Оси за леки автомобили

Оста е частта от превозното средство, чрез която две срещуположни колела (дясно и ляво) са закрепени/окачени към носещата конструкция на превозното средство.

Историята на оста се връща към дните на конски карети, от които са взети задните оси на първите автомобили. Тези оси бяха много прости по дизайн, всъщност колелата бяха свързани с вал, който беше въртящ се прикрепен към рамката без никакво окачване.

С нарастването на изискванията към колите нарастваха и осите. От прости твърди оси до листови пружини до модерни многоелементни пружини или въздушни маншони.

Мостовете на съвременните автомобили са сравнително сложна структурна система, чиято задача е да осигури най-добра производителност и комфорт при шофиране. Тъй като техният дизайн е единственото нещо, което свързва автомобила с пътя, те също имат голямо влияние върху активната безопасност на автомобила.

Оста свързва колелата с рамката на шасито или самата каросерия на превозното средство. Той прехвърля теглото на автомобила върху колелата, а също така прехвърля силите на движение, спиране и инерция. Той осигурява прецизно и достатъчно силно насочване на закрепените колела.

Оста е непружинена част от автомобила, така че дизайнерите се опитват да я използват възможно най -много при производството на леки сплави. Разделените оси се състоят от отделни оси.

Аксиално разделяне

По дизайн

• Твърди оси.
• Ротационни оси.

По функция

• Задвижваща ос - оста на превозното средство, към която се предава въртящият момент на двигателя и чиито колела задвижват превозното средство.
• Задвижваща (задвижваща) ос - ос на превозното средство, към която не се предава въртящият момент на двигателя и която има само носеща или кормилна функция.
• Управляваната ос е ос, която контролира посоката на превозното средство.

Според оформлението

• Предна ос.
• Средна ос.
• Задна ос.

По конструкцията на опорите на колелата

• Зависим (фиксиран) монтаж – колелата са свързани напречно чрез греда (мост). Такава твърда ос се възприема кинематично като едно тяло и колелата взаимодействат помежду си.
• Nнезависимо подравняване на колелата - всяко колело е окачено отделно, колелата не влияят директно едно на друго при пружиниране.

Функция за фиксиране на колелата

• Оставете колелото да се движи вертикално спрямо рамката или тялото.
• Прехвърляне на сили между колелото и рамката (тялото).
• При всички обстоятелства се уверете, че всички колела са в постоянен контакт с пътя.
• Премахнете нежеланите движения на колелата (странично търкаляне, преобръщане).
• Активирайте контрола.
• Активиране на спирането + блокиране на спирачната сила.
• Включете предаването на въртящ момент към задвижващите колела.
• Осигурете комфортно каране.

Изисквания към дизайна на оста

Към осите на превозните средства се налагат различни и често противоречиви изисквания. Производителите на автомобили имат различни подходи към тези изисквания и обикновено избират компромисно решение.

Например. при автомобилите от по -нисък клас акцентът е върху евтин и прост дизайн на оста, докато при автомобилите от по -висок клас комфортът при шофиране и управлението на колелата са от първостепенно значение.

Като цяло осите трябва да ограничават максимално предаването на вибрации към кабината на превозното средство, да осигуряват най-точното управление и контакт между колелото и пътя, производствените и експлоатационните разходи са важни, а оста не трябва да ограничава ненужно багажното отделение. място за екипажа или двигателя на превозното средство.

• Твърдост и кинематична прецизност.
• Минимална промяна на геометрията по време на окачването.
• Минимално износване на гумите.
• Дълъг живот.
• Минимални размери и тегло.
• Устойчивост на агресивна среда.
• Ниски експлоатационни и производствени разходи.

Части на оста

• Автобус.
• Колеса на диска.
• Лагер на главината.
• Окачване на колелата.
• Суспендирано съхранение.
• Съспенс.
• Амортизация.
• Стабилизиране.

