Keď ľudia myslia na výkon automobilu, zvyčajne si predstavia výkon, krútiaci moment a zrýchlenie od nuly do{1}}. Ale všetka sila generovaná piestovým motorom je zbytočná, ak vodič nemôže ovládať auto. Preto automobiloví inžinieri zamerali svoju pozornosť na systém odpruženia takmer hneď, ako zvládli štvortaktný spaľovací motor.
Úlohou odpruženia automobilu je maximalizovať trenie medzi pneumatikami a povrchom vozovky, zabezpečiť stabilitu riadenia s dobrou ovládateľnosťou a zabezpečiť pohodlie cestujúcich. V tomto článku preskúmame, ako fungujú odpruženia automobilov, ako sa v priebehu rokov vyvíjali a kam sa bude dizajn odpružení uberať v budúcnosti.
Ak by bola cesta dokonale rovná, bez nerovností, odpruženie by nebolo potrebné. Ale cesty nie sú ani zďaleka rovné. Dokonca aj čerstvo spevnené diaľnice majú jemné nedokonalosti, ktoré môžu interagovať s kolesami auta. Práve tieto nedokonalosti pôsobia na kolesá silou. Podľa Newtonových pohybových zákonov majú všetky sily obojeveľkosťasmer. Náraz na vozovke spôsobí, že sa koleso pohybuje hore a dole kolmo k povrchu vozovky. Veľkosť samozrejme závisí od toho, či koleso narazí na obrovský hrbolček alebo malú škvrnu. Tak či onak, koleso auta zažije avertikálne zrýchlenieako prechádza cez nedokonalosť.
Odpruženie na vašom aute maximalizuje trenie medzi pneumatikami a vozovkou a poskytuje stabilitu riadenia.
Bez zasahujúcej konštrukcie sa všetka vertikálna energia kolesa prenáša na rám, ktorý sa pohybuje rovnakým smerom. V takejto situácii môžu pneumatiky úplne stratiť kontakt s vozovkou. Potom pod vplyvom gravitačnej sily môžu pneumatiky opäť naraziť na povrch vozovky. Potrebujete systém, ktorý pohltí energiu vertikálne zrýchleného kolesa a umožní rámu a karosérii nerušenú jazdu, zatiaľ čo pneumatiky sledujú nerovnosti na ceste.
Štúdium síl pôsobiacich na pohybujúcom sa aute je tzvdynamika vozidlaa musíte pochopiť niektoré z týchto pojmov, aby ste pochopili, prečo je pozastavenie potrebné. Väčšina automobilových inžinierov zvažuje dynamiku pohybujúceho sa auta z dvoch perspektív:
Jazdite: schopnosť auta vyhladiť hrboľatú cestu
Manipulácia: schopnosť auta bezpečne zrýchľovať, brzdiť a zatáčať
Tieto dve charakteristiky možno ďalej opísať tromi dôležitými princípmi –cestná izolácia, držanie cestyazatáčanie. Nasledujúca tabuľka popisuje tieto princípy a spôsob, akým sa inžinieri pokúšajú vyriešiť výzvy, ktoré sú pre každého z nich jedinečné.
Odpruženie automobilu s rôznymi komponentmi poskytuje všetky opísané riešenia.
Pozrime sa na časti typického zavesenia, od väčšieho obrazu podvozku až po jednotlivé komponenty, ktoré tvoria samotné zavesenie.
Obsah
Časti odpruženia automobilov
Tlmiče: Tlmiče nárazov
Tlmiče: vzpery a výkyvné tyče
Typy zavesenia: Predné
Typy odpruženia: zadné
Špecializované zavesenia: The Baja Bug
Špecializované odpruženia: Pretekári Formuly 1
Špecializované odpruženia: Hot Rods
Časti odpruženia automobilov
Odpruženie auta je vlastne súčasťou podvozku, ktorý obsahuje všetky dôležité systémy umiestnené pod karosériou auta. Tieto systémy zahŕňajú:
Therám: konštrukčný, náklad nesúci komponent, ktorý podopiera motor a karosériu auta, ktoré sú zase podporované zavesením
Thezávesný systém: nastavenie, ktoré podporuje hmotnosť, absorbuje a tlmí nárazy a pomáha udržiavať kontakt s pneumatikou
Thesystém riadenia: mechanizmus, ktorý umožňuje vodičovi viesť a riadiť vozidlo
Thepneumatiky a kolesá: komponenty, ktoré umožňujú pohyb vozidla prostredníctvom priľnavosti a/alebo trenia s vozovkou
Odpruženie je teda len jedným z hlavných systémov každého vozidla.
