Når folk tenker på bilytelse, tenker de vanligvis på hestekrefter, dreiemoment og null-til-60 akselerasjon. Men all kraften som genereres av en stempelmotor er ubrukelig hvis sjåføren ikke kan kontrollere bilen. Det er derfor bilingeniører vendte oppmerksomheten mot fjæringssystemet nesten så snart de hadde mestret firetakts forbrenningsmotoren.
Jobben til en biloppheng er å maksimere friksjonen mellom dekkene og veibanen, å gi styrestabilitet med god håndtering og å sikre passasjerenes komfort. I denne artikkelen skal vi utforske hvordan biloppheng fungerer, hvordan de har utviklet seg gjennom årene og hvor utformingen av oppheng er på vei i fremtiden.
Hvis en vei var helt flat, uten uregelmessigheter, ville ikke oppheng være nødvendig. Men veiene er langt fra flate. Selv ny asfalterte motorveier har subtile ufullkommenheter som kan samhandle med hjulene på en bil. Det er disse ufullkommenhetene som påfører hjulene krefter. I følge Newtons bevegelseslover har alle krefter begge delerstørrelseogretning. En støt i veien får hjulet til å bevege seg opp og ned vinkelrett på veibanen. Størrelsen avhenger selvfølgelig av om hjulet treffer en gigantisk støt eller en liten flekk. Uansett opplever bilhjulet envertikal akselerasjonnår den går over en ufullkommenhet.
Fjæringen på bilen din maksimerer friksjonen mellom dekkene og veien og gir styrestabilitet.
Uten en mellomliggende struktur overføres all hjulets vertikale energi til rammen, som beveger seg i samme retning. I en slik situasjon kan dekkene miste kontakten med veien helt. Da, under tyngdekraften nedover, kan dekkene slå tilbake i veibanen. Det du trenger er et system som absorberer energien til det vertikalt akselererte hjulet, slik at rammen og kroppen kan kjøre uforstyrret mens dekkene følger humper i veien.
Studiet av kreftene som virker på en bil i bevegelse kalleskjøretøyets dynamikk, og du må forstå noen av disse konseptene for å forstå hvorfor en suspensjon er nødvendig i utgangspunktet. De fleste bilingeniører vurderer dynamikken til en bil i bevegelse fra to perspektiver:
Ri: en bils evne til å jevne ut en humpete vei
Håndtering: en bils evne til trygt å akselerere, bremse og svinge
Disse to egenskapene kan beskrives nærmere i tre viktige prinsipper -veiisolasjon, veiholdogsvinger. Tabellen nedenfor beskriver disse prinsippene og hvordan ingeniører forsøker å løse utfordringene som er unike for hver enkelt.
En bils fjæring, med sine ulike komponenter, gir alle de beskrevne løsningene.
La oss se på delene av en typisk fjæring, og jobbe fra det større bildet av chassiset til de individuelle komponentene som utgjør selve fjæringen.
Innhold
Bilopphengsdeler
Dempere: Støtdempere
Dempere: Struts og Sway Bars
Opphengstyper: foran
Fjæringstyper: bak
Spesialiserte oppheng: The Baja Bug
Spesialiserte suspensjoner: Formel 1-løpere
Spesialiserte oppheng: Hot Rods
Bilopphengsdeler
Opphenget til en bil er faktisk en del av chassiset, som omfatter alle de viktige systemene som er plassert under bilens karosseri. Disse systemene inkluderer:
Deramme: strukturell, lastbærende komponent som støtter bilens motor og karosseri, som igjen støttes av fjæringen
Deopphengssystem: oppsett som støtter vekt, absorberer og demper støt og bidrar til å opprettholde dekkkontakt
Destyresystem: mekanisme som gjør det mulig for sjåføren å styre og styre kjøretøyet
Dedekk og hjul: komponenter som gjør kjøretøyets bevegelse mulig ved hjelp av grep og/eller friksjon med veien
Så fjæringen er bare ett av hovedsystemene i ethvert kjøretøy.
Med denne store oversikten i tankene, er det på tide å se på de tre grunnleggende komponentene i enhver fjæring: fjærer, dempere og svaiestenger.
Dagens fjærsystemer er basert på en av fire grunnleggende design:
Spiralfjærerer den vanligste typen fjær og er i hovedsak en kraftig torsjonsstang kveilet rundt en akse. Spiralfjærer komprimerer og utvider seg for å absorbere bevegelsen til hjulene.
Bladfjærerbestår av flere lag av metall (kalt "blader") bundet sammen for å fungere som en enkelt enhet. Bladfjærer ble først brukt på hestevogner og ble funnet på de fleste amerikanske biler frem til 1985. De brukes fortsatt i dag på de fleste lastebiler og tunge kjøretøyer.
Torsjonsstengerbruk vridningsegenskapene til en stålstang for å gi spiralfjærlignende ytelse. Slik fungerer de: Den ene enden av en stang er forankret til kjøretøyrammen. Den andre enden er festet til et bærearm, som fungerer som en spak som beveger seg vinkelrett på torsjonsstangen. Når hjulet treffer en støt, overføres vertikal bevegelse til bærearmen og deretter, gjennom løftebevegelsen, til torsjonsstangen. Torsjonsstangen vrir seg deretter langs sin akse for å gi fjærkraften. Europeiske bilprodusenter brukte dette systemet mye, det samme gjorde Packard og Chrysler i USA, gjennom 1950- og 1960-tallet.
Luftfjærerbestår av et sylindrisk kammer med luft plassert mellom hjulet og bilens karosseri, og bruker luftens komprimerende egenskaper til å absorbere hjulvibrasjoner. Teknologien brukes i mange luksusbiler i dag, men konseptet er faktisk mer enn hundre år gammelt og kan finnes på hestevogner. Luftfjærer fra denne epoken ble laget av luftfylte skinnmembraner, omtrent som en belg; de ble erstattet med luftfjærer av støpt gummi på 1930-tallet.
Basert på hvor fjærene er plassert på en bil - dvs. mellom hjulene og rammen - finner ingeniører det ofte praktisk å snakke omavfjæret masseog denufjæret masse.
Deavfjæret masseer massen til kjøretøyet støttet på fjærene, mensufjæret masseer løst definert som massen mellom veien og opphengsfjærene. Stivheten til fjærene påvirker hvordan den fjærende massen reagerer mens bilen kjøres. Løstfjærende biler, som luksusbiler (tenk Mercedes-Benz C-Klasse), kan svelge ujevnheter og gi en supermyk tur; Imidlertid er en slik bil utsatt for å dykke og sette seg på huk under bremsing og akselerasjon og har en tendens til å oppleve kroppen svaie eller rulle under svinger. Tettfjærende biler, som sportsbiler (tenk Mazda Miata MX-5), er mindre tilgivende på humpete veier, men de minimerer kroppsbevegelser godt, noe som betyr at de kan kjøres aggressivt, selv rundt svinger.
Så selv om fjærer i seg selv virker som enkle enheter, er det en kompleks oppgave å designe og implementere dem på en bil for å balansere passasjerkomfort med håndtering. Og for å gjøre saken mer kompleks, kan ikke fjærer alene gi en perfekt jevn tur. Hvorfor? Fordi fjærer er gode til å absorbere energi, men ikke så gode tilforsvinnerden. Andre strukturer, kjent somdempere, er pålagt å gjøre dette.
