Гидроэластикалық автомобиль серіппесі

Кіріспе

Автомобильдік аспалау жүйесі

Гидроластикалық – британдық мотор корпорациясы (BMC) және оның ізбасар компаниялары өндірген көптеген автомобильдерде қолданылатын, кеңістікті үнемдейтін автомобильдік аспалау жүйесінің бір түрі. Британдық резеңке инженері Алекс Моултонның ойлап табуы, және алғаш рет 1962 жылы дизайнер Алек Иссигонис басқарған BMC ADO16 жобасында қолданылып, кейіннен Morris 1100 ретінде таныстырылды.

Сипаттама

Жүйеде дәстүрлі аспаның жеке серіппелері мен демпферлері сұйықтықпен толтырылған ығыстырушы құрылғылармен алмастырылады, олар көліктің әр жағында алдыңғы және артқы дөңгелектер арасында байланыстырылған. Әр ығыстырушы құрылғыда резеңке серіппе бар, ал демпфирлеу ығыстырылған сұйықтықтың резеңке клапандар арқылы өтуі арқылы жүзеге асырылады. Ығыстырылған сұйықтық жұптасқан дөңгелектің ығыстырушысына беріледі, осылайша алдыңғы және артқы дөңгелектер арасында динамикалық өзара әрекеттесу қамтамасыз етіледі. Алдыңғы дөңгелек кедергіге тап болғанда, сұйықтық сәйкес артқы ығыстырушыға беріледі, содан кейін артқы дөңгелекті төмендетеді, осылайша артқы бөлікті көтеріп, кедергіге байланысты құлауды азайтады. Әрине, артқы дөңгелек кедергіге тап болғанда керісінше болады. Бұл әсері кішкентай көліктерде әсіресе жақсы, өйткені олардың қысқаша дөңгелек базасы құлауға бейім. Дегенмен, дәстүрлі аспаға қарағанда басты жетістік – алдыңғы және артқы байланыс көлік құралының еңіске қарағанда көлденең қозғалысында тұрақтап тұруына мүмкіндік береді. Осылайша, бұрылыстарда шамадан тыс еңіс болмай, жайлы жүруді қамтамасыз ететін серпімді аспаны жобалауға болады. Көлденең қозғалыс кезінде ығыстырушылардан сұйықтық берілмейді, сондықтан оның ішкі қысымы артады. Аспаның жалғыз "икемділігі" резеңке серіппелердің икемділігіне байланысты болады. Олар табиғатынан бері қатты. Жоғарыда сипатталғандай, сұйықтық алдыңғы жағынан артқы жағына ығыстырылады, сондықтан жүйедегі қысым тиімді түрде бірдей болады, демек аспа әлдеқайда серпімді болады. Ығыстырушы құрылғылардың дизайны және олардың орнату әдісі аспа қысылғанда (шамамен шар тәрізді) ығыстырушы деформацияланады, сондықтан монтаждау пластиналарына үлкенірек аудан ұсынады. Осылайша жүйедегі қысым үлкенірек ауданға әсер етеді, демек қосымша күш қолданылады. Бұл аспаға тіпті еңіс кезінде де күрт өсу жылдамдығын береді, сондықтан тепе-теңдікке оралуға күшті бейімділік бар. Бұл өсу жылдамдығы болмаса, еңіске қарсы тиімді кедергі болмас еді. Дегенмен, Гидроластикалық аспасы бар көліктер үдеу кезінде төмен қарай иеленуге және тежеу кезінде алға қарай құлауға бейім (және артқы бөлігі ауыр жүктеме астында төмен қарай иеленуге бейім). Бұл үшін аспа компоненттерін ақылды түрде жобалау қажет, бұл күштерді азайту және өсу жылдамдығын арттыру үшін қажет.

