Zawieszenie (pojazd)
Zawieszenie jest częścią podwozia pojazdów. Utrzymuje ciężar nadbudówki i ma na celu zapewnienie, że nadbudówka pozostanie spokojna, a sugestie z drogi nie będą przenoszone bezpośrednio na nadbudowę. Pasażerowie i ładunek są chronieni przed dużymi obciążeniami. Wyższe prędkości są możliwe tylko w pojazdach z zawieszeniem. Zawieszenie wraz z amortyzatorami zapewnia kompromis między komfortem jazdy a bezpieczeństwem jazdy. Z jednej strony pasażerowie powinni być chronieni przed nieprzyjemnymi wibracjami związanymi z podnoszeniem, kołysaniem i kołysaniem oraz uderzeniami, z drugiej strony należy uzyskać jak najbardziej równomierny chwyt.
W czasach wagonów zawieszenie służyło jedynie do zapewnienia komfortu jazdy. W przypadku szybko poruszających się pojazdów mechanicznych było to również istotne ze względu na bezpieczeństwo jazdy.
Sposób działania
Zawieszenie działa na zasadzie izolacji drgań . Wibracje, których częstotliwości są znacznie powyżej naturalnych częstotliwości konstrukcji, mają zmniejszoną amplitudę. Wzmacniane są wibracje w pobliżu częstotliwości drgań własnych. Sugestie z. B. być branym pod uwagę przy sterowaniu lub przy wybojach na drodze. Niewystarczające tłumienie zagraża bezpieczeństwu jazdy. Silne tłumienie poprawia kontakt z drogą, ale pogarsza komfort jazdy. Te charakterystyczne krzywe konwencjonalnych tłumików są zatem dostosowane do wymagań dynamiki jazdy i komfortu jazdy . Siły amortyzatora są różne dla rozciągania i ściskania, a także nieliniowe względem prędkości amortyzatora.
Pojazdy, które są zawieszone tylko przez opony, nie nadają się do wyższych prędkości jazdy. Wynika to częściowo z wysokich częstotliwości własnych, ale głównie z powodu niskiego tłumienia opon. W związku z tym podlegają one maksymalnej prędkości konstrukcyjnej i nie są częścią pojazdów z zawieszeniem.
Dzięki nowszym rozwiązaniom charakterystykę amortyzatorów można regulować elektronicznie. W przypadku wózków aktywnych tłumienie można również wytworzyć za pomocą siły uruchamiającej. Zgodnie z „zasadą skyhook” nadwozie uniezależnia się od nierównej nawierzchni jezdni, jeśli jest przymocowane do „nieba”.
Podnoszenie zawieszenia
Aby zapewnić dobry komfort jazdy, zawieszenie jest zaprojektowane dla obciążenia odniesienia (obciążenia konstrukcyjnego) dla określonej częstotliwości rezonansowej nadwozia. Powoduje to stosunkowo miękką stałą sprężystości sprężyny zawieszenia , przy czym należy również uwzględnić udział łożysk wahacza, które są skręcane podczas sprężyny (wtórna sztywność sprężyny ). Aby nie przekroczyć dostępnego ugięcia sprężyny, gdy pojazd jest obciążony, krzywa charakterystyczna, zwykle za pomocą „gumowych zderzaków” w prostych przypadkach, dla B. resory piórowe również projektowane przez samą sprężynę, coraz bardziej progresywne. Podczas odbijania koło jest utrzymywane w miejscu przez ogranicznik odbicia. Hamulec odbicia może również sprawić, że gałąź odbicia będzie postępować. Pojazdy z kontrolą poziomu poruszają się z. B. również przy pracy przyczepy w komfortowym zakresie charakterystyki. Ta cecha odnosi się do pionowego skoku ( skoku sprężyny ) styku koła lub środka koła i obejmuje wszystkie elementy sprężynowe, które mogą znajdować się w różnych miejscach.
Zawieszenie rolkowe
Za pomocą stabilizatorów boczne nachylenie ( przechylenie ) pojazdu jest zmniejszane podczas pokonywania zakrętów i koordynowane jest zachowanie samosterowania przy dużych przyspieszeniach bocznych. Jednak zbyt twarde stabilizatory pogarszają komfort jazdy na jednostronnych lub przemiennych nierównościach podłoża. Nadwozie pojazdu „kopiuje” drogę. Aktywne stabilizatory mogą rozładować ten konflikt celów podczas jazdy na wprost.
