stringtranslate.com

Корвет рессорный

Листовая рессора Corvette — это тип независимой подвески , в которой вместо обычных винтовых пружин используется монолистовая рессора из армированного волокном пластика (FRP). Она названа в честь Chevrolet Corvette , [1] американского спортивного автомобиля, для которого она была изначально разработана и впервые использована. [2] [3] [4] [5] [6] Примечательной характеристикой этой конфигурации подвески является крепление монолистовой рессоры таким образом, что она может служить как пружиной хода, так и пружиной стабилизатора поперечной устойчивости. В отличие от многих применений листовых рессор в конструкциях автомобильной подвески, этот тип не использует пружину в качестве установочного звена. Хотя этот тип подвески наиболее известен несколькими поколениями Chevrolet Corvette, конструкция использовалась и в других серийных автомобилях General Motors , а также в автомобилях Volvo Cars и фургоне Mercedes-Benz Sprinter . Fiat выпускал автомобили с похожей конфигурацией, используя многолистовую стальную рессору вместо монолистовой рессоры FRP.

Дизайн

Задняя подвеска C5 Corvette

Конфигурация рессорной подвески независима , поскольку движение одного колеса не определяется положением другого. [6] Рычаги управления используются для определения движения колеса при сжатии подвески. Обычные винтовые пружины заменены одной пружиной FRP, которая охватывает ширину автомобиля. Как и в независимых системах подвески, использующих винтовые пружины, и в отличие от распространенной задней оси Hotchkiss с листовой рессорой, кинематика подвески определяется только рычагами управления.

Как и в конструкции подвески с винтовой пружиной, монолистовая рессора FRP поддерживает вес автомобиля. Однако листовые рессоры FRP отличаются от стальных пружин и традиционных стальных многолистовых рессор рядом существенных моментов. Пластиковые пружины FRP имеют в 4,3–5,5 раз больше энергии деформации на единицу веса по сравнению со сталью. [7] Это приводит к более легкой пружине для данного применения. Одна монолистовая передняя рессора FRP, используемая в Corvette четвертого поколения, составляет 33 процента веса эквивалентного набора винтовых пружин. [8] Сравнивая FRP с обычными стальными листовыми рессорами в аналогичных применениях, сэкономленный вес еще больше. Corvette третьего поколения предлагал опциональную монолистовую рессору FRP в качестве альтернативы стандартной многолистовой стальной пружине, 22-килограммовая (48 фунтов) стальная пружина была заменена 3-килограммовой (7 фунтов) пружиной FRP. [9] Volvo заявляет об экономии веса в 5 килограммов (10 фунтов) за счет использования пружины FRP в задней подвеске своего второго поколения XC90 по сравнению с конструкциями, использующими спиральные пружины. [10]

Относительное скользящее движение листов многолистовой стальной пружины приводит к гистерезису на основе трения относительно сжатия пружины. Это трение снижает податливость подвески и может ухудшить как качество езды, так и управляемость. [11] Не имея отдельных листов, монолистовая рессора избегает трения. [8]

FRP-пружины рекламируются как имеющие исключительную циклическую долговечность и коррозионную стойкость. [8] Тест GM, сравнивающий пружины Corvette третьего поколения, показал, что отказ многолистовых стальных пружин был вероятнее всего после 200 000 полных циклов. Заменяющая FRP-плита не показала потери производительности после двух миллионов полных циклов. [9]

Упаковка упоминается как преимущество и недостаток поперечной листовой рессоры FRP по сравнению с винтовыми пружинами, в зависимости от применения. Пружина FRP обычно устанавливается низко в подвеске, что приводит к низкому центру тяжести. Это также позволяет производителям избегать высоких креплений пружин, что приводит к более плоскому полу нагрузки вокруг подвески. [10] Джеймс Шефтер сообщает, что, как и в случае с C5 и более поздними Corvette, использование пружин амортизатора OEM заставило бы инженеров шасси либо вертикально поднять стойки амортизаторов, либо переместить их внутрь. Сзади это уменьшило бы пространство в багажнике. Спереди это помешало бы компоновке двигателя. Использование листовой пружины позволило разместить пружину под шасси, в стороне, при этом сохраняя диаметр узла амортизатора равным диаметру только амортизатора, а не амортизатора и пружины. [12] Однако в других приложениях, таких как конструкции гоночных автомобилей, необходимость охватывать ширину транспортного средства привела к значительным ограничениям конструкции. Спиральные и торсионные пружины представляют собой лучшие варианты упаковки для гоночных приложений. FRP-пружины также имеют ограниченную доступность и выбор по сравнению с винтовыми пружинами. [13] Более высокая стоимость также упоминалась как недостаток при сравнении FRP-пружин с винтовыми пружинами на серийных дорожных автомобилях. [14]

