Качания оси представляет собой простой тип независимого (заднего колеса) подвески разработан и запатентован Эдмунд Rumpler в 1903. Это было революционное изобретение в автомобильной промышленности, позволяя колеса реагировать на неровности поверхности дороги независимо друг от друга, и чтобы транспортное средство для поддержания крепкое удержание дороги. Первым автомобильным автомобилем был Rumpler Tropfenwagen , за ним последовали Mercedes 130H / 150H / 170H , Standard Superior , Volkswagen Beetle и его производные, а также Chevrolet Corvair и другие.
Некоторые более поздние автомобильные задние поворотные оси имеют универсальные шарниры, соединяющие карданные валы с дифференциалом , который прикреплен к шасси . Поворотные оси не имеют универсальных шарниров на колесах - колеса всегда перпендикулярны карданным валам; поэтому такая конструкция не подходит для передних колес автомобиля, требующих рулевого управления. В подвесках качающихся мостов обычно используются листовые рессоры и амортизаторы . Он также использовался в ранних самолетах (1910 г. или ранее), таких как Sopwith и Fokker , обычно с резиновым тросом и без демпфирования.
Сравнение
Преимущество
Подвеска качающейся оси имеет два преимущества по сравнению с обычной ведущей осью :
- Это уменьшило неподрессоренную массу, поскольку дифференциал установлен на шасси.
- Устраняет отзывчивые изменения развала колес противоположных колес.
Недостатки
- Значительное изменение развала одного колеса происходит по сравнению с конструкциями осей балки, поскольку радиус шарнирного полуоси составляет менее половины от радиуса всего осевого узла.
- «Поддомкрачивание» при разгрузке (или отскоке) подвески вызывает положительные изменения развала с обеих сторон, что (в крайних случаях) может перевернуть автомобиль.
- Изменение развала колес из-за сил на поворотах может вызвать потерю сцепления с задними колесами, что приведет к избыточной поворачиваемости - динамически нестабильному состоянию, которое может вызвать пробуксовку автомобиля. Это особенно серьезная проблема, когда качающаяся ось используется в конструкции с задним расположением двигателя из-за большей боковой силы перегрузки на задние колеса из-за массы двигателя. Изменения развала колес во время замедления могут усилить избыточную поворачиваемость при отрыве .
Решения
Некоторые технические решения могут с переменным успехом ограничить проблемы с поворотной осью:
- Стабилизатор поперечной устойчивости : в качестве варианта конструкции предлагается передний стабилизатор поперечной устойчивости, который может улучшить управляемость автомобиля с поворотной осью - перенос веса на переднюю подвесную шину, значительно уменьшая задние углы скольжения - тем самым предотвращая потенциальную избыточную поворачиваемость.
- Одиночная точка поворота: Mercedes-Benz решил проблемы с управляемостью, выполнив поворотные оси с одной точкой поворота, расположенной под дифференциалом, то есть значительно ниже оси. Эта конфигурация заметно снизила тенденцию к "подъему", и более поздние автомобили, оборудованные качающейся осью с низким шарниром, получили высокую оценку в современных публикациях за их управляемость. Качающаяся ось с низким шарниром продолжалась в производстве Mercedes-Benz W108 280SE и 300SEL до 1972 года. Она была установлена на 300SEL 6.3, который в начале 1970-х годов был самым быстрым серийным седаном в мире. Модифицированные AMG 6.3s также оснащались стандартной качающейся осью. [1]
- Перепад давления в шинах: Renault Dauphine , Volkswagen Beetle и Chevrolet Corvair первого поколения (1960–1964) использовали стратегию перепада давления в шинах для устранения характеристик избыточной поворачиваемости подвески качающихся мостов, особенно низкого давления в передних и задних колесах, которые вызывали недостаточную поворачиваемость . Перепад давления в шинах стратегии предлагается значительный недостаток: владельцы и механики могли непреднамеренно , но легко повторно ввести поворачиваемость характеристики более чем накачивания передних шин (то есть, для типичных давлений для других автомобилей с другими системами подвески) или надувать все четыре колеса к тому же давлению. Эффективность этого варианта подверглась критике в судебных процессах в США в 1960-х годах. [2]
- Z-образная дуга и пружины, вызывающие крен : Mercedes-Benz представил, чтобы помочь своей качающейся оси с низким шарниром, винтовая пружина, установленная поперечно над дифференциалом, которая будет передавать нагрузку с одной стороны на другую, чтобы сжимать одну колесо, когда другая сторона поднялась. Эта спиральная пружина увеличивает несущую способность задней подвески, поэтому новый набор пружин с более низким давлением был заменен на обычные, чтобы сохранить гибкость хода. Аналогичного эффекта удалось добиться с помощью Z-образной дуги VW, в отличие от стабилизатора поперечной устойчивости. Оба устройства распределяют реакцию задних осей на вход на одно колесо, тем самым уменьшая тенденцию к чрезмерному развалу на одном колесе. Эти решения представляют собой компромисс между характеристиками качающейся оси и оси балки за счет снижения качества езды.