Zawieszenie kompozytowe
Sporadycznie na ruch kołysania miał również wpływ połączenie dwóch kół z jednej strony. W 1963 roku BMC wprowadziło Hydrolastic , w którym koła z jednej strony są połączone za pomocą układu hydraulicznego. Ściśnięcie przedniego koła powoduje odbicie tylnego koła. Zawory tłumiące redukują drgania pochylające. To połączenie przednich i tylnych kół zostało zrealizowane czysto mechanicznie w taki sam sposób, jak sprężyna wyważająca w kierunku poprzecznym w Citroënie 2CV . Zmniejszył wynikającą z tego sztywność sprężyny podczas ruchów pochylających i zastąpił zawieszenie podnoszące. W Packard Torsion Level Ride zamiast sprężyn śrubowych zastosowano drążki skrętne. W połączeniu z silnikiem elektrycznym możliwa była kontrola poziomu.
Masa nieresorowana i resorowana
Nadbudowa, która ma być jak najbardziej stabilna podczas jazdy po wybojach, to masa resorowana . Z drugiej strony masa nieresorowana w dużej mierze podąża za nierówną nawierzchnią drogi. Oparty jest na resorze opony na jezdni i wykonuje ruch pionowy względem nadwozia.
Masa nieresorowana obejmuje również koła
- że podpory kół i
- Hamulce (pod warunkiem, że nie są „wewnętrzne” w przypadku kół napędzanych i indywidualnie zawieszonych , tj. Nie działają na wały napędowe na wyjściu mechanizmu różnicowego).
Elementy, których środek masy nie pokrywa się w pełni z nierówną nawierzchnią drogi, są liczone jako masy nieresorowane tylko częściowo:
- na kierownicy ,
- sprężyny (w tym stabilizatorów i równoważących sprężyn ),
- amortyzatory i
- półosie (osie napędzane z niezależnym zawieszeniem; osie sztywne są w całości częścią masy nieresorowanej).
Niepożądane wahania obciążenia kół oraz w mniejszym stopniu przyspieszenia nadwozia są tym mniejsze, im mniejsza jest masa nieresorowana w stosunku do masy resorowanej pojazdu. Aby uzyskać tak korzystny, czyli niewielki do uzyskania stosunek masy nieresorowanej do resorowanej, w samochodach sportowych i wyścigowych szczególnie lekkie koła ze stopów aluminium i magnezu lub tworzyw sztucznych wzmocnionych włóknem węglowym (CFRP) oraz lekkie układy hamulcowe, np. Z włókna węglowego. -ceramiczny - zastosowane tarcze hamulcowe .
Projekty
W pierwszych samochodach zawieszenie, podobnie jak w wagonach, uzyskiwano za pomocą pary wzdłużnie zamocowanych resorów piórowych na oś. Ten typ konstrukcji jest nadal używany w pojazdach użytkowych . Sprężyny służą zarówno do zawieszenia, jak i do prowadzenia kół. Przed I wojną światową wynaleziono zawieszenie ze sprężynami śrubowymi , później także z drążkami skrętnymi. Te sprężyny nie mogą prowadzić koła i są połączone z różnymi konstrukcjami zawieszenia koła . W międzyczasie sprężyny śrubowe stały się powszechnie akceptowane, często w połączeniu z amortyzatorem prowadzącym koła jako osią amortyzatora . W samochodach wyścigowych sprężyna śrubowa jest uruchamiana za pomocą popychacza.
Jednym z najbardziej znanych samochodów z zawieszeniem na drążku skrętnym jest VW Beetle z „mieczem sprężynowym” jako wahaczem wleczonym na tylnej osi, do którego przymocowane jest wahadło półosiowe do łożyska koła. Nie były też pozostawia sprężyste w probówkach osiowych korby ramię przedniej osi, poddaje się skręcaniu.
Od lat trzydziestych, a zwłaszcza od lat pięćdziesiątych XX wieku, wielu europejskich i amerykańskich producentów samochodów budowało pojazdy ze sprężynami skrętnymi ułożonymi wzdłużnie, a niektóre nawet z kontrolą poziomu.
Powszechnie stosowane w autobusach i ciężarówkach zawieszenie pneumatyczne , w którym sprężarka wytwarza ciśnienie powietrza zapewniające komfortowe zawieszenie z możliwością regulacji poziomu za pomocą miechów, po raz pierwszy w Niemczech zastosowała firma Borgward . W latach sześćdziesiątych niektóre luksusowe sedany Mercedes-Benz posiadały zawieszenie pneumatyczne.
Od momentu pojawienia się Citroëna DS, Citroën montuje zawieszenie hydropneumatyczne ( hydropneumatyczne ) w swoich samochodach klasy średniej i luksusowej . W przeszłości Mercedes-Benz i Rolls-Royce korzystały z niego na podstawie licencji. Wraz z Citroënem XM , Citroën wprowadził sterowany elektronicznie Hydractive . Citroën Xantia Activa miał również aktywne stabilizatory , że prawie całkowicie zahamowany ciała rolkę podczas pokonywania zakrętów.