Характеристики

Модель FEA листовой пружины под нагрузкой. Первоначальная, не согнутая форма пружины показана в виде силуэтного блока. Отклонение вверх на правой стороне пружины приводит к меньшему движению вверх на левой стороне.

Преимуществом поперечных листовых рессор FRP — при поддержке широко разнесенных поворотных креплений — является возможность замены стабилизатора поперечной устойчивости. Обычно пружины, которые обеспечивают достаточную скорость движения, нуждаются в дополнительной пружине (стабилизаторе поперечной устойчивости ) для увеличения скорости крена подвески . Соединение двух сторон поперечной листовой рессоры по всему автомобилю приводит к поведению, подобному стабилизатору поперечной устойчивости. Инженеры Corvette ссылались на это свойство как на возможность использования более легкого стабилизатора поперечной устойчивости [9] и даже устранения заднего стабилизатора поперечной устойчивости на некоторых версиях Corvette седьмого поколения. [15]

Когда любое из колес отклоняется вверх, центральный промежуток пружины (часть между поворотными креплениями) отклоняется вниз. Если оба колеса отклоняются вверх одновременно (например, при ударе о неровность на дороге), центральная часть изгибается равномерно между поворотными креплениями. При крене только одно колесо отклоняется вверх, что имеет тенденцию формировать центр пружины в S-образную кривую. Результатом является то, что скорость колеса одной стороны подвески зависит от смещения другой стороны. [8] [9] [13] Степень, в которой пружина действует как стабилизатор поперечной устойчивости, зависит от расстояния между поворотными креплениями и их жесткости. [8]

Поперечная листовая рессора с центральным жестким креплением. Две половины рессоры эффективно изолированы. Движения одной половины рессоры не влияют на другую половину.

Упрощенная плоская прямоугольная пружина иллюстрирует этот принцип. Отклонение правой стороны пружины приводит к подъему левой стороны. Для сравнения, жесткое центральное крепление (2-е и 3-е поколение Corvette и другие автомобили) не показывает движения с одной стороны, когда другая отклоняется. [6]

Приложения

Ряд производителей выпустили транспортные средства или концепции, использующие независимые передние или задние подвески, поддерживаемые поперечными листовыми рессорами, которые обладают эффектом стабилизации поперечной устойчивости.

