Þegar fólk hugsar um afköst bifreiða hugsar það venjulega um hestöfl, tog og núll-til-{1}} hröðun. En allt afl sem myndast af stimpilvél er ónýtt ef ökumaður getur ekki stjórnað bílnum. Þess vegna sneru bílaverkfræðingar athygli sinni að fjöðrunarkerfinu nánast um leið og þeir höfðu náð tökum á fjórgengis brunavélinni.
Hlutverk bílfjöðrunar er að hámarka núning milli hjólbarða og yfirborðs vegarins, veita stöðugleika í stýri með góðri meðhöndlun og tryggja þægindi farþega. Í þessari grein munum við kanna hvernig fjöðrun bíla virka, hvernig þær hafa þróast í gegnum árin og hvert stefnir í hönnun fjöðrunar í framtíðinni.
Ef vegur væri fullkomlega flatur, án óreglu, væri ekki þörf á fjöðrun. En vegir eru langt frá því að vera flatir. Jafnvel nýlega malbikaðir þjóðvegir hafa fíngerða ófullkomleika sem geta haft samskipti við hjól bíls. Það eru þessir ófullkomleikar sem beita kröftum á hjólin. Samkvæmt hreyfilögmálum Newtons hafa allir kraftar hvort tveggjastærðargráðuogátt. Högg á veginum veldur því að hjólið færist upp og niður hornrétt á vegyfirborðið. Stærðin fer auðvitað eftir því hvort hjólið er að lenda í risastóru höggi eða pínulitlum bletti. Hvort heldur sem er, upplifir bílhjólið alóðrétt hröðunþar sem það gengur yfir ófullkomleika.
Fjöðrunin á bílnum þínum hámarkar núning milli dekkja og vegar og veitir stöðugleika í stýrinu.
Án millibyggingar er öll lóðrétt orka hjólsins flutt til grindarinnar sem hreyfist í sömu átt. Við slíkar aðstæður geta dekkin misst samband við veginn alveg. Síðan, undir þyngdarkrafti niður á við, geta dekkin skellt aftur í vegyfirborðið. Það sem þú þarft er kerfi sem gleypir orku lóðrétta hjólsins, sem gerir grindinni og yfirbyggingunni kleift að keyra ótruflaður á meðan dekkin fylgja höggum á veginum.
Rannsókn á kröftum sem starfa á hreyfanlegum bíl kallastgangverki ökutækja, og þú þarft að skilja sum þessara hugtaka til að skilja hvers vegna frestun er nauðsynleg í fyrsta lagi. Flestir bílaverkfræðingar líta á gangverki bíls á hreyfingu frá tveimur sjónarhornum:
Ríða: Geta bíls til að slétta út holóttan veg
Meðhöndlun: Geta bíls til að hraða, bremsa og beygja á öruggan hátt
Þessum tveimur eiginleikum má lýsa frekar í þremur mikilvægum meginreglum -einangrun vega, veghaldogbeygjur. Taflan hér að neðan lýsir þessum meginreglum og hvernig verkfræðingar reyna að leysa áskoranirnar sem eru einstakar fyrir hvern og einn.
Fjöðrun bíls, með ýmsum íhlutum, gefur allar þær lausnir sem lýst er.
Við skulum skoða hluta dæmigerðrar fjöðrunar og vinna frá stærri myndinni af undirvagninum niður í einstaka íhluti sem mynda sjálfa fjöðrunina.
Innihald
Varahlutir fyrir fjöðrun bíla
Demparar: Stuðdeyfar
Demparar: Stífur og sveiflustöng
Tegundir fjöðrunar: Framhlið
Tegundir fjöðrunar: Aftan
Sérhæfðar fjöðranir: The Baja Bug
Sérhæfðar fjöðranir: Formúlu 1 kappakstursmenn
Sérhæfðar fjöðranir: Hot Rods
Varahlutir fyrir fjöðrun bíla
Fjöðrun bíls er í raun hluti af undirvagninum, sem samanstendur af öllum mikilvægu kerfum sem eru staðsett undir yfirbyggingu bílsins. Þessi kerfi innihalda:
Theramma: burðarvirki hluti sem styður vél bílsins og yfirbyggingu, sem aftur eru studd af fjöðrun
Thefjöðrunarkerfi: uppsetning sem styður við þyngd, deyfir og dempar högg og hjálpar til við að viðhalda snertingu við dekk
Thestýrikerfi: vélbúnaður sem gerir ökumanni kleift að stýra og stýra ökutækinu
Thedekk og felgur: íhlutir sem gera hreyfingu ökutækis mögulega með gripi og/eða núningi við veginn
Þannig að fjöðrunin er bara eitt af helstu kerfum í hvaða farartæki sem er.