The system replaces the separate springs and dampers of a conventional suspension system with fluid filled displacer units which are interconnected between the front and rear wheels on each side of the vehicle. Each displacer unit contains a rubber spring, and damping is achieved by the displaced fluid passing through rubber valves. The displaced fluid passes to the displacer of the paired wheel, thus providing a dynamic interaction between front and rear wheels. When a front wheel encounters a bump, fluid is transferred to the corresponding rear displacer, then lowers the rear wheel, hence lifting the rear, minimising pitch associated with the bump. Naturally the reverse occurs when it is a rear wheel that encounters a bump. This effect is particularly good on small cars as their shorter wheelbases are more affected by pitching. However, the key improvement over conventional suspension is that the front/rear interconnection allows the vehicle to be stiffer in roll than in pitch. Hence it is possible to design a compliant suspension giving a comfortable ride without suffering a penalty in terms of excessive roll when cornering. In roll, there is no transference of fluid from the displacers, and hence its internal pressure rises. The only "give" in the suspension occurs because of the inherent flexibility of the rubber springs. These are naturally stiff. In pitch, as described above, fluid is displaced front to rear, and hence the pressure in the system stays effectively the same, and thus the suspension is much more compliant. The design of the displacer units, and the way in which they are mounted means that as the suspension is compressed, the (roughly spherical) displacer deforms, and hence presents a larger area to the mounting plates. The pressure in the system is thus acting over a larger area, and hence applying additional force. This gives the suspension a sharply rising rate even in pitch, so that there is a strong tendency to return to equilibrium. Without this rising rate there would be no effective pitch resistance at all. Cars with Hydrolastic suspension do, however, have a marked tendency to squat under acceleration, and to dive under braking (and for the rear end to sag under heavy loads). This requires clever design of the suspension components to minimise these forces, and to maximise the rising rate characteristic.

Әсерлер

Джон Пресснелл өзінің кітабында Citroën DS-тің гидропневматикалық аспасы Issigonis пен Moulton-ға әсер еткенін айтады, олар DS ұсынылған кезде резеңке және сұйықтықпен жұмыс істейтін аспа жүйесін әзірлеп жатқан. Пресснелл сондай-ақ, Citroën жүйесінің күрделілігі Моултонды одан да қарапайым жүйе жасауға ынталандырды деп санайды. 1980 жылдардың соңында "CAR" журналына берген сұхбатында доктор Моултон, ол және Иссигонис 1950 жылдары Citroën 2CV-ді зерттегенін, оның алдыңғы және артқы біріктірілген болат серіппелері болғанын мәлімдеді. Олар осы автомобильдің нашар дөңгелектеуін өздері жобалап жатқан жүйемен түзетуге тырысты.

Гидрагалар

Гидрагас – British Leyland және оның ізбасар компаниялары өндірген көптеген автомобильдерде қолданылатын автомобильдік серіппе жүйесі. Британдық инженер Алекс Моултон тапқан Гидрагас – бұрынғы Гидроластикалық жүйенің дамуы. BTR AVS компаниясы Dunlop таңбасымен тарихи Holbrook Lane алаңында лицензия бойынша өндіреді. Алғаш рет 1973 жылы Austin Allegro-да қолданылды, кейін 1975 жылы Princess және оның 1982 жылғы Austin Ambassador үлгілеріне орнатылды. Екі жүйе де автомобильдің алдыңғы және артқы серіппелерін өзара байланыстыру арқылы автомобиль серіппесінің жүріс динамикасы мен ыңғайлылығы арасындағы қақтығысты шешуге тырысады. Гидрагас Citroën әзірлеген гидропневматикалық жүйе сияқты функцияларды орындауға ұмтылды, бірақ оның күрделілігінсіз. Жүйенің негізгі бөлігі – қысыммен толтырылған шарлар болып табылатын диспоссерлік құрылғылар. Олар дәстүрлі серіппе конструкциясындағы болат серіппелерді алмастырады. Диспоссердегі газды қысыммен толтыру үшін гидравликалық сұйықтықты алдын ала қысыммен толтырып, содан кейін диспоссерді басқа осьтегі көрші құрылғысына қосады. Бұл Citroën жүйесінен өзгеше, ол қозғалтқышпен басқарылатын сорғы арқылы үнемі қысыммен ұсталатын гидравликалық сұйықтықты және орталық қысым ыдысымен реттеледі. Бастапқы қиындықтарға қарамастан (Hydragas Allegro нұсқасы жеткіліксіз болды), ол біртіндеп BL/Rover Group үлгілеріндегі болат серіппелерге тиімді және жақсы балама ретінде дамыды, мысалы Austin Metro және MGF. Metro бастапқыда алдыңғы және артқы байланысы жоқ дербес Hydragas құрылғыларымен жабдықталған (құбырлар Моултонның кеңесіне қайшы, шығындарды үнемдеу үшін алынып тасталды). Metro жүріс қабілеті үшін мақталып, Mini-ге қарағанда айдау сапасын жақсартса да, оның тегіс емес жолдарда шайқалуға бейімділігі сынға ілікті – осы сипаттамаларды жою үшін өзара байланыс қажет болды. Жаңартылған Rover Metro серіппесі өзара байланысты болды және жүріс сапасы үшін мақтау алды. Austin Maxi – екі жүйеге де ие болған жалғыз өндірістегі автомобиль. Maxi 1100 үлгісіндегі Гидроластикалық құрылғылармен жабдықталған, реттегіш клапаны өзара байланыс құбырымен орнатылған. Алайда 1978 жылы Dunlop компаниясында Гидроластикалық бөтелкелерді өндіру тоқтатылды және BL Princess Hydragas бөтелкелерін сәйкестендіру үшін өзгертті. Бұл үшін үлкен диаметрлі көлденең камерасы бар жаңа алдыңғы шасси дизайнын орнату қажет болды. MGF осы дизайнды қолданған соңғы автомобиль платформасы болды. BTR AVS құрылғылардың бағасын айтарлықтай өсірген кезде Rover Гидрагас жүйесін дәстүрлі серіппелерге алмастырды. Бірнеше жыл бойы қосалқы бөлшектер нарығына қызмет көрсеткеннен кейін сатып алушы табылып, өндіріс желісі сатылды.