Последние патенты и связанные с ними исследования

Несколько автомобильных компаний подали патенты на конструкции подвески с использованием поперечной композитной листовой рессоры, поддерживаемой по принципу, аналогичному используемому в Corvette.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Corvette - Великий американский спортивный автомобиль - Сотрудники Old Cars Weekly. F+W Media. 1975-10-02. стр. 81. ISBN 9781440217647. Получено 14.11.2016 .[ мертвая ссылка ]
  2. ^ "5 главных технологических достижений в истории Corvette". Corvette Online. 2015-05-16 . Получено 2016-11-14 .
  3. ^ "История Chevrolet Corvette". Edmunds.com . Получено 14.11.2016 .
  4. ^ "Композитные листовые рессоры: Экономия веса в системах подвески производства". CompositesWorld. 2014-02-03 . Получено 2016-11-14 .
  5. ^ "ACMA: Альянс автомобильных композитов - Автомобильные композиты 101: История автомобильных композитов". Autocomposites.org . Архивировано из оригинала 2017-01-17 . Получено 2016-11-14 .
  6. ^ abc Крис Лонгхерст (2016-10-26). "Библия подвески". Автомобильные Библии. Архивировано из оригинала 2007-02-06 . Получено 2016-11-14 .
  7. ^ Ю, В. Дж.; Ким, Х. К. (1988). «Двойная коническая балка FRP для автомобильной листовой рессоры подвески». Композитные конструкции . 9 (4): 279–300. doi :10.1016/0263-8223(88)90049-9.
  8. ^ abcde Ламм, Майкл (1983). Новейший Corvette. Corvette от A до Z-15 (1-е изд.). Lamm-Morada Publishing. стр. 44. ISBN 978-0932128041. Архивировано из оригинала 19 февраля 2012 года.
  9. ^ abcd Маклеллан, Дэйв (2002). Corvette изнутри . Кембридж, Массачусетс: Bentley Publishers. стр. 86–87. ISBN 0-8376-0859-7.
  10. ^ ab "Benteler-SGL производит композитные листовые рессоры для нового Volvo XC90 с использованием смолы Loctite Matrix от Henkel". Новости композитной промышленности . FRP Today . Получено 30 июля 2015 г.[ мертвая ссылка ]
  11. ^ Ноулз, Дон (2010). Сегодняшний техник: автомобильная подвеска и рулевое управление . Cengage Learning. стр. 115.
  12. ^ Шефтер, Джеймс (1998). Все Корветы Красные . Галерея Книги. ISBN 978-0671685010.
  13. ^ ab Smith, Carroll (1984). Инженер, чтобы победить . Motorbooks. стр. 207. ISBN 9780879381868. Однако, если бы я занимался проектированием нового пассажирского автомобиля, я бы серьезно рассмотрел использование поперечной композитной однолистовой рессоры из однонаправленной стеклянной или углеродной нити в эпоксидной матрице. Это была бы самая легкая практичная конфигурация пружины, и хотя ограничения пространства, по-видимому, ограничивают ее использование в гонках, она должна быть вполне осуществима на дорожных транспортных средствах, от больших грузовиков до небольших пригородных автомобилей. (С тех пор, как я написал этот абзац, новое поколение Corvette вышло именно с такой пружиной для управления независимыми системами подвески — на обоих концах автомобиля.)
  14. ^ Эдмундс, Дэн. "Обзор подвески Chevrolet Corvette Stingray Z51 2014 года". Эдмундс . Получено 30 июля 2015 г.
  15. ^ Ноорделоос, Марк. «Менеджер по разработке Vette объясняет шасси C7» . Автомобильный журнал . Проверено 1 августа 2015 г.
  16. ^ МакКош, Дэн (апрель 1998 г.). «Роскошные купе: $24 000 за место». Popular Science . Получено 30 июля 2015 г.
  17. Шуон, Маршал (23 октября 1994 г.). «За рулем/Volvo 960 1995 года; коробка, которая хорошо округлена». The New York Times . Получено 30 июля 2015 г.
  18. ^ Стоклоза, Александр. "10 вещей, которые вам нужно знать о Volvo XC90 2016 года". Автомобиль и водитель . Архивировано из оригинала 29-12-2017 . Получено 01-08-2015 .
  19. ^ Аманда Джейкоб (15 октября 2014 г.). "Volvo XC90 оснащен листовой рессорой из полиуретанового композита". Архивировано из оригинала 2018-02-02 . Получено 2018-02-02 .
  20. ^ Вуд, Карен. "Композитные листовые рессоры: Экономия веса в системах подвески производства". Composites World . Получено 01.08.2015 .
  21. ^ "The Smart Fortwo Evolution" . Получено 2015-08-01 .
  22. ^ "Volkswagen: 1-литровый автомобиль". Automotive Intelligence News . Получено 2015-07-30 .
  23. ^ "The Successor: Indigo 3000" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2008-12-16.
  24. ^ "Как это работает: Подвеска". Уникальные автомобили и детали . Получено 2015-08-01 .
  25. ^ "Патент US7029017 – Подвеска колеса для автомобиля с поперечной листовой рессорой" . Получено 2015-08-03 .
  26. ^ "Патент US6029987 – Передняя ось для транспортного средства". 1997-05-26 . Получено 2015-08-03 .
  27. ^ "Патент US5141209 – Подвеска с поперечной листовой рессорой". 1988-11-30 . Получено 2015-08-03 .
  28. ^ "Патент US6811169 – Композитная конструкция пружины, которая также выполняет функцию нижнего рычага управления для обычной или активной системы подвески" . Получено 2015-08-03 .
  29. ^ Бухгольц, Ками (31 марта 2010 г.). «Композиты играют главную роль в шасси ZF». Общество инженеров-автомобилестроителей . Получено 22 декабря 2016 г.
  30. ^ "Lightweight Construction: Fighting the Fab". Корпоративный сайт компании ZF . Компания ZF . Получено 22 декабря 2016 г.