Bilupphängning. Enhet och syfte

Bilupphängningen förbinder den bärande delen av bilen med hjulen. I själva verket är detta ett upphängningssystem, som inkluderar ett antal delar och sammansättningar. Dess essens är att ta på sig påverkan av olika krafter som uppstår i processen att röra sig längs vägen och göra kopplingen mellan kroppen och hjulen elastisk.

Fjädringar - fram och bak - tillsammans med ramen, axelbalkar och hjul utgör bilens chassi.

Ett antal fordonsegenskaper bestäms direkt av upphängningens typ och specifika utformning. Bland de viktigaste sådana parametrarna är hantering, stabilitet och till och med jämnhet.

Den ofjädrade massan är en uppsättning komponenter som direkt påverkar vägen med sin vikt. Först och främst är dessa hjul och upphängningsdelar och bromsmekanismer direkt kopplade till dem.

Alla andra komponenter och delar, vars vikt överförs till vägen genom upphängningen, utgör den fjädrade massan.

Förhållandet mellan fjädrad och ofjädrad massa har en mycket stark effekt på bilens körprestanda. Ju mindre massa de ofjädrade komponenterna har i förhållande till de fjädrande desto bättre blir körningen och smidigheten. Till viss del förbättrar detta också bilens dynamik.

För mycket ofjädrad massa kan orsaka ökad suspensionströghet. I detta fall kan körning på en böljande väg skada bakaxeln och leda till en allvarlig olycka.

Nästan alla fjädringskomponenter är relaterade till fordonets ofjädrade vikt. Det är därför förståeligt ingenjörernas önskan att minska vikten av upphängningen på ett eller annat sätt. För detta ändamål försöker designers minska dimensionerna på delar eller använda lättare legeringar istället för stål. Varje vunnet kilogram förbättrar gradvis bilens köregenskaper. Samma effekt kan uppnås genom att öka den fjädrade massan, men för detta måste du lägga till en mycket betydande vikt. För personbilar är förhållandet cirka 15:1. Dessutom försämrar en ökning av den totala massan accelerationsdynamiken.

När det gäller komfort

Ett fordon i rörelse vibrerar konstant. I detta fall kan relativt lågfrekventa och högfrekventa oscillationer särskiljas.

Ur komfortsynpunkt bör antalet vibrationer i kroppen per minut vara i intervallet från 60 till 120.

Dessutom, på grund av användningen av däck och andra elastiska komponenter, upplever de ofjädrade massorna högre frekvens vibrationer - cirka 600 per minut. Upphängningens utformning bör hålla sådana vibrationer till ett minimum så att de inte känns i kabinen.

Och naturligtvis är stötar och stötar oundvikliga under körning, vars intensitet beror på vägytans tillstånd. Att effektivt bekämpa effekterna av skakningar på grund av gupp på vägen är en av fjädringens viktiga uppgifter.

När det gäller hanterbarhet

Fordonet måste bibehålla en given rörelseriktning och samtidigt enkelt ändra den efter förarens vilja. En av fjädringens funktioner är att ge tillräcklig stabilisering av de styrda hjulen så att bilen fortsätter att röra sig i en rak linje, oavsett slumpmässiga gupp som uppstår på grund av vägbeläggningsfel.

Med god stabilisering återgår de styrda hjulen till ett neutralt läge med lite eller inget föraringrepp, och bilen rör sig i en rak linje, även om ratten inte hålls.

Hur hjulen rör sig i förhållande till vägen och karossen bestäms till stor del av fjädringens kinematik.

Säkerhetsmässigt

Fjädringen ska ge optimalt grepp av däcken mot vägbanan så att kontaktytan förblir konstant under rörelsen. Dynamiska förändringar i inställningarna (inriktning, etc.), såväl som upphängningsgeometri, bör vara minimala. Detta gäller särskilt vid körning över gupp i vägen och kurvtagning. Konstruktionen ska innehålla element som minskar rullningen och minimerar sannolikheten för sladd och vältning av maskinen, med andra ord ger tillräcklig stabilitet.

En bilupphängning består vanligtvis av styrmekanismer, elastiska komponenter, en vibrationsdämpare, en krängningshämmare, samt fästelement, regler- och kontrollanordningar.

Styrmekanismer 

Först och främst är det olika spakar, som du kan lära dig mer om, samt alla typer av dragkraft, ställ, förlängningar. Det beror på dem hur och inom vilka gränser det är möjligt att flytta hjulen längs olika axlar och i olika plan. Dessutom överför de drag- och bromskrafter, samt sidopåverkan, till exempel under en sväng.

Beroende på vilken typ av styrmekanismer som används kan alla upphängningar delas in i två stora klasser - beroende och oberoende.

I den beroende är båda hjulen på en axel stelt förbundna med varandra med hjälp av en bro (tvärbalk). I detta fall kommer förskjutningen av ett av hjulen, till exempel vid körning genom en grop, att orsaka en liknande förskjutning av det andra.