Зависимо окачване на колелата

Твърда ос

Структурно това е много прост (без щифтове и панти) и евтин мост. Типът принадлежи към т. Нар. Зависимо окачване. И двете колела са здраво свързани помежду си, гумата е в контакт с пътя по цялата ширина на протектора и окачването не променя междуосието или относителното положение. По този начин относителното положение на колелата на оста е фиксирано при всяка пътна ситуация. Въпреки това, в случай на еднопосочно окачване, отклонението на двете колела към пътя се променя.

Твърдата ос се задвижва от листови или пружини. Листовите пружини са фиксирани директно към каросерията или рамката на превозното средство и освен окачването, те осигуряват и управление на кормилното управление. В случай на спирални пружини е необходимо да се използват допълнителни напречни, както и надлъжни водачи, тъй като те не предават практически никакви странични (надлъжни) сили, за разлика от листовите пружини.

Поради високата твърдост на цялата ос, той все още се използва в истински SUV, както и в търговски превозни средства (консумативи, пикапи). Друго предимство е контактът на гумата с пътя по цялата ширина на протектора и постоянната следа на колелата.

Недостатъците на твърда ос включват голяма непружинена маса, която включва теглото на моста на оста, трансмисията (в случай на задвижвана ос), колелата, спирачките и отчасти теглото на свързващия вал, водещите лостове, пружини. и амортизиращи елементи. Резултатът е намален комфорт на неравни повърхности и намалено шофиране при по -бързо шофиране. Водачът на колелата също е по -малко точен, отколкото при независимо окачване.

Друг недостатък е голямото изискване за пространство за движение на осите (окачване), което води до по-висока конструкция, както и до по-висок център на тежестта на превозното средство. При задвижващите оси ударите се предават на въртящите се части, които са част от оста.

Твърдата ос може да се използва като задвижване на предните колела, както и като задвижваща ос или едновременно за задвижване и задвижваща ос.

Дизайн с твърда ос

Проста мостова ос, окачена на листови пружини

• Проста конструкция.
• Пружината приема надлъжни и странични напрежения (за големи пружини).
• Голямо вътрешно амортизиране (триене).
• Прост монтаж.
• Висока товароподемност.
• Голямо тегло и дължина на пружината.
• Ниски експлоатационни разходи.
• Сложни товари при преходни режими на работа на превозното средство.
• По време на окачването оста на оста е усукана.
• За комфортно возене е необходима ниска скорост на пружината - имате нужда от дълги листови пружини + странична гъвкавост и странична стабилизация.
• За облекчаване на напреженията на опън по време на спиране и ускорение, листовата пружина може да бъде допълнена с надлъжни пръти.
• Листните пружини са допълнени с амортисьори.
• За прогресивни характеристики на пружината, тя е допълнена с допълнителни лопатки (стъпкова промяна на твърдостта при високо натоварване) - талиги.
• Този тип оси рядко се използват за окачване на леки и лекотоварни автомобили.

Панара щанга 

За да се подобрят шофирането и стабилността на автомобила, е необходимо твърдата ос да бъде така наречена ориентирана както в напречна, така и в надлъжна посока.

В наши дни по -често използваните спирални пружини заменят използваните преди това листови пружини, чиято важна функция, освен пружините, е била и посоката на оста. Винтовите пружини обаче нямат тази функция (те не предават почти никакви насочени сили).

В напречна посока за насочване на оста се използва пръта на Панхард или линията на Ват.

В случай на прът Panhard, това е лостът, свързващ оста на оста с рамката или каросерията на превозното средство. Недостатъкът на този дизайн е страничното изместване на оста спрямо превозното средство по време на окачване, което води до влошаване на комфорта при шофиране. Този недостатък може до голяма степен да бъде отстранен поради възможно най -дългата конструкция и, ако е възможно, хоризонталния монтаж на пръта Panhard.

                                                   

Ватова линия

Линията на ват е механизмът, използван за пресичане на задната твърда ос. Той е кръстен на своя изобретател Джеймс Уат.

Горните и долните рамена трябва да са с еднаква дължина, а оста на оста се движи перпендикулярно на пътя. Когато управлявате твърда ос, центърът на шарнирния елемент на водача е монтиран на оста на оста и е свързан с лостове към каросерията или рамката на превозното средство.

