Corvette listové jaro - Corvette leaf spring

Corvette listové jaro běžně se odkazuje na typ nezávislé zavěšení který využívá a plast vyztužený vlákny (FRP) jednokřídlé pružiny místo běžnějších vinutých pružin. Je pojmenována po Chevrolet Corvette,[1] americký sportovní vůz, pro který byl původně vyvinut a poprvé používán.[2][3][4][5][6] Pozoruhodnou charakteristikou této konfigurace zavěšení je upevnění jednokřídlé pružiny tak, aby mohla sloužit jako jízdní pružina i pružina proti převrácení. Na rozdíl od mnoha aplikací listové pružiny v provedeních automobilového odpružení tento typ nepoužívá pružinu jako spojovací článek. Zatímco tento typ zavěšení je nejvíce spojován s několika generacemi Chevrolet Corvette design byl použit v jiné výrobě General Motors automobilů i vozidel z Volvo Cars a Mercedes-Benz. Fiat vyráběla automobily podobné konfigurace, přičemž místo jednokřídlé pružiny FRP používala vícelistovou ocelovou pružinu.

Design

Zadní zavěšení C5 Corvette

Konfigurace zavěšení listovými pružinami je nezávislý, protože pohyb jednoho kola není určen polohou druhého kola.[6] Ovládací ramena se používají k definování pohybu kola při stlačení odpružení. Obvyklé vinuté pružiny jsou nahrazeny jedinou pružinou FRP, která se rozprostírá po celé šířce vozu. Stejně jako v nezávislých systémech zavěšení pomocí vinutých pružin, a na rozdíl od běžných listových pružin je podporováno Hotchkiss zadní náprava, pozastavení kinematika jsou definovány pouze ovládacími rameny.

Stejně jako v provedení s odpružením s vinutými pružinami podporuje jednokřídlá pružina FRP hmotnost vozidla. Listové pružiny FRP se však liší od ocelových svitků a tradičních ocelových vícelistých pružin mnoha významnými způsoby. Plastové pružiny FRP mají 4,3–5,5násobek kmenová energie skladování na hmotnost ve srovnání s ocelí.[7] Výsledkem je lehčí pružina pro danou aplikaci. Jediná jednokřídlá přední pružina FRP použitá u Corvetty čtvrté generace je 33 procent hmotnosti ekvivalentní sady vinutých pružin.[8] Ve srovnání s FRP s běžnými ocelovými listovými pružinami v podobných aplikacích je ušetřená hmotnost ještě větší. Třetí generace Corvette nabídla volitelnou FRP jednokřídlou pružinu jako alternativu ke standardní vícelistové ocelové pružině, přičemž 22kilogramová ocelová pružina byla nahrazena 3kilogramovou FRP pružinou.[9] Volvo požaduje snížení hmotnosti o 5 kilogramů použitím pružiny FRP v zadním zavěšení své druhé generace XC90, ve srovnání s konstrukcemi používajícími vinuté pružiny.[10] Kromě snížení hmotnosti vozidla je hmotnost pružiny částečně neodpružená hmota.[4]

Relativní klouzavý pohyb listů vícelisté ocelové pružiny má za následek hysterezi založenou na stanovení s ohledem na stlačování pružiny. Toto nastavení snižuje poddajnost odpružení a může ohrozit jak kvalitu jízdy, tak ovladatelnost.[11] Jednolistá pružina postrádá jednotlivé listy a vyhýbá se tvorbě stébel.[8]

FRP pružiny jsou inzerovány jako ty, které mají výjimečnou životnost a odolnost proti korozi.[8] Test GM srovnávající pružiny Corvette třetí generace zjistil, že selhání vícelistých ocelových pružin bylo pravděpodobné po 200 000 cyklech plného pojezdu. Náhradní listová pružina FRP nevykazovala žádnou ztrátu výkonu po dvou milionech plných cyklů.[9]

Obal je uváděn jako výhoda i nevýhoda příčné listové pružiny FRP ve srovnání s vinutými pružinami, v závislosti na aplikaci. Pružina FRP je obvykle nastavena nízko v zavěšení, což má za následek nízké těžiště. Výrobcům také umožňuje vyhnout se vysokým úchytům pružin, což má za následek plošší ložnou plochu kolem zavěšení.[10] James Schefter uvádí, že při použití u C5 a novějších korvety by použití tlumičů pružin OEM coilover přinutilo inženýry podvozku buď vertikálně zvednout tlumicí věže, nebo je posunout dovnitř. V zadní části by to snížilo prostor kufru. Vpředu by to zasahovalo do obalu motoru. Použití listové pružiny umožnilo, aby byla pružina umístěna pod podvozkem, z cesty, přičemž byl zachován průměr sestavy tlumiče nárazů pouze s tlumičem a nikoli s tlumičem a pružinou.[12] V jiných aplikacích, jako jsou designy závodních automobilů, však nutnost překlenout šířku vozidla vedla k významným konstrukčním omezením. Spirálové a torzní pružiny představují lepší možnosti balení pro závodní aplikace. FRP pružiny mají také omezenou dostupnost a výběr ve srovnání s vinutými pružinami.[13] Vyšší cena byla také uvedena jako nevýhoda při srovnání pružin FRP s vinutými pružinami na výrobních silničních automobilech.[14]

Vlastnosti

FEA model listové pružiny při zatížení. Počáteční, neprohnutý tvar pružiny je zobrazen jako rámeček siluety. Vychýlení nahoru na pravé straně pružiny má za následek menší pohyb nahoru na levé straně.

