Көліктің тәуелсіз серіппесі: Swing axle – 1903-те пайда болған, дөңгелектердің жолмен жақсы байланысын қамтамасыз ететін, қарапайым, инновациялық жүйе.🚗⚙️
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Тәуелсіз аспаның қарапайым түрі
Simple type of independent suspension
Айналатын ось – Эдмунд Рамплердің 1903 жылы жасап, патенттеген тәуелсіз (артқы дөңгелек) аспаның қарапайым түрі. Бұл автомобиль аспасындағы революциялық өнертабыс болып табылады, ол жетекші (қуатты) дөңгелектерге тегіс емес жол бетінде тәуелсіз қозғалуға мүмкіндік берді, осылайша көліктің дөңгелектері жолмен жақсы байланыста болып, жақсырақ ұстауға мүмкіндік берді. Сонымен қатар, әрбір дөңгелектің азайтылған серпімді салмағы олардың қозғалысының автомобильге тигізетін әсерін азайтады. Алғашқы автомобильдік қолданысы – Rumpler Tropfenwagen, кейіннен Mercedes 130H/150H/170H, Standard Superior, Volkswagen Beetle және оның туындылары, Chevrolet Corvair, сондай-ақ аударылуға бейім M151 джипі болды. Кейбір кейінгі автомобильдердің артқы айналатын осьтерінде жетекші біліктерді шассиге бекітілген дифференциалға жалғайтын кардандық білгіштер бар. Айналатын осьтерде дөңгелектерде кардандық білгіштер болмайды – дөңгелектер әрқашан жетекші біліктерге перпендикуляр болады; сондықтан бұл конструкция рульді басқару қажет болатын автомобильдің алдыңғы дөңгелектеріне жарамсыз. Дегенмен, дифференциал жартылай біліктердің біріне бекітілген жеңілдетілген нұсқа 1963 жылғы Jeep Wagoneer-дің алдыңғы осінде, оны нарыққа шығарған кезде қосымша опция ретінде ұсынылды. Айналатын ось аспалары әдетте жапырақты серіппелер мен амортизаторларды қолданды, бірақ кейінірек Mercedes Benz қолданған қосымшаларда спиральді серіппелер қолданылды. Ол сондай-ақ Sopwith және Fokker сияқты ерте ұшақтарда (1910 жылға дейін) қолданылды, әдетте резеңке эластиктермен және демпферлеусіз.
A swing axle is a simple type of independent (rear wheel) suspension designed and patented by Edmund Rumpler in 1903. This was a revolutionary invention in automotive suspension, allowing driven (powered) wheels to follow uneven road surfaces independently, thus enabling the vehicle's wheels to maintain better road contact and holding; plus each wheel's reduced unsprung weight means their movements have less impact on the vehicle as a whole. The first automotive application was the Rumpler Tropfenwagen, later followed by the Mercedes 130H/150H/170H, the Standard Superior, the Volkswagen Beetle and its derivatives, the Chevrolet Corvair, and the roll over prone M151 jeep amongst others. Some later automobile rear swing axles have universal joints connecting the driveshafts to the differential, which is attached to the chassis. Swing axles do not have universal joints at the wheels — the wheels are always perpendicular to the driveshafts; the design is therefore not suitable for a car's front wheels, which require steering motion. Nevertheless, a simplified variant, wherein the differential remained fixed to one of the halfshafts, was offered optionally on the 1963 Jeep Wagoneer's front axle, upon its market introduction. Swing axle suspensions conventionally used leaf springs and shock absorbers, though later Mercedes Benz applications used coil springs. It was also used in early aircraft (1910 or before), such as the Sopwith and Fokker, usually with rubber bungee and no damping.
Кемшіліктер
Бір дөңгелектің қисықтығының өзгеруі, арқалық осьті конструкциялармен салыстырғанда зор, себебі біріктірілген жарты ось радиусы, толық ось жинағы радиусынан кем. Аспаның түсірілуі (немесе серпілуі) кезіндегі "бұралау" екі жақта да оң қисықтық өзгерісіне алып келеді, бұл (шектен шыққан жағдайларда) көліктің құлауына себеп болуы мүмкін. Бұрылыс кезіндегі күштердің әсерінен қисықтықтың өзгеруі артқы дөңгелектің жабысуын жоғалтып, артқы жетелеп айдауға (oversteer) әкелуі мүмкін – бұл көліктің айналуына ұшыратуы мүмкін динамикалық тұрақсыз жағдай. Бұл мәселе, әсіресе артқы моторлы конструкцияда серпімді ось қолданылғанда, қозғалтқыш салмағынан туындаған артқы дөңгелектерге түсетін жоғары көлденең күштердің салдарынан ерекше қауіпті. Баяулау кезінде қисықтықтың өзгеруі, жылдамдықтан түсірілген кездегі дөңгелектің жоғары көтерілуін күшейтуі мүмкін.