Тази връзка осигурява твърда странична посока на оста, като същевременно елиминира страничното движение, което се случва в случай на окачване при използване на прът Panhard.

Водач на надлъжната ос

Линията на Ват и тягата на Панхард стабилизират оста само странично и са необходими допълнителни насоки за прехвърляне на надлъжни сили. За тази цел се използват прости краища. На практика най -често се използват следните решения:

• Чифт теглещи рамена е най-простият тип, който по същество замества ламеларния водач на устните.
• Четири теглещи рамена - за разлика от чифт рамена, в този дизайн успоредността на оста се поддържа по време на окачването. Недостатъкът обаче е малко по-голямо тегло и по-сложен дизайн.
• Третият вариант е задвижването на оста с два надлъжни и два наклонени лоста. В този случай другата двойка накланящи се рамена също позволява поглъщането на страничните сили, като по този начин елиминира необходимостта от допълнително странично насочване чрез лентата на Panhard или правата линия на Watt.

Твърда ос с 1 напречно и 4 задни рамена

• 4 задните рамена направляват оста надлъжно.
• Лостчето (прът на Панхард) стабилизира оста странично.
• Системата е кинематично проектирана за използване на сферични съединения и гумени лагери.
• Когато горните звена са позиционирани зад оста, те са подложени на напрежение на опън по време на спиране.

Твърда ос De-Dion

Тази ос е използвана за първи път от граф Де Дион през 1896 г. и оттогава се използва като задна ос в леки и спортни автомобили.

Тази ос приема някои от свойствата на твърда ос, по -специално твърдост и сигурно свързване на колелата на оста. Колелата са свързани чрез твърд мост, който се ръководи от права линия на Ват или лента на Panhard, която абсорбира страничните сили. Надлъжният водач на оста е фиксиран от двойка лостове за накланяне. За разлика от твърдата ос, трансмисията е монтирана върху каросерията или рамката на превозното средство, а въртящият момент се предава на колелата с помощта на карданни валове с променлива дължина.

Благодарение на този дизайн непружинираното тегло е значително намалено. При този тип мостове дисковите спирачки могат да се поставят директно върху трансмисията, като допълнително се намалява непружинираното тегло. Понастоящем този вид лекарства вече не се използват, възможността да го видите, например, на Alfa Romeo 75.

• Намалява размера на непружинираните маси на задвижващата твърда ос.
• Скоростната кутия + диференциал (спирачки) са монтирани на тялото.
• Само леко подобрение на комфорта при шофиране в сравнение с твърда ос.
• Решението е по -скъпо от другите методи.
• Страничното и надлъжното стабилизиране се осъществява с помощта на ватово задвижване (щанга на Panhard), стабилизатор (странична стабилизация) и теглителни рамена (надлъжна стабилизация).
• Необходими са карданни валове с аксиално изместване.

Независимо окачване на колелата

• Повишен комфорт и шофиране.
• По -малко непружинирано тегло (трансмисията и диференциалът не са част от оста).
• Между отделението има достатъчно място за съхранение на двигателя или други конструктивни елементи на автомобила.
• Като правило, по -сложна конструкция, по -скъпо производство.
• По -малка надеждност и по -бързо износване.
• Не е подходящ за неравен терен.

Трапецовидна ос

Трапецовидната ос е оформена от горни и долни напречни напречни кости, които образуват трапец, когато са проектирани във вертикална равнина. Раменете са прикрепени или към оста, или към рамката на превозното средство, или в някои случаи към трансмисията.

Долното рамо обикновено има по -силна структура поради предаването на вертикални и по -голям дял надлъжни / странични сили. Горната част на ръката също е по -малка поради пространствени причини, като например предната ос и местоположението на трансмисията.

Лостовете са поместени в гумени втулки, пружините обикновено са прикрепени към долната част на рамото. По време на окачването, промяната на колелата, пръстите на краката и междуосието се променят, което се отразява негативно на шофьорските характеристики на превозното средство. За да се премахне това явление, е важен оптималният дизайн на храмовете, както и корекцията на геометрията. Следователно раменете трябва да бъдат разположени възможно най -успоредно, така че точката на преобръщане на колелото да е на по -голямо разстояние от колелото.

