy to work out the effect of moving each joint, so the kinematics of the suspension can be tuned easily and wheel motion can be optimized. It is also easy to work out the loads that different parts will be subjected to which allows more optimized lightweight parts to be designed. They also provide increasing negative camber gain all the way to full jounce travel, unlike the MacPherson strut, which provides negative camber gain only at the beginning of jounce travel and then reverses into positive camber gain at high jounce amounts.
Кемшіліктер
Қос тірек сүйекті аспалар күрделірек, орналастыру бойынша қиын шектеулер қояды, сондықтан MacPherson тірегі сияқты басқа жүйелерге қарағанда көбінесе қымбатқа түседі. Аспа құрамындағы компоненттердің саны артық болғандықтан, оны күтуге көбірек уақыт қажет және MacPherson дизайнымен салыстырғанда ауыр болады. Екінші жағынан, ол қымбат әрі күрделі көп буынды аспа жүйесіне қарағанда дизайнды таңдау мүмкіндіктерін азайтады.
Double wishbone suspensions are more complex, impose more difficult packaging constraints, and are thus often more expensive than other systems like a MacPherson strut. Due to the increased number of components within the suspension setup, it takes much longer to service and is heavier than an equivalent MacPherson design. At the other end of the scale, it offers less design choice than the more costly and complex multi link suspension system.