Hydragas is a type of automotive suspension system used in many cars produced by British Leyland and its successor companies. Invented by British automotive engineer Alex Moulton, Hydragas is an evolution of the previous Hydrolastic system. Manufactured under licence by BTR AVS under the Dunlop brand at the historic Holbrook Lane site. It was first introduced in 1973 in the Austin Allegro and was later fitted to the 1975 Princess and its successor, the 1982 Austin Ambassador. Both systems attempt to address the ride handling compromise of car suspension by interconnecting the suspension of the front and rear of the car in some way. Hydragas attempted to perform the same function and advantages as the hydropneumatic system developed by Citroën, but without its attendant complexity. The heart of the system is the displacer units, which are pressurised spheres containing nitrogen gas. These replace the conventional steel springs of a regular suspension design. The means for pressurising the gas in the displacers is done by pre pressurising a hydraulic fluid, and then connecting the displacer to its neighbour on the other axle. This is unlike the Citroën system, which uses hydraulic fluid continuously pressurised by an engine driven pump and regulated by a central pressure vessel. Despite early problems (the Allegro version of Hydragas was found seriously wanting), it was gradually developed into an effective and efficient alternative to steel springs on later BL/Rover Group models such as the Austin Metro and MGF. The Metro originally featured independent Hydragas units, with no fore/aft interconnection (the pipework was deleted on cost grounds, against the advice of Moulton). While the Metro was praised for its handling, and offered a significant improvement in ride quality over the Mini, it was criticised for its tendency to pitch and bounce on uneven roads precisely the characteristics the interconnection was intended to remove. The revised Rover Metro had its suspension interconnected and went on to receive plaudits for the quality of its ride. The Austin Maxi was the only in production car to feature both systems. The Maxi featured 1100 designed Hydrolastic units with the regulator valve fitted with the interconnection pipe. However, in 1978 production of Hydrolastic bottles at Dunlop came to an end and BL modified the Princess Hydragas bottles to fit. This involved fitting a new front subframe design, with a larger diameter horizontal chamber in the subframe. MGF was the last vehicle platform to use this design. The Hydragas system was dropped in favour of conventional suspension by Rover when BTR AVS sought to increase the price of the units substantially. After servicing the spares market for some years a buyer was found and the production line was sold.

Велосипедтер

1962 жылы Алекс Моултон кішкентай дөңгелекті велосипедтерге арналған инновациялық дизайнын іске асыру үшін Moulton Bicycle компаниясын құрды. Кішкентай дөңгелектерде жоғары қысымды тыныспен қауіпсіз және жайлы сапарды қамтамасыз ету үшін Моултон велосипедтерін бастапқы Mini-де қолданылғандай резеңкелі серіппелермен жабдықтап, амортизациялады. Кейінірек шыққан "Жаңа серия" Моултон велосипедтері "Гидроластикалық" деп аталатын артқы серіппе жүйесімен жабдықталды. Бұл, по сути, Гидроластикалық жүйесі бар автомобильдерде қолданылатын демпферлердің кіші нұсқасы болып табылады – ішкі сұйықтық камерасы бар резеңке конустык серіппе, ол серпімділік қасиетін қамтамасыз етеді.