Това решение намалява отклонението на колелата и смяната на колелата по време на окачването. Недостатъкът обаче е, че центърът на наклона на оста е изместен към равнината на пътя, което се отразява негативно на положението на оста на накланяне на превозното средство. На практика лостовете са с различна дължина, което променя ъгъла, който образуват, когато колелото подскача. Той също така променя позицията на текущата точка на накланяне на колелото и позицията на центъра на наклона на оста.

Трапецовидната ос с правилната конструкция и геометрия осигурява много добро водене на колелата и следователно много добри шофьорски характеристики на превозното средство. Недостатъците обаче са относително сложната структура и по -високите производствени разходи. Поради тази причина в момента той обикновено се използва в по -скъпи автомобили (от среден до висок клас или спортни автомобили).

Трапецовидната ос може да се използва като предна задвижваща и задвижваща ос или като задна задвижваща и задвижваща ос.

Корекция на Макферсън

Най-често използваният тип мост с независимо окачване е MacPherson (по-често McPherson), кръстен на дизайнера Ърл Стийл Макферсън.

Оста на McPherson е получена от трапецовидна ос, в която горната част на ръката е заменена с плъзгаща се релса. По този начин горната част е много по -компактна, което означава повече място за задвижващата система или. обем на багажника (заден мост). Долното рамо обикновено е с триъгълна форма и, както при трапецовидната ос, пренася голяма част от страничните и надлъжните сили.

В случая на задната ос понякога се използва по -опростен лост, който предава само странични сили и се допълва съответно със задна връзка. лост за стабилизатор на усукване за предаване на надлъжни сили. Вертикалните сили се генерират от амортисьора, който обаче трябва да бъде и срязващата сила на по -здравата конструкция поради натоварването.

На предната кормилна ос горният лагер на амортисьора (бутален прът) трябва да се върти. За да се предотврати усукването на спиралната пружина по време на въртене, горният край на пружината се поддържа от ротационен лагер. Пружината е монтирана върху корпуса на амортисьора, така че плъзгачът да не се натоварва от вертикални сили и да няма прекомерно триене в лагера при вертикално натоварване. Повишеното триене на лагера обаче възниква от моментите на странични и надлъжни сили по време на ускорение, спиране или управление. Това явление се елиминира чрез подходящо дизайнерско решение, например с наклонена пружинна опора, гумена опора за горната опора и по -здрава конструкция.

Друг нежелан феномен е тенденцията за значителна промяна в отклонението на колелото по време на окачването, което води до влошаване на характеристиките на шофиране и комфорта при шофиране (вибрации, предаване на вибрации към кормилното управление и др.). Поради тази причина се правят различни подобрения и модификации за премахване на това явление.

Предимството на оста McPherson е прост и евтин дизайн с минимален брой части. В допълнение към малките и евтини автомобили, различни модификации на McPherson се използват в автомобили от среден клас, главно поради подобрен дизайн, но и чрез намаляване на производствените разходи навсякъде.

Оста McPherson може да се използва като предна задвижваща и задвижваща ос или като задна задвижваща и задвижваща ос.

Колянов вал

• Коляновата ос се формира от тегличи с напречна ос на люлеене (перпендикулярна на надлъжната равнина на превозното средство), които са монтирани в гумени лагери.
• За да се сведат до минимум силите, действащи върху опората на ръката (по -специално, намаляването на вертикалното натоварване върху опората), предаването на вибрации и шум към тялото, пружините се поставят възможно най -близо до точката на контакт на гумата със земята. ...
• По време на окачването се променя само междуосието на автомобила, отклонението на колелата остава непроменено.
• Ниски производствени и експлоатационни разходи.
• Заема малко място, а подът на багажника може да се постави ниско - подходящ за комбита и хечбек.
• Използва се главно за задвижване на задни оси и много рядко като задвижваща ос.
• Промяната на отклонението се създава само когато тялото е наклонено.
• Торсионните пръти (PSA) често се използват за окачване.
• Недостатък е значителният наклон на кривите.