Pozoruhodnou výhodou příčných listových pružin FRP - pokud jsou podporovány široce rozmístěnými otočnými úchyty - je schopnost doplnit nebo vyměnit stabilizátor. Typicky pružiny, které poskytují dostatečné rychlost jízdy potřebujete doplňkovou pružinu ( stabilizátor ) ke zvýšení pozastavení rychlost otáčení. Spojení obou stran příčné listové pružiny napříč vozidlem má za následek chování stabilizátoru. Inženýři společnosti Corvette uvedli tuto vlastnost jako umožňující použití lehčí stabilizátoru,[9] a dokonce eliminovat zadní stabilizátor u některých verzí sedmé generace Corvette.[15]

Když je jedno z kol vychýleno nahoru, středové rozpětí pružiny (část mezi otočnými úchyty) se vychýlí dolů. Pokud se obě kola současně vychýlí nahoru (například při nárazu do nerovnosti na silnici), středová část se rovnoměrně ohne mezi úchyty otočného čepu. V roli je pouze jedno kolo vychýleno nahoru, což má sklon formovat střed pružiny do křivky ve tvaru písmene S. Výsledkem je, že rychlost kol na jedné straně odpružení závisí na posunutí druhé strany.[8][9][13] Rozsah, ve kterém pružina působí jako stabilizátor, závisí na vzdálenosti mezi otočnými úchyty a jejich tuhosti.[8]

Příčná listová pružina se středovým tuhým uchycením. Obě poloviny pružiny jsou účinně izolované. Pohyby jedné poloviny pružiny neovlivňují druhou polovinu.

Tento princip ilustruje zjednodušená plochá obdélníková pružina. Vychýlení pravé strany pružiny má za následek zvednutí levé strany. Pro srovnání, tuhý centrální úchyt (korvety 2. a 3. generace a další vozy) nevykazuje žádný pohyb na jedné straně, když je druhá vychýlena.[6]

Aplikace

Řada výrobců vyrobila vozidla nebo koncepty využívající nezávislé přední nebo zadní odpružení podporované příčnými listovými pružinami, které mají účinek proti převrácení.

Nedávné patenty a související výzkum

Několik automobilových společností podalo patenty na návrhy zavěšení pomocí příčné kompozitní listové pružiny podporované podobným způsobem jako Corvette.

  • Ford Global Technologies, 2006, patent č. 7029017, Zavěšení kol motorového vozidla s příčnou listovou pružinou.[25]
  • Porsche AG, 2000, patent č. 6029987, Přední náprava pro motorové vozidlo. Popisuje systém zavěšení vzpěry podporovaný příčným systémem listových pružin, který je do značné míry stejný jako systém používaný Corvette. Patent Porsche zmiňuje příznivé stabilizační účinky tohoto uspořádání.[26]
  • Honda, 1992, Příčné zavěšení s listovými pružinami patent č. 5141209.[27]
  • DaimlerChrysler, 2004, patent č. 6811169, Kompozitní design pružiny, který rovněž provádí funkci spodního příčného ramene u konvenčního nebo aktivního systému odpružení.[28]
  • ZF vydala v říjnu 2009 koncepční design zadního odpružení s využitím kompozitního odpružení zadního zavěšení. Odpružení založené na vzpěře využívá příčnou listovou pružinu, která funguje jako jízda i pružina proti převrácení. Koncept ZF se liší od systému použitého na Corvette použitím listové pružiny jako jednoho ze závěsných článků.[29][30]