- Компенсатор развала: Поперечная пластинчатая рессора соединена с внешними концами полуосей и под узлом подвески, препятствуя положительному развалу, который может возникнуть в результате поворотов или отскока. Это было успешное решение, представленное на Corvair 1964 года, а также установленное на заводе на Porsche 356 Super 90-х и некоторых более поздних моделях. [3] Компенсаторы развала на вторичном рынке доступны для Porsche, VW и ранних Corvairs.
Безопасность
Ральф Надер в своей книге 1965 года « Небезопасно на любой скорости» подробно описал происшествия и судебные иски, связанные с недостатками в моделях 1960–1963 годов конструкции поворотной оси Chevrolet Corvair первого поколения . Надер нашел инженера Chevrolet, который боролся с менеджментом после того, как руководство устранило передний стабилизатор поперечной устойчивости из соображений экономии. Модели 1964 года были оснащены передним стабилизатором поперечной устойчивости в качестве стандартного оборудования в дополнение к задней поперечной листовой рессоре, что улучшало устойчивость при аварийном маневрировании. Второе поколение Corvairs (1965–1969) использовало настоящую независимую заднюю подвеску (IRS).
Конструкторы Hillman Imp извлекли уроки из проблем с Corvair, разбив [4] один на относительно низкой скорости, и разработали свой автомобиль с задним расположением двигателя и подвеской с полуприцепом сзади. Чтобы достичь правильного баланса управляемости, они фактически использовали геометрию качающейся оси спереди, а рулевые шкворни были установлены на внешних концах одинарных поперечных рычагов. Это вызвало слишком сильную недостаточную поворачиваемость и неравномерный износ шин, и были внесены изменения, чтобы уменьшить положительный развал передних колес за счет снижения точек поворота качающейся оси. [5] Для этого также были доступны комплекты для вторичного рынка, а недорогая альтернатива заключалась в установке конической прокладки для изменения наклона держателя шкворня относительно поперечного рычага.
Замена
В конце 1960-х поворотные оси были вытеснены трубчатыми осями de Dion , хотя ведущие оси оставались наиболее распространенными. Большинство задних подвесок в последние годы были заменены более современными независимыми подвесками , и сегодня как качающиеся, так и подвески де Дион практически не используются.
Единственным исключением является чешский производитель грузовиков Tatra , который с 1923 года использует поворотные оси на центральной «опорной» трубе (модель Tatra 11 ) вместо более распространенных цельнолитых осей. Утверждается, что эта система обеспечивает большую жесткость и лучшие характеристики на дорогах плохого качества и бездорожье. Здесь присущая сниженная устойчивость на дорогах компенсируется повышенной устойчивостью на пересеченной местности, что позволяет развивать более высокие скорости на бездорожье при прочих равных условиях. Это особенно проявляется в длинных транспортных средствах с шестью колесами и более, где скручивание шасси для бездорожья может стать серьезной проблемой.
Двойная двутавровая балка
Еще одно применение концепции качающейся оси - передняя подвеска Ford "Twin I-Beam" для грузовиков. Эта система имеет твердые оси и может передавать мощность в полноприводных версиях, где она называется «Twin Traction Beam». Хотя это независимая система подвески, поскольку каждая шина поднимается и опускается, не влияя на положение другой, параллелограммное действие системы подвески с А-образными рычагами отсутствует. Каждая шина движется по дуге, но из-за более длинных рычагов изменения развала пропорционально меньше, чем у приводных качающихся осей для задних колес, перечисленных выше. Точка поворота осей ниже и расположена не в центре автомобиля, а почти на противоположной балке шасси, поэтому эффект гораздо менее опасен. [6] Спортивные гонщики Lotus Eleven серии 1 1956 года использовали переднюю подвеску с качающимся мостом, заимствованную у седана Ford E93. [7]
Рекомендации
- ^ "Архивная копия" . Архивировано из оригинала на 2008-05-01 . Проверено 16 июля 2008 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )«Архивная копия» . Архивировано из оригинала на 2008-05-01 . Проверено 16 июля 2008 .CS1 maint: заархивированная копия как заголовок ( ссылка )
- ^ Надер, Ральф (1965). Небезопасно на любой скорости: спланированные опасности американского автомобиля . Grossman Publishers. LCCN 65-16856 .
- ^ https://porsche356registry.org/article?category=1&page=3
- ^ http://www.imps4ever.info/tech/suspense.html
- ^ http://www.imps4ever.info/tech/suspension.html
- ^ Фицджеральд, Крейг. "Передняя подвеска сдвоенной двутавровой балки Ford" . хеммингс . Деловые журналы американского города . Проверено 1 марта +2016 .
- ^ https://www.lotuseleven.org/Design%20&%20Production.htm
Внешние ссылки
- СМИ, связанные с подвеской поворотного моста на Викискладе?