A great amount of single wheel camber change is experienced relative to beam axle designs, since the radius of the jointed half shaft is less than half that of the whole axle assembly. "Jacking" on suspension unloading (or rebound) causes positive camber changes on both sides, which (In extreme cases) can overturn the car. Change in camber due to cornering forces can cause loss of rear wheel adhesion leading to oversteer—a dynamically unstable condition that can cause a vehicle to spin. This is an especially severe problem when a swing axle is used in a rear engine design, because of the greater side g forces on the rear wheels from the mass of the engine. Camber changes during deceleration can increase the severity of lift off oversteer.
Қауіпсіздік
Ральф Надер өзінің 1965 жылғы "Қандай да бір жылдамдықпен қауіпсіз емес" кітабында Chevrolet Corvair-дің бірінші буынының 1960-1963 жылдардағы тербеліс осі дизайнының кемшіліктеріне байланысты болған апаттар мен сот ісін егжей-тегжейлі сипаттады. Надер шығындарды азайту мақсатымен басшылық алдыңғы стабилизаторды алып тастағаннан кейін басшылыққа қарсы күрескен Chevrolet инженерін анықтады. 1964 жылғы модельдер стандартты жабдық ретінде алдыңғы стабилизатормен және артқы көлденең жапырақты серіппемен жабдықталды, бұл төтенше маневрлер кезінде тұрақтылықты арттырды. Екінші буын Corvair (1965-1969) нағыз тәуелсіз артқы серіппе (IRS) жүйесін қолданды. Hillman Imp дизайнерлері Corvair-дің проблемаларынан сабақ алды, олар төмен жылдамдықпен бір машинаны сынап, құлатқаннан кейін, артқы моторлы машинаны артқы жағында жартылай иілгіш тіреумен жасады. Дұрыс басқару тепе-теңдігін қамтамасыз ету үшін олар алдыңғы жақта тербеліс осі геометриясын қолданды, басқару осін бір иілгіш тіректердің сыртқы шеттеріне орнатты. Бұл тым аз рульділікке және дөңгелектердің теңсіз тозуына әкелді, сондықтан алдыңғы дөңгелектердің оң бұрышын азайту үшін тербеліс осінің бұрылу нүктелерін төмендету үшін өзгерістер енгізілді. Бұл үшін қосымша жиынтықтар да қол жетімді болды, ал арзан баламасы – тік бұрыштың тіреуге қатысты бұрышын өзгерту үшін конус тәрізді қалыңдықтарды енгізу болды.
Ralph Nader in his 1965 book Unsafe at Any Speed detailed accidents and lawsuits related to the shortcomings in 1960–1963 models of the first generation Chevrolet Corvair's swing axle design. Nader identified a Chevrolet engineer who had fought management after the management had eliminated a front anti roll bar for cost reasons. The 1964 models were fitted with a front anti roll bar as standard equipment, in addition to a rear transverse leaf spring, thus improving stability during emergency maneuvering. Second generation Corvairs (1965–1969) used a true independent rear suspension (IRS) system. The Hillman Imp designers learned from the problems with the Corvair, having crashed one at a relatively low speed, and they designed their rear engined car with a semi trailing arm suspension at the rear. To attain correct handling balance, they actually used swing axle geometry at the front, with the steering pivots mounted at the outer ends of single swing wishbones. These caused too much understeer and uneven tyre wear, and modifications were made to reduce the positive camber of the front wheels by lowering the swing axle pivot points. Aftermarket kits were also available to do this, and an inexpensive alternative was to insert a tapered shim to change the inclination of the kingpin carrier relative to the wishbone.