Með þetta stóra yfirlit í huga er kominn tími til að skoða þrjá grundvallarþætti hvers konar fjöðrunar: gorma, dempara og sveiflustöng.
Fjaðrakerfi nútímans eru byggð á einni af fjórum grunnhönnunum:
Fjaðrireru algengustu gerð gorma og er í meginatriðum þungur torsion bar spólaður um ás. Spólugormar þjappast saman og stækka til að gleypa hreyfingu hjólanna.
Lauffjaðrirsamanstanda af nokkrum lögum af málmi (kölluð "lauf") sem eru bundin saman til að virka sem ein eining. Lauffjaðrir voru fyrst notaðir á hestvagna og fundust á flestum bandarískum bílum til ársins 1985. Þeir eru enn notaðir í dag á flesta vörubíla og þungaflutningabíla.
Torsion barsnotaðu snúningseiginleika stálstöng til að veita spólufjöðrandi frammistöðu. Svona virka þeir: Annar endi stangar er festur við grind ökutækisins. Hinn endinn er festur við óskabein, sem virkar eins og lyftistöng sem hreyfist hornrétt á snúningsstöngina. Þegar hjólið lendir í höggi er lóðrétt hreyfing flutt yfir á óskabeinið og síðan, í gegnum lyftiaðgerðina, yfir á snúningsstöngina. Snúningsstöngin snýr síðan meðfram ásnum til að veita fjöðrunarkraftinn. Evrópskir bílaframleiðendur notuðu þetta kerfi mikið, eins og Packard og Chrysler í Bandaríkjunum, fram yfir 1950 og 1960.
Loftfjaðrirsamanstanda af sívalningslaga lofthólf sem er staðsett á milli hjólsins og yfirbyggingar bílsins og notar þjöppunareiginleika lofts til að draga í sig titring hjóla. Tæknin er notuð í mörgum lúxusbílum í dag, en hugmyndin er reyndar meira en aldargömul og gæti fundist á hestvagni. Loftfjaðrir frá þessum tíma voru gerðar úr loftfylltum leðurþindum, líkt og belg; þeim var skipt út fyrir loftfjöðrum úr mótuðu gúmmíi á þriðja áratugnum.
Miðað við hvar gormar eru staðsettir á bíl - þ.e. á milli hjóla og grind - finnst verkfræðingum oft þægilegt að tala umsprunginn massiogófjöðraður massi.
Thesprunginn massier massi ökutækisins sem er studdur á gormunum, enófjöðraður massier lauslega skilgreint sem massi milli vegarins og fjöðrunarfjaðra. Stífleiki gorma hefur áhrif á hvernig fjöðraður massi bregst við á meðan bílnum er ekið. Lauslega fjaðraðir bílar, eins og lúxusbílar (hugsaðu Mercedes-Benz C-Class), geta gleypt ójöfnur og veitt ofurslétta ferð; Hins vegar er slíkur bíll hætt við að kafa og hníga við hemlun og hröðun og hefur tilhneigingu til að upplifa líkamann sveiflast eða velta við beygjur. Þéttfjöðraðir bílar, eins og sportbílar (hugsaðu Mazda Miata MX-5), eru minna fyrirgefnir á holóttum vegum, en þeir lágmarka hreyfingu líkamans vel, sem þýðir að hægt er að aka þeim árásargjarnt, jafnvel í beygjur.
Svo, þó að gormar einir og sér virðast vera einföld tæki, er flókið verkefni að hanna og útfæra þá á bíl til að koma jafnvægi á þægindi farþega og meðhöndlun. Og til að gera málin flóknari geta gormar einir og sér ekki veitt fullkomlega mjúka ferð. Hvers vegna? Vegna þess að gormar eru frábærir í að gleypa orku, en ekki svo góðir ídreifistþað. Önnur mannvirki, þekkt semdemparar, þurfa að gera þetta.