Viz také

Reference

  1. ^ Corvette - The Great American Sports Car - Staff of Old Cars Weekly. 10. 10. 1975. p. 81. ISBN  9781440217647. Citováno 2016-11-14.[mrtvý odkaz ]
  2. ^ „Top 5 technologických vylepšení v historii Corvette“. Corvette online. 16. 05. 2015. Citováno 2016-11-14.
  3. ^ „Historie Chevrolet Corvette“. Edmunds.com. Citováno 2016-11-14.
  4. ^ A b „Kompozitní listové pružiny: Úspora hmotnosti ve výrobních systémech zavěšení“. Kompozitní svět. 03.02.2014. Citováno 2016-11-14.
  5. ^ „ACMA: Aliance automobilových kompozitů - Auto Composites 101: Historie automobilových kompozitů“. Autocomposites.org. Archivovány od originál dne 2017-01-17. Citováno 2016-11-14.
  6. ^ A b C Chris Longhurst (26. 10. 2016). „The Suspension Bible“. Bible do auta. Citováno 2016-11-14.
  7. ^ Yu, W. J.; Kim, H.C. (1988). "Dvojitý zúžený paprsek FRP pro automobilové odpružení listové pružiny". Kompozitní struktury. 9 (4): 279–300. doi:10.1016/0263-8223(88)90049-9.
  8. ^ A b C d E Lamm, Michael (1983). Nejnovější korveta. Korveta od A do Z-15 (1. vyd.). Lamm-Morada Publishing. p. 44. ISBN  978-0932128041. Archivovány od originál 19. února 2012.
  9. ^ A b C d McLellan, Dave (2002). Corvette zevnitř. Cambridge, MA: Vydavatelé Bentley. str. 86–87. ISBN  0-8376-0859-7.
  10. ^ A b „Benteler-SGL masově vyrábí kompozitní listové pružiny pro nové Volvo XC90 s použitím pryskyřice Loctite Matrix od společnosti Henkel“. Zprávy z průmyslu kompozitů. FRP dnes. Citováno 2015-07-30.[mrtvý odkaz ]
  11. ^ Knowles, Don (2010). Dnešní technik: automobilové odpružení a řízení. Cengage Learning. p. 115.
  12. ^ Schefter, James (1998). Všechny korvety jsou červené. Knihy v galerii. ISBN  978-0671685010.
  13. ^ A b Smith, Carroll (1984). Inženýr k vítězství. Motorbooks. p. 207. ISBN  9780879381868. Pokud bych se však podílel na konstrukci nového osobního vozidla, vážně bych zvážil použití příčné kompozitní jednokřídlé pružiny jednosměrného skla nebo uhlíkového vlákna v epoxidové matrici. Jednalo by se o nejlehčí praktickou konfiguraci pružiny, a ačkoli se zdá, že prostorová omezení omezují její použití v závodech, mělo by to být dokonale proveditelné na silničních vozidlech, od velkých nákladních automobilů po malé dojíždějící vozy. (Od té doby, co jsem napsal tento odstavec, nová generace Corvette vyšla s takovou pružinou, která ovládá její nezávislé systémy zavěšení - na obou koncích vozu.)
  14. ^ Edmunds, Dan. „Obchůzka zavěšení Chevrolet Corvette Stingray Z51 2014“. Edmunds. Citováno 2015-07-30.
  15. ^ Noordeloos, Marc. „Vette Engineering Manager vysvětluje podvozek C7“. Automobilový časopis. Citováno 2015-08-01.
  16. ^ McCosh, Dan (duben 1998). „Luxusní kupé: 24 000 $ za sedadlo“. Populární věda. Citováno 2015-07-30.
  17. ^ Schuon, Marshal (23. října 1994). „Behind the Wheel / 1995 Volvo 960; A Box That's Well Rounded“. The New York Times. Citováno 2015-07-30.
  18. ^ Stoklosa, Alexander. „10 věcí, které potřebujete vědět o modelu Volvo XC90 2016“. Auto a řidič. Citováno 2015-08-01.
  19. ^ Amanda Jacob (15. října 2014). „Volvo XC90 je vybaveno listovou pružinou z polyuretanového kompozitu“. Citováno 2018-02-02.
  20. ^ Wood, Karen. "Kompozitní listové pružiny: Úspora hmotnosti ve výrobních systémech zavěšení". Kompozitní svět. Citováno 2015-08-01.
  21. ^ „Inteligentní vývoj Fortwo“. Citováno 2015-08-01.
  22. ^ „Volkswagen: 1litrové auto“. Novinky v oblasti automobilového zpravodajství. Citováno 2015-07-30.
  23. ^ „Nástupce: Indigo 3000“ (PDF). Archivovány od originál (PDF) dne 16. 12. 2008.
  24. ^ „How it works: Suspension“. Unikátní auta a náhradní díly. Citováno 2015-08-01.
  25. ^ „Patent US7029017 - Zavěšení kol motorového vozidla s příčnou listovou pružinou“. Citováno 2015-08-03.
  26. ^ „Patent US6029987 - Přední náprava pro motorové vozidlo“. 1997-05-26. Citováno 2015-08-03.
  27. ^ „Patent US5141209 - Příčné zavěšení typu listové pružiny“. 1988-11-30. Citováno 2015-08-03.
  28. ^ „Patent US6811169 - Kompozitní konstrukce pružiny, která rovněž plní funkci spodního příčného ramene u konvenčního nebo aktivního systému odpružení“. Citováno 2015-08-03.
  29. ^ Buchholz, Kami (31. března 2010). „Kompozity mají na ZF hlavní roli v podvozku“. Společnost automobilových inženýrů. Citováno 22. prosince 2016.
  30. ^ „Lehká konstrukce: Fighting the Fab“. Firemní web ZF Company. Společnost ZF. Citováno 22. prosince 2016.