Коляновата ос може да се използва като задвижваща ос отпред или като задна задвижваща ос.

Колянов вал със свързани лостове (гъвкав колянов вал с усукване)

При този тип оси всяко колело е окачено на едно рамо. Задните рамена са свързани с U-профил, който действа като страничен стабилизатор и поема страничните сили едновременно.

Коляновата ос със свързани рамена е полутвърда ос от кинематична гледна точка, защото ако напречната греда се премести към централната ос на колелата (без задните рамена), тогава такова окачване би придобило свойствата на твърда ос

Центърът на наклона на оста е същият като за нормалната ос на манивелата, но центърът на наклона на оста е над равнината на пътя. Оста се държи различно дори когато колелата са окачени. При едно и също окачване на двете колела на ос се променя само междуосието на превозното средство, но в случай на противоположно окачване или окачване само на едно колело на ос, отклонението на колелата също се променя значително.

Оста е прикрепена към тялото с метално-гумени връзки. Тази връзка осигурява добро управление на оста, когато е правилно проектирано.

• Раменете на коляновия вал са свързани с гъвкаво твърда и с усукване мека пръчка (предимно U-образна), която служи като стабилизатор.
• Това е преходът между твърдия и надлъжния колянов вал.
• В случай на предстоящо спиране отклонението се променя.
• Ниски производствени и експлоатационни разходи.
• Заема малко място, а подът на багажника може да се постави ниско - подходящ за комбита и хечбек.
• Лесен монтаж и демонтаж.
• Леко тегло на неподпружинените части.
• Достойно шофиране.
• В хода на окачването, малки промени в пръста и следата.
• Самоуправляващо се кормилно управление.
• Не позволява въртене на колелата - използвайте само като заден задвижващ мост.
• Тенденция към пренасочване поради странични сили.
• Голямо срязващо натоварване на заваръчните шевове, свързващи рамената и торсионната щанга в противоположната пружина, което ограничава максималното аксиално натоварване.
• По -малка стабилност върху неравни повърхности, особено в бързи завои.

Коляновата ос със свързани рамена може да се използва като задна задвижвана ос.

Махална (ъглова) ос

Нарича се също съответно наклонена ос. коса завеса. Оста е структурно подобна на коляновата ос, но за разлика от нея има наклонена ос на трептене, което води до самоуправление на оста по време на окачване и ефект на недозавиване върху автомобила.

Колелата са прикрепени към оста с помощта на лостове за вилици и метално-гумени опори. По време на окачването отклонението на коловоза и колелото се променя минимално. Тъй като оста не позволява на колелата да се въртят, тя се използва само като задна (главно задвижваща) ос. Днес вече не се използва, виждахме го в леки автомобили BMW или Opel.

Ос с много връзки

Този тип ос е използван на първия бивш флагман на Nissan, Maxima QX. По -късно по -малките Primera и Almera получиха същия заден мост.

Окачването с много връзки значително подобри свойствата на напречно монтираната с усукване гъвкава греда, върху която се основава конструкцията. Като такъв, Multilink използва обърната U-образна стоманена греда за свързване на задните колела, която е много твърда при огъване и, от друга страна, относително гъвкава при завъртане. Гредата в надлъжна посока се държи от двойка относително леки водещи лостове, а във външните си краища се държи вертикално от спирални пружини съответно с амортисьори. също със специално оформен вертикален лост отпред.

Въпреки това, вместо гъвкава греда на Panhard, обикновено прикрепена в единия край към корпуса на каросерията, а в другия към оста на оста, оста използва скоба-многовръстен композитен елемент тип Scott-Russell, който осигурява по-добра странична стабилност и кормилно управление. на пътя.

Механизъм на Скот-Ръсел включва лост и контролен прът. Подобно на лентата Panhard, тя също така свързва поперечната лост и гъвкавата греда на усукване към тялото. Той има напречно закопчаване, което ви позволява да направите максимално тънките рамена.