S týmto celkovým prehľadom je čas pozrieť sa na tri základné komponenty akéhokoľvek zavesenia: pružiny, tlmiče a výkyvné tyče.
Dnešné pružinové systémy sú založené na jednej zo štyroch základných konštrukcií:
Vinuté pružinysú najbežnejším typom pružín a v podstate ide o ťažkú torznú tyč zvinutú okolo osi. Vinuté pružiny sa stlačia a roztiahnu, aby absorbovali pohyb kolies.
Listové pružinypozostávajú z niekoľkých vrstiev kovu (nazývaných "listy") spojených dohromady, aby pôsobili ako jeden celok. Listové pružiny boli prvýkrát použité na konských povozoch a nachádzali sa na väčšine amerických automobilov až do roku 1985. Dodnes sa používajú na väčšine nákladných áut a ťažkých úžitkových vozidiel.
Torzné tyčevyužiť vlastnosti krútenia oceľovej tyče na zabezpečenie výkonu ako vinutá pružina. Funguje to takto: Jeden koniec tyče je ukotvený k rámu vozidla. Druhý koniec je pripevnený k priečnemu ramenu, ktoré funguje ako páka, ktorá sa pohybuje kolmo na torznú tyč. Keď koleso narazí na hrboľ, vertikálny pohyb sa prenesie na priečne rameno a potom prostredníctvom páčenia na torznú tyč. Torzná tyč sa potom otáča pozdĺž svojej osi, aby poskytla silu pružiny. Európski výrobcovia automobilov tento systém vo veľkej miere využívali, rovnako ako Packard a Chrysler v Spojených štátoch, počas 50. a 60. rokov 20. storočia.
Vzduchové pružinypozostávajú z valcovej vzduchovej komory umiestnenej medzi kolesom a karosériou auta a využívajú kompresné vlastnosti vzduchu na absorbovanie vibrácií kolesa. Táto technológia sa dnes používa v mnohých luxusných vozidlách, no tento koncept je v skutočnosti starý viac ako storočie a možno ho nájsť na buginách ťahaných koňmi. Vzduchové pružiny z tejto doby boli vyrobené zo vzduchom naplnených kožených membrán, podobne ako mech; v tridsiatych rokoch boli nahradené vzduchovými pružinami z lisovanej gumy.
Na základe toho, kde sú pružiny umiestnené na aute - tj medzi kolesami a rámom - inžinieri často považujú za vhodné hovoriť oodpružená hmotaaneodpružená hmota.
Theodpružená hmotaje hmotnosť vozidla uloženého na pružinách, pričomneodpružená hmotaje voľne definovaná ako hmotnosť medzi vozovkou a pružinami zavesenia. Tuhosť pružín ovplyvňuje, ako odpružená hmota reaguje počas jazdy. Voľne odpružené autá, ako sú luxusné autá (napríklad Mercedes-Benz triedy C), dokážu prehltnúť nerovnosti a poskytnúť super hladkú jazdu; takéto auto je však náchylné pri brzdení a zrýchľovaní sa ponárať a hrbiť a má tendenciu pociťovať kývanie karosérie alebo preklápanie počas zákruty. Pevne odpružené autá, ako sú športové autá (napríklad Mazda Miata MX-5), sú menej zhovievavé na hrboľatých cestách, no dobre minimalizujú pohyb karosérie, čo znamená, že s nimi možno jazdiť agresívne, dokonca aj v zákrutách.
Takže zatiaľ čo pružiny samy osebe vyzerajú ako jednoduché zariadenia, ich navrhovanie a implementácia na automobile, aby sa vyrovnal komfort pasažierov a ovládateľnosť, je zložitá úloha. A aby to bolo zložitejšie, samotné pružiny nedokážu zabezpečiť dokonale hladkú jazdu. prečo? Pretože pružiny sú skvelé na absorbovanie energie, ale nie také dobrérozptyľujúci sato. Ďalšie štruktúry, známe akotlmiče, sú na to povinní.
