Шкворень (также шкворень , поворотный шкворень и шкворень ) [1] [2] — это главный шарнир в рулевом механизме автомобиля или другого транспортного средства .
Этот термин также используется для обозначения части седельно-сцепного устройства для полуприцепа и его прицепа или другого груза.
Первоначально, с рулевым управлением «поворотной платформой» конных повозок , это был один штифт, на котором подвижная ось была повернута под рамой повозки. Это располагало ось из стороны в сторону, но вес повозки переносился на круглом деревянном кольцевом поворотном круге, окружающем ее. Подобное рулевое управление с центральным шарниром использовалось паровыми тяговыми двигателями , при этом шкворень устанавливался на «кронштейне насеста» под котлом. Некоторые ранние автомобили также использовали рулевое управление с центральным шарниром, хотя стало очевидно, что оно не подходит для их растущих скоростей.
Рулевое управление Аккермана разделяет рулевое движение на два шарнира, один около ступицы каждого переднего колеса. Балочная ось между ними остается неподвижной относительно шасси, соединенной подвеской. Рулевое управление Аккермана имеет два преимущества: оно уменьшает трение шин, необходимость тянуть шины вбок по их протектору при повороте рулевого управления, а также оно уменьшает неровности подвески и дороги, которые имеют тенденцию нарушать направление рулевого управления. Шкворни теперь были закреплены на концах оси, а держатели ступицы поворачивались на них. Чаще всего центр шкворня был закреплен на оси, а держатель ступицы был раздвоен, чтобы поместиться над ним, но некоторые автомобили, включая показанную модель Ford T, использовали раздвоенную ось и шкворень, закрепленный в цельном держателе. Шкворни всегда были зажаты в центре, а поворотные подшипники на концах, чтобы увеличить плечо рычага и, таким образом, уменьшить нагрузку на подшипник.
Независимая передняя подвеска, разработанная в 1930-х годах, по крайней мере для высокопроизводительных автомобилей, часто с использованием подвески с двойным поперечным рычагом . Эта производительность также способствовала снижению неподрессоренной массы . Вместо использования отдельных шарниров для движения подвески вверх и вниз и поворотного кулака рулевого управления, использование сферического шарового шарнира, который мог двигаться с двумя степенями свободы, позволяло одному и тому же шарниру выполнять обе функции. Держатель ступицы простирался вертикально, охватывая концы обоих поперечных рычагов, с шаровым шарниром на каждом конце. В 1950-х и 1960-х годах такая независимая подвеска стала обычным явлением в легковых автомобилях всех ценовых диапазонов. Хотя поворотный шкворень больше не был идентифицируемым физическим компонентом, геометрия подвески по-прежнему проектировалась с точки зрения виртуального поворотного шкворня вдоль линии между центрами шаровых шарниров.
Хотя они в значительной степени устарели, подвески с поворотным шкворнем имеют преимущество в том, что они могут выдерживать гораздо более тяжелые грузы, [ сомнительно – обсудить ] , поэтому они все еще используются на некоторых тяжелых грузовиках. Dana производила версию оси D60 с поворотным шкворнем до 1991 года. (Однако функционально аналогичное, похожее на вид и очень прочное соединение между шасси и стрелой на экскаваторе-погрузчике называется стойкой с поворотным шкворнем .)
Ниппель в передней части полуприцепа для соединения с седельно-сцепным устройством тягача также известен как шкворень, использование которого аналогично использованию рулевого управления в оригинальной конной повозке и тяговом двигателе. [1]
Хотя ни одна современная автомобильная передняя подвеска не включает в себя физический поворотный шкворень, ось, определяемая точками поворота поворотного кулака, действует как «виртуальный поворотный шкворень», вокруг которого поворачивается колесо. Этот виртуальный поворотный шкворень наклонен к центральной линии транспортного средства под углом, называемым углом поворотного шкворня. Виртуальный или физический, угол поворотного шкворня может также называться его аббревиатурой KPA , наклон поворотного шкворня ( KPI ) или наклон оси рулевого управления ( SAI ) и остается основополагающим параметром конструкции транспортного средства. В большинстве современных конструкций угол поворотного шкворня устанавливается относительно вертикали, если смотреть спереди или сзади транспортного средства, и он не регулируется, изменяясь только в том случае, если согнуты шпиндель колеса или поворотные кулаки. [ необходима цитата ]
Угол поворотного шкворня оказывает важное влияние на рулевое управление , заставляя его стремиться вернуться в прямолинейное или центральное положение, поскольку прямолинейное положение — это положение, в котором подвешенный кузов транспортного средства находится в самой низкой точке. Таким образом, вес транспортного средства стремится повернуть колесо вокруг поворотного шкворня обратно в это положение. Наклон поворотного шкворня также влияет на радиус скольжения управляемого колеса, расстояние между центром пятна контакта шины и местом пересечения оси поворотного шкворня с землей. Если эти точки совпадают, радиус скольжения равен нулю.
Зоолог Николас Хамфри представил свою статью 1976 года «Социальные функции интеллекта» следующим анекдотом:
Говорят, что Генри Форд заказал обследование автомобильных свалок Америки, чтобы выяснить, были ли части Ford Model T, которые никогда не выходили из строя. Его инспекторы вернулись с отчетами о практически всех видах поломок: оси, тормоза, поршни — все могло выйти из строя. Но они обратили внимание на одно примечательное исключение: поворотные шкворни списанных автомобилей неизменно имели в запасе годы жизни. С безжалостной логикой Форд пришел к выводу, что поворотные шкворни Model T были слишком хороши для своей работы, и приказал в будущем изготавливать их по худшим спецификациям. [3]
Хамфри использовал метафору, чтобы представить идею эффективности распределения ресурсов путем естественного отбора («Природа, несомненно, по крайней мере такой же осторожный экономист, как Генри Форд»). Метафору цитировали несколько выдающихся научных писателей, включая Ричарда Докинза , [4] Джона Барроу , [5] и Джареда Даймонда . [6] Биологи Роберт А. Лэрд и Томас Н. Шерратт подвергли сомнению как истинность истории, так и полезность метафоры, указав, что эволюция многокомпонентных систем не обязательно приводит к идентичным показателям отказов компонентов. [7]
шкворень : то, что удерживает вместе любую сложную систему или конструкцию. 1958 Engineering 28 февраля 265/3 Еще одной примечательной особенностью конструкции является передняя подвеска, в которой в качестве шкворней и поворотных кулаков используются телескопические амортизаторы .