W 1998 roku Mercedes-Benz był pierwszym niemieckim producentem, który wyposażył Klasę S w „Airmatic”, zawieszenie pneumatyczne z przełączanymi amortyzatorami (ADS). W tym przypadku po raz pierwszy zastosowano prowadzony zewnętrznie mieszek toczny ze wzmocnieniami osiowymi. W międzyczasie różni producenci oferują ekskluzywne modele opcjonalnie z zawieszeniem pneumatycznym, co znacznie przyczynia się do komfortu. Poziom można dostosować do sytuacji na drodze za pomocą zawieszenia pneumatycznego ( kontrola poziomu ). Na przykład poziom można podnieść w terenie lub obniżyć na autostradzie, co zmniejsza opór powietrza .
Active Body Control to wspomagane komputerowo aktywne zawieszenie . Mercedes-Benz wprowadził ten układ hydrauliczny do regulacji podstawy sprężyny w 1999 roku w C 215 .
Zawieszenie elektryczne, w którym elektryczny silnik liniowy popycha koło w dół lub podnosi je, nie jest jeszcze stosowane w pojazdach seryjnych. Nierówności jezdni należy wyrównać w taki sposób, aby pasażerowie pojazdu ich nie odczuwali. System ten teoretycznie umożliwia również przeskakiwanie pojazdu przez przeszkody.
Jednośladów
Do zawieszenia rowerów i motocykli stosuje się różne systemy zawieszenia. Z przodu często można znaleźć widelec teleskopowy , który oprócz zawieszenia przejmuje również prowadzenie koła za pomocą rur teleskopowych.
Budują systemy zawieszenia są zwykle zaprojektowane jako wychylnym ramieniu. W skuterach silnikowych to wahacz jest często jednocześnie nośnikiem napędu z silnikiem i skrzynią biegów, ale zwiększa to masy nieresorowane; ten układ nazywany jest wahaczem układu napędowego . Zawieszenie i systemy prowadzenia kół są również rzadko oddzielane, takie jak układ kierowniczy Ackermann w Yamaha GTS 1000 lub Bimota Tesi . Z drugiej strony, z sukcesem zostały wprowadzone systemy „ Telelever ” firmy BMW , które oddzielają prowadzenie koła na przednim kole od zawieszenia. We wcześniejszych czasach przednie koła były często kierowane kołysaniem; dzieli się na skrzydła długie i krótkie oraz skrzydła pchane i ciągnięte; Huśtawki ze szczególnie krótkimi wahaczami są również nazywane widelcami wahaczy . Widelce równoległoboczne i widelce wahadłowe motocykli z lat dwudziestych i trzydziestych XX wieku to specjalne konstrukcje wahaczy .
Przy załadunku kierowcy, który musi w motocyklach, wartość 25 do 30 procent całkowitej podróży dla odbicia (ugięcia), jak są dostępne. Jeśli kompresja jest zbyt duża - wysoki procent - użyteczny skok sprężyny (dodatni skok sprężyny) zostaje utracony, środek ciężkości zostaje obniżony, co pogarsza komfort jazdy i stabilność na zakrętach. To samo dotyczy niewystarczającego ujemnego skoku sprężyny - widelec teleskopowy ma wtedy zbyt dużą sztywność (lub napięcie wstępne), co w zależności od stanu drogi może prowadzić do skakania roweru ze słabym prowadzeniem i przyczepnością, a także ze słabym komfort jazdy.
literatura
- Olaf von Fersen (red.): Stulecie technologii samochodowej. Samochody osobowe. VDI Verlag, 1986, ISBN 3-18-400620-4 , strony 366-396.
- Michael Trzesniowski: Technologia samochodów wyścigowych: podstawy, konstrukcja, podzespoły, systemy. Vieweg + Teubner, wydanie 1 2008, ISBN 978-3-8348-0484-6 , s. 293-305.
linki internetowe
- Paul Balzer: Animacje tłumionych drgań w „ćwiartce pojazdu” (masy: 1 koła, kierowcy, 1/4 ciała)
Indywidualne dowody
- ↑ a b Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert (red.): Podręcznik Vieweg Technologia motoryzacyjna . Szóste, zaktualizowane wydanie. Vieweg + Teubner, 2011, ISBN 978-3-8348-1011-3 , s. 580–582 ( ograniczony podgląd w wyszukiwarce Google Book).
- ↑ http://copeland.id.au/wp-content/uploads/2010/05/Hydrolastic.pdf Artykuł o Hydrolastic
- ↑ M. Mitschke, H. Wallentowitz: Dynamika pojazdów silnikowych. Springer, 2004.
- ^ Benny Wilbers , Werner Koch: Szczegóły nowej technologii podwozia, ISBN 3-929534-17-7