Ауыстыру
1960 жылдардың соңында айналмалы осьтер дион түтіктік осьтермен ауыстырылды, бірақ тірі осьтер ең көп қолданылатын болып қалды. Соңғы жылдары көптеген артқы серікпелер заманауи тәуелсіз серікпелермен алмастырылды, ал айналмалы және дион типтері бүгінде дерлік қолданылмайды. Бірақ, чехиялық жүк көліктерінің өндірушісі "Tatra" компаниясы 1923 жылдан бері (Tatra 11 моделі) әдеттегі қатты осьтердің орнына орталық "тіреу" түтігінде айналмалы осьтерді қолданып келеді. Бұл жүйе нашар сапалы жолдарда және жолсыз жерлерде жоғары беріктік пен жақсы өнімділік береді деп есептеледі. Жолдағы тұрақсыздық бұзылған жердегі тұрақсыздықтың артуымен толықтырылады, бұл басқа факторлар бірдей болғанда жолдан тыс жерде жылдамдықты арттыруға мүмкіндік береді. Бұл әсіресе 6 және одан көп доңғалақты ұзын көліктерде айқын көрінеді, онда шассидің бұрылуы маңызды мәселе болуы мүмкін.
Swing axles were supplanted in general use by de Dion tube axles in the late 1960s, though live axles remained the most common. Most rear suspensions have been replaced by more modern independent suspensions in recent years, and both swing and de Dion types are virtually unused today. One exception is the Czech truck manufacturer Tatra, which has been using swing axles on a central 'backbone' tube since 1923 (model Tatra 11) instead of more common solid axles. This system is claimed to give greater rigidity and better performance on poor quality roads and off road. There the inherent reduced stability on roads is compensated by an increased stability on rough terrain, allowing for higher off road speeds, all else being equal. This is especially manifested in long 6+ wheel vehicles where off road chassis twisting can be a major issue.
I-шілтегінің қос буыны
Айналып тұратын осьтің тағы бір қолданысы – Ford компаниясының жүк көліктеріндегі "Twin I Beam" алдыңғы аспасы. Бұл жүйеде қатты осьтер бар, ал төрт дөңгелекті жетегі бар нұсқаларында қуат берілуі мүмкін, онда ол "Екілік тарту сәулесі" деп аталады. Бұл тәуелсіз аспалы жүйе, себебі әрбір дөңгелек екіншісінің орнын өзгертпей жоғары көтеріліп, төмен түседі. Әрбір шина стандартты айналып тұратын осьті аспадағыдай доға бойынша қозғалса да, төменгі бақылау қолдары осьтің бұрылу нүктесін қарама-қарсы рама рельсінің төменгі жағына бекіту арқылы ұзартылады (яғни, сол жақ төменгі бақылау қолдары оң рама рельсіне және керісінше). Төмендетілген бұрылу нүктесі және ұзын қолдың ұзындығы кемпірліктегі өзгерісті азайтады, ал бұл әсер жоғарыда аталған артқы дөңгелектердегі қуатпен жұмыс істейтін айналып тұратын осьтерге қарағанда әлдеқайда қауіпсіз, онда бұрылу нүктесі шамамен бір жақты рама рельсінде орналасқан. Twin I Beam аспасының екі жағында да кастерді бақылау үшін қосымша радиустық қол байланысы бар. Twin I Beam аспасымен кемпірліктегі өзгеріс азайтылса да, A-қол аспа жүйесі дөңгелекті параллелограммдық қозғалысқа шектейді, бұл аспаның қозғалысы кезінде кемпірліктегі өзгерісті одан әрі азайтады. 1956 жылғы 1-ші сериялы Lotus Eleven спорттық жарыс машиналарын Ford E93 седанынан алынған айналып тұратын осьті алдыңғы аспасы қолданылды.
Another use of the swing axle concept is Ford's "Twin I Beam" front suspension for trucks. This system has solid axles, and may transmit power in four wheel drive versions, where it is called "Twin Traction Beam". It is an independent suspension system, as each tyre rises and falls without affecting the position of the other. Although each tyre still moves in an arc as in a standard swing axle suspension, the lower control arms effectively are lengthened by attaching the axle pivot point to the bottom of the opposite frame rail (i. e., the left lower control arm pivots on the right frame rail and vice versa). The lowered pivot point and longer arm length reduce the change in camber and the effect is far less hazardous than powered swing axles for the rear wheels listed above, where the pivot point is approximately on the same side frame rail. The Twin I Beam suspension includes an additional radius arm link on each side to control caster. Although the camber change is reduced with the Twin I Beam suspension, the A arm suspension system constrains the wheel into a parallelogram motion, further minimizing camber changes throughout suspension travel. The 1956 Series 1 Lotus Eleven sports racers used a swing axle front suspension, derived from the Ford E93 sedan.