Når folk tænker på bilens ydeevne, tænker de normalt på hestekræfter, drejningsmoment og nul-til-60 acceleration. Men al den kraft, der genereres af en stempelmotor, er ubrugelig, hvis føreren ikke kan styre bilen. Derfor vendte bilingeniører deres opmærksomhed mod affjedringssystemet næsten lige så snart de havde mestret firetakts forbrændingsmotoren.
Jobbet med en bilaffjedring er at maksimere friktionen mellem dækkene og vejbanen, at give styrestabilitet med god håndtering og at sikre passagerernes komfort. I denne artikel vil vi undersøge, hvordan bilophæng fungerer, hvordan de har udviklet sig gennem årene, og hvor designet af affjedring er på vej hen i fremtiden.
Hvis en vej var helt flad, uden uregelmæssigheder, ville suspensioner ikke være nødvendige. Men vejene er langt fra flade. Selv ny asfalterede motorveje har subtile ufuldkommenheder, der kan interagere med hjulene på en bil. Det er disse ufuldkommenheder, der påfører hjulene kræfter. Ifølge Newtons bevægelseslove har alle kræfter begge delestørrelseogretning. Et bump i vejen får hjulet til at bevæge sig op og ned vinkelret på vejbanen. Størrelsen afhænger selvfølgelig af, om hjulet støder på en kæmpe bump eller en lille plet. Uanset hvad, så oplever bilhjulet enlodret accelerationsom det går over en ufuldkommenhed.
Affjedringen på din bil maksimerer friktionen mellem dækkene og vejen og giver styrestabilitet.
Uden en mellemliggende struktur overføres al hjulets lodrette energi til rammen, som bevæger sig i samme retning. I en sådan situation kan dækkene helt miste kontakten med vejen. Så under den nedadgående tyngdekraft kan dækkene slå tilbage i vejbanen. Det, du har brug for, er et system, der absorberer energien fra det lodret accelererede hjul, så stellet og kroppen kan køre uforstyrret, mens dækkene følger ujævnheder på vejen.
Studiet af de kræfter, der virker på en kørende bil kaldeskøretøjets dynamik, og du skal forstå nogle af disse begreber for at forstå, hvorfor en suspension er nødvendig i første omgang. De fleste bilingeniører betragter dynamikken i en kørende bil fra to perspektiver:
Ride: en bils evne til at udjævne en ujævn vej
Håndtering: en bils evne til sikkert at accelerere, bremse og svinge
Disse to karakteristika kan yderligere beskrives i tre vigtige principper -vejisolering, vejforholdogsving. Tabellen nedenfor beskriver disse principper, og hvordan ingeniører forsøger at løse de udfordringer, der er unikke for hver enkelt.
En bils affjedring med dens forskellige komponenter giver alle de beskrevne løsninger.
Lad os se på delene af en typisk affjedring, og arbejde fra det større billede af chassiset ned til de enkelte komponenter, der udgør selve affjedringen.
Indhold
Bilaffjedringsdele
Dæmpere: Støddæmpere
Dæmpere: Støber og svingstænger
Ophængstyper: Foran
Ophængstyper: Bag
Specialiserede ophæng: The Baja Bug
Specialiserede affjedringer: Formel 1-racere
Specialiserede ophæng: Hot Rods
Bilaffjedringsdele
Affjedringen af en bil er faktisk en del af chassiset, som omfatter alle de vigtige systemer placeret under bilens karrosseri. Disse systemer omfatter:
Deramme: strukturel, lastbærende komponent, der understøtter bilens motor og karrosseri, som igen understøttes af affjedringen
Deaffjedringssystem: opsætning, der understøtter vægten, absorberer og dæmper stød og hjælper med at opretholde dækkontakt
Destyresystem: mekanisme, der gør det muligt for føreren at styre og dirigere køretøjet
Dedæk og hjul: komponenter, der gør køretøjets bevægelse mulig ved hjælp af greb og/eller friktion med vejen
Så affjedringen er blot et af de vigtigste systemer i ethvert køretøj.
Med denne store oversigt i tankerne er det tid til at se på de tre grundlæggende komponenter i enhver affjedring: fjedre, dæmpere og svingstænger.
Nutidens fjedersystemer er baseret på et af fire grundlæggende designs:
Spiralfjedreer den mest almindelige type fjeder og er i bund og grund en kraftig torsionsstang, der er viklet om en akse. Spiralfjedre komprimerer og udvider sig for at absorbere hjulenes bevægelse.
Bladfjedrebestår af flere lag af metal (kaldet "blade") bundet sammen for at fungere som en enkelt enhed. Bladfjedre blev først brugt på hestevogne og blev fundet på de fleste amerikanske biler indtil 1985. De bruges stadig i dag på de fleste lastbiler og tunge køretøjer.
Torsionsstængerbrug vridningsegenskaberne af en stålstang til at give spiralfjederlignende ydeevne. Sådan fungerer de: Den ene ende af en stang er forankret til køretøjsrammen. Den anden ende er fastgjort til et bærearm, der fungerer som et håndtag, der bevæger sig vinkelret på torsionsstangen. Når hjulet rammer et bump, overføres lodret bevægelse til bærearmen og derefter, gennem løftehandlingen, til torsionsstangen. Torsionsstangen vrider sig derefter langs sin akse for at tilvejebringe fjederkraften. Europæiske bilproducenter brugte dette system i vid udstrækning, ligesom Packard og Chrysler i USA gennem 1950'erne og 1960'erne.
Luftfjedrebestå af et cylindrisk kammer af luft placeret mellem hjulet og bilens karrosseri, og bruge luftens kompressionsegenskaber til at absorbere hjulvibrationer. Teknologien bruges i mange luksusbiler i dag, men konceptet er faktisk mere end et århundrede gammelt og kunne findes på hestetrukne buggies. Luftfjedre fra denne æra blev lavet af luftfyldte lædermembraner, meget som en bælge; de blev erstattet med luftfjedre af formstøbt gummi i 1930'erne.
Baseret på hvor fjedrene er placeret på en bil - dvs. mellem hjulene og stellet - finder ingeniører det ofte bekvemt at tale omaffjedret masseog denuaffjedret masse.
Deaffjedret masseer massen af køretøjet understøttet på fjedrene, mensuaffjedret masseer løst defineret som massen mellem vejen og affjedringsfjedrene. Fjedrenes stivhed påvirker, hvordan den affjedrede masse reagerer, mens bilen køres. Løst affjedrede biler, såsom luksusbiler (tænk Mercedes-Benz C-Klasse), kan sluge bump og give en superglat tur; dog er en sådan bil tilbøjelig til at dykke og squatte under bremsning og acceleration og har en tendens til at opleve kroppen svaje eller rulle under sving. Strammet affjedrede biler, såsom sportsvogne (tænk Mazda Miata MX-5), er mindre tilgivende på ujævne veje, men de minimerer kroppens bevægelser godt, hvilket betyder, at de kan køres aggressivt, selv rundt om hjørner.
Så mens fjedre i sig selv virker som simple enheder, er det en kompleks opgave at designe og implementere dem på en bil for at balancere passagerkomfort med håndtering. Og for at gøre tingene mere komplekse, kan fjedre alene ikke give en perfekt jævn kørsel. Hvorfor? Fordi fjedre er gode til at absorbere energi, men ikke så gode tilforsvinderdet. Andre strukturer, kendt somdæmpere, er forpligtet til at gøre dette.