I en oberoende upphängning finns det ingen sådan styv anslutning, så vertikala förskjutningar eller lutningar av ett hjul har praktiskt taget ingen effekt på andra.



Båda klasserna har sina fördelar och nackdelar, som avgör omfattningen av deras tillämpning. När det gäller personbilar visade sig här en klar fördel vara på sidan av oberoende fjädringar. Även om bakaxeln i många fall fortfarande är installerad beroende, kan du ibland också hitta ett halvoberoende torsionsspakssystem.

På framaxeln är beroende fjädring, på grund av sin höga hållfasthet och enkla design, fortfarande relevant på lastbilar, bussar och vissa stadsjeepar.

Jämförelsen av beroende och oberoende system ägnas åt.

Designen kan innehålla ett annat antal spakar, och de kan vara placerade på olika sätt. Enligt dessa egenskaper kan man urskilja enspaks-, dubbelspaks- och flerlänksupphängningar med ett längsgående, tvärgående eller snett arrangemang.

Elastiska element 

Dessa inkluderar fjädrar, torsionsstänger, olika typer av fjädrar samt gångjärn i gummi (tysta block), tack vare vilka spakarna och fjädrarna är rörliga. Elastiska element tar emot stötar när de träffar gupp på vägen och dämpar avsevärt deras påverkan på karossen, förbränningsmotorn och andra komponenter och system i bilen. Och givetvis ökar de komfortnivån för de i kabinen.

Oftast, i utformningen av en oberoende upphängning, används cylindriska spiralfjädrar, gjorda av speciellt fjäderstål med hjälp av en speciell teknik. Sådana elastiska element är pålitliga, behöver inte underhåll och låter dig samtidigt få den bästa jämnheten. I personbilar har fjädrarna nästan helt ersatt fjädrarna.



Figuren visar ett schematiskt arrangemang av en fjäderupphängning med två bärarm.

I luftfjädringen används luftfjädrar som ett elastiskt element. Genom att ändra gastrycket i cylindern i denna utföringsform är det möjligt att snabbt justera systemets styvhet, såväl som mängden markfrigång. Automatisk anpassning uppnås tack vare ett system av sensorer och en elektronisk styrenhet. Kostnaden för en sådan enhet är dock mycket hög, och den installeras endast på elitbilar. Dessutom är adaptiv luftfjädring mycket svår och dyr att reparera, och samtidigt ganska sårbar på dåliga vägar.



vibrationsdämpare 

Han utför sin roll. Den är utformad för att dämpa vibrationer som uppstår vid användning av elastiska komponenter, såväl som resonansfenomen. I avsaknad av stötdämpare minskar vibrationer i vertikala och horisontella plan avsevärt kontrollerbarheten och kan i vissa fall leda till en nödsituation. 

Mycket ofta kombineras spjället med elastiska element till en enhet - som omedelbart utför en uppsättning funktioner.

Stabilisatorstång 

Denna del är installerad på både fram- och bakaxeln. Den är utformad för att minska sidorullning vid kurvtagning och minska sannolikheten för att maskinen välter.



Du kan lära dig mer om krängningshämmarens enhet och funktionsprincip.

fästdon 

För att ansluta upphängningsdelar till ramen och till varandra, används tre typer av fästen - bultade, med och genom elastiska komponenter (gummi-metallgångjärn och bussningar). De sistnämnda hjälper, förutom att uppfylla sin huvuduppgift, också till att minska ljudnivåerna genom att absorbera vibrationer i ett visst frekvensspektrum.

Typiskt ger konstruktionen också begränsare för spakarnas rörelse. När fordonet passerar en betydande gupp kommer gummistötfångaren att absorbera stöten innan stötdämparen når sin övre eller nedre gräns. På så sätt förhindras för tidigt fel på stötdämparen, dess övre stöd och det nedre tysta blocket.

Ämnet är för brett för att täcka alla dess aspekter i en artikel. Dessutom arbetar designingenjörer ständigt med att förbättra befintliga enheter och utveckla nya. Den mest lovande riktningen är system med automatisk anpassning till specifika vägförhållanden. Förutom de redan nämnda luftfjädrarna används till exempel justerbara krängningshämmare, som kan ändra sin styvhet enligt en signal från ECU:n.



I ett antal bilar är justerbara stötdämpare installerade som ändrar fjädringens styvhet på grund av en magnetventils funktion.

I en hydropneumatisk suspension spelas rollen som elastiska komponenter av sfärer, vars separata isolerade sektioner är fyllda med gas och vätska. I Hydractive-systemet är den hydropneumatiska sfären en del av fjäderbenet.



Alla dessa alternativ är dock dyra, så de flesta bilister får nöja sig med de bästa MacPherson- och fjädersystemen med två dragben idag.

Ingen är säker från problem på våra vägar, så det kommer inte att vara överflödigt att bekanta dig med tecken på möjliga. Och se till att läsa.