За разлика от гредата на Panhard, лостът на превозното средство не се върти във фиксирана точка на гъвкавата греда на усукване. Той е закрепен със специален калъф, който е твърд вертикално, но гъвкав отстрани. По -къс контролен прът свързва лоста (приблизително по средата на дължината му) и торсионната щанга във външния корпус. Когато оста на торсионната греда е повдигната и спусната спрямо тялото, механизмът действа като щанга на Панхард.

Въпреки това, тъй като лостчето в края на торсионната греда може да се движи странично спрямо гредата, това предотвратява движението на цялата ос странично и в същото време има повдигане като обикновена лента Panhard.

Задните колела се движат само вертикално спрямо тялото, без разлика между завиване надясно или наляво. Тази връзка също позволява много малко движение между центъра на въртене и центъра на тежестта, когато оста е повдигната или спусната. Дори и с по -дълъг ход на окачването, предназначен за някои модели за подобряване на комфорта. Това гарантира, че колелото ще бъде поддържано дори при значително окачване или по-рязко завиване почти перпендикулярно на пътя, което означава, че се поддържа максимален контакт гума-път.

Оста Multilink може да се използва като задвижване на предните колела, както и като задвижваща ос или задна задвижваща ос.

Многораменна ос - многораменно окачване

• Той оптимално задава необходимите кинематични свойства на колелото.
• По -прецизно насочване на колелата с минимални промени в геометрията на колелото.
• Комфорт при шофиране и амортизация на вибрациите.
• Лагери с ниско триене в амортисьора.
• Промяна на дизайна на едната ръка, без да се налага да сменяте другата ръка.
• Леко тегло и компактно – застроено пространство.
• Има по -малки размери и тегло на окачването.
• По -високи производствени разходи.
• По-кратък експлоатационен живот (особено гумени лагери - тихи блокове на най-натоварените лостове)

Оста с много части се основава на трапецовидна ос, но е по-взискателна по отношение на конструкцията и се състои от няколко части. Състои се от прости надлъжни или триъгълни рамена. Те се поставят напречно или надлъжно, в някои случаи и косо (в хоризонталната и вертикалната равнина).

Сложна конструкция - независимостта на лостовете ви позволява много добре да разделите надлъжните, напречните и вертикалните сили, действащи върху колелото. Всяко рамо е настроено да предава само аксиални сили. Надлъжните сили от пътя се поемат от водещите и водещите лостове. Напречните сили се възприемат от напречни рамена с различна дължина.

Финото регулиране на страничната, надлъжната и вертикалната коравина също има положителен ефект върху шофирането и комфорта при шофиране. Окачването и често амортисьорът обикновено са монтирани на опора, често напречна, рамо. По този начин тази ръка е подложена на по -голям стрес от останалите, което означава по -здрава структура или. различен материал (например стомана срещу алуминиева сплав).

За да се увеличи твърдостта на многоелементното окачване, се използва така наречената подрамка - ос. Оста е закрепена към тялото с помощта на метало-гумени втулки - тихи блокове. В зависимост от натоварването на едно или друго колело (маневра за избягване, завой), ъгълът на пръстите се променя леко.

Амортисьорите са само минимално натоварени със странично напрежение (и следователно повишено триене), така че те могат да бъдат значително по-малки и монтирани директно в спиралните пружини коаксиално - към центъра. Окачването не виси в критични ситуации, което има положителен ефект върху комфорта на возене.

Поради по-високите производствени разходи, осът от няколко части се използва главно в превозни средства от среден и висок клас, съответно. спортисти.

Според производителите на автомобили, дизайнът на самата ос с много връзки варира значително. По принцип това окачване може да бъде разделено на по-прости (3-връзки) и по-сложни (5 или повече лоста) стойки.

• При тризвенна инсталация е възможно надлъжно и вертикално преместване на колелото, включително въртене около вертикална ос, така наречените 3 степени на свобода - използване с предно управление и заден мост.
• При четиризвенен монтаж е разрешено вертикално движение на колелата, включително въртене около вертикална ос, така наречените 2 степени на свобода - използване с предно управление и заден мост.
• При петзвенна инсталация е разрешено само вертикално движение на колелото, така наречената 1 степен на свобода - по-добро водене на колелото, ползване само на задната ос.