Введение
Тип независимой подвески
A Corvette leaf spring is a type of independent suspension that utilizes a fiber reinforced plastic (FRP) mono leaf spring instead of more conventional coil springs. It is named after the Chevrolet Corvette, the American sports car for which it was originally developed and first utilized. A notable characteristic of this suspension configuration is the mounting of the mono leaf spring such that it can serve as both ride spring and anti roll spring. In contrast to many applications of leaf springs in automotive suspension designs, this type does not use the spring as a locating link. While this suspension type is most notably associated with several generations of the Chevrolet Corvette the design has been used in other production General Motors cars, as well as vehicles from Volvo Cars and Mercedes Benz Sprinter van. Fiat produced cars with a similar configuration, using a multi leaf steel spring in place of the FRP mono leaf spring.
Листовая пружина типа "Корвет" – это тип независимой подвески, использующий монолистную пружину из композитного материала, армированного волокном (FRP), вместо традиционных витых пружин. Она получила свое название в честь Chevrolet Corvette, американского спортивного автомобиля, для которого она была первоначально разработана и впервые применена. Отличительной особенностью данной конструкции подвески является крепление монолистной пружины таким образом, что она выполняет функции как пружины, обеспечивающей комфорт, так и стабилизатора поперечной устойчивости. В отличие от многих применений листовых пружин в автомобильных подвесках, в этом типе пружина не используется в качестве направляющего элемента. Хотя эта подвеска наиболее известна по нескольким поколениям Chevrolet Corvette, ее конструкция также применялась в других серийных автомобилях General Motors, а также в автомобилях Volvo Cars и Mercedes-Benz Sprinter. Компания Fiat выпускала автомобили с аналогичной конфигурацией, используя многолистовую стальную пружину вместо монолистной пружины из FRP.
A Corvette leaf spring is a type of independent suspension that utilizes a fiber reinforced plastic (FRP) mono leaf spring instead of more conventional coil springs. It is named after the Chevrolet Corvette, the American sports car for which it was originally developed and first utilized. A notable characteristic of this suspension configuration is the mounting of the mono leaf spring such that it can serve as both ride spring and anti roll spring. In contrast to many applications of leaf springs in automotive suspension designs, this type does not use the spring as a locating link. While this suspension type is most notably associated with several generations of the Chevrolet Corvette the design has been used in other production General Motors cars, as well as vehicles from Volvo Cars and Mercedes Benz Sprinter van. Fiat produced cars with a similar configuration, using a multi leaf steel spring in place of the FRP mono leaf spring.
Дизайн
Конфигурация подвески с листовой пружиной независима, поскольку движение одного колеса не зависит от положения другого. Это позволяет использовать более легкую пружину для конкретной задачи. Одна монолистная передняя пружина из FRP, применяемая в Corvette четвертого поколения, весит всего 33% от веса эквивалентного комплекта витых пружин. По сравнению с традиционными многолистовыми стальными пружинами в аналогичных применениях, экономия веса еще более значительна. В Corvette третьего поколения в качестве альтернативы стандартной многолистовой стальной пружине предлагалась опциональная монолистная пружина из FRP, при этом стальная пружина заменялась пружиной из FRP. Компания Volvo заявляет об экономии веса при использовании пружины из FRP в задней подвеске XC90 второго поколения по сравнению с конструкциями, использующими витые пружины. Относительное скольжение листов многолистовой стальной пружины вызывает гистерезис, обусловленный силой трения покоя при сжатии пружины. Эта сила трения покоя снижает податливость подвески и может ухудшить как комфорт, так и управляемость. Монолистная пружина, не имеющая отдельных листов, исключает возникновение силы трения покоя. Однако в других областях применения, например, в гоночных автомобилях, необходимость перекрытия всей ширины автомобиля накладывала существенные ограничения на конструкцию. Витые и торсионные пружины обеспечивают более компактное решение для гоночных применений. Пружины из FRP также имеют ограниченную доступность и выбор по сравнению с витыми пружинами. Более высокая стоимость также является недостатком при сравнении пружин из FRP с витыми пружинами на серийных автомобилях.
Свойства
Преимуществом поперечных рессор из композитных материалов, при поддержке широко расположенными, поворотными опорами, является возможность отказаться от стабилизатора поперечной устойчивости. Обычно рессорам, обеспечивающим достаточную жесткость, требуется дополнительная рессора (стабилизатор поперечной устойчивости) для увеличения сопротивления крену подвески. Соединение двух сторон поперечной рессоры по ширине автомобиля обеспечивает эффект, аналогичный стабилизатору поперечной устойчивости. Инженеры Corvette отметили, что это свойство позволяет использовать более легкий стабилизатор поперечной устойчивости.
Когда одно из колес отклоняется вверх, центральная часть рессоры (участок между поворотными опорами) отклоняется вниз. Если оба колеса отклоняются вверх одновременно (например, при наезде на неровность), центральная секция изгибается равномерно между поворотными опорами. При крене отклоняется только одно колесо, что приводит к образованию S-образной формы в центральной части рессоры. В результате, жесткость колеса с одной стороны подвески зависит от перемещения колеса с другой стороны. Volvo 960 (с 1995 года выпуска) была переименована в S90 (седан) / V90 (универсал) с 1997 по 1998 год выпуска. Volvo V90 и Volvo XC90 (второе поколение). Фургоны Mercedes-Benz Sprinter (только передняя подвеска, зависимая сзади). Opel GT: 1969–1973 (только передняя подвеска), задний рычаг с пружинами, панардная тяга (задняя подвеска). Smart ForTwo Mk1 Mk3 (в сочетании со стойками McPherson). Volkswagen 1-литровый автомобиль, прототип. Indigo 3000, шведский малосерийный родстер. Благодаря свойствам поперечной рессоры, препятствующим крену, автомобиль не использует отдельный передний стабилизатор поперечной устойчивости. Fiat 128, который использовал аналогичную систему с более традиционной многолистовой стальной рессорой, но с двумя точками крепления для обеспечения эффекта стабилизации. Некоторые более поздние модели Triumph Spitfire и Triumph GT6 использовали задние поперечные стальные листовые рессоры с поворотными опорами, обеспечивающими стабилизацию. Поперечная листовая рессора и передняя подвеска с жесткой осью ранних автомобилей Ford.
Недавние патенты и связанные с ними исследования
Несколько автомобильных компаний подали заявки на патенты на конструкции подвески, использующие поперечную композитную листовую рессору, поддерживаемую аналогично конструкции Corvette. Ford Global Technologies, 2006, патент № 7029017, «Подвеска колеса для автомобиля с поперечной листовой рессорой». Porsche AG, 2000, патент № 6029987, «Передняя ось для автомобиля». Описывает подвеску типа "стойка", поддерживаемую поперечной системой листовых рессор, во многом аналогичной используемой в Corvette. В патенте Porsche упоминается полезный стабилизирующий эффект данной компоновки. Honda, 1992, патент на подвеску с поперечной листовой рессорой № 5141209. DaimlerChrysler, 2004, патент № 6811169, «Конструкция композитной рессоры, выполняющая также функцию нижнего рычага подвески для обычной или активной системы подвески». ZF представила концепт задней подвески в октябре 2009 года, использующий заднюю подвеску на основе композитной рессоры. Подвеска на основе стойки использует поперечную листовую рессору для выполнения функций как пружины подвески, так и стабилизатора поперечной устойчивости. Концепция ZF отличается от системы, используемой в Corvette, тем, что рессора используется в качестве одного из элементов подвески.