Kyvná vidlice se obvykle nachází mezi kolem a karoserií a je to bezpečnostní prvek související s řidičem, který přenáší sílu, oslabuje přenos vibrací a řídí směr.
Kyvná vidlice se obvykle nachází mezi kolem a karoserií a jedná se o bezpečnostní prvek související s pohonem, který přenáší sílu, snižuje přenos vibrací a řídí směr. Tento článek představuje běžné konstrukční řešení kyvné vidlice na trhu a porovnává a analyzuje vliv různých konstrukcí na proces, kvalitu a cenu.
Zavěšení podvozku automobilu se zhruba dělí na přední zavěšení a zadní zavěšení. Přední i zadní zavěšení mají kyvná ramena pro spojení kol a karoserie. Kyvná ramena jsou obvykle umístěna mezi koly a karoserií.
Úlohou vodicí kyvné vidlice je spojení kola a rámu, přenos síly, snížení přenosu vibrací a řízení směru. Jedná se o bezpečnostní prvek zahrnující řidiče. V systému odpružení jsou konstrukční díly přenášející sílu, takže se kola pohybují vzhledem ke karoserii po určité trajektorii. Konstrukční díly přenášejí zatížení a celý systém odpružení nese ovladatelnost vozu.
Běžné funkce a konstrukční provedení kyvné vidlice automobilu
1. Pro splnění požadavků na přenos zatížení, konstrukci a technologii konstrukce kyvného ramene
Většina moderních automobilů používá nezávislé systémy zavěšení. Podle různých konstrukčních forem lze nezávislé systémy zavěšení rozdělit na typy s lichoběžníkovým ramenem, s vlečnými rameny, s víceprvkovým zavěšením, se svíčkovým zavěšením a s typem McPherson. Příčná a vlečná ramena představují dvoubodovou konstrukci pro jedno rameno víceprvkového zavěšení se dvěma spojovacími body. Dvě dvoubodové tyče jsou namontovány na univerzálním kloubu pod určitým úhlem a spojovací čáry spojovacích bodů tvoří trojúhelníkovou strukturu. Spodní rameno předního zavěšení MacPherson je typická tříbodová kyvná vidlice se třemi spojovacími body. Čára spojující tři spojovací body je stabilní trojúhelníková struktura, která odolá zatížení ve více směrech.
Konstrukce dvoubodové kyvné vidlice je jednoduchá a konstrukční návrh se často určuje podle různých odborných znalostí a způsobu zpracování každé společnosti. Například u lisované plechové konstrukce (viz obrázek 1) je konstrukční konstrukce z jednoho ocelového plechu bez svařování a konstrukční dutina má většinou tvar „I“; u svařované plechové konstrukce (viz obrázek 2) je konstrukční konstrukce ze svařovaného ocelového plechu a konstrukční dutina má spíše tvar „口“; nebo se k svařování a zpevnění nebezpečné pozice používají lokální výztužné desky; u konstrukce obráběné kovanou ocelí je konstrukční dutina plná a tvar se většinou upravuje podle požadavků na rozvržení podvozku; u konstrukce obráběné kovanou hliníkovou konstrukcí (viz obrázek 3) je konstrukční dutina plná a požadavky na tvar jsou podobné jako u ocelového výkovku; u ocelové trubky je jednoduchá konstrukce a konstrukční dutina je kruhová.
Struktura tříbodové kyvné vidlice je složitá a konstrukční návrh se často určuje podle požadavků výrobce originálního vybavení (OEM). Při analýze simulace pohybu se kyvná vidlice nesmí dotýkat jiných částí a většina z nich má požadavky na minimální vzdálenost. Například lisovaná plechová konstrukce se většinou používá současně se svařovanou plechovou konstrukcí, otvor pro kabelový svazek senzoru nebo držák ojnice stabilizační tyče atd. změní konstrukční strukturu kyvné vidlice; konstrukční dutina má stále tvar „úst“ a dutina kyvné vidlice bude uzavřená. Uzavřená konstrukce je lepší než neuzavřená. U kované obráběné konstrukce má konstrukční dutina většinou tvar „I“, který má tradiční vlastnosti odolnosti proti krutu a ohybu; u odlévané obráběné konstrukce je tvar a konstrukční dutina většinou vybavena výztužnými žebry a otvory pro snížení hmotnosti podle charakteristik odlévání; u kombinované konstrukce s kováním je kulový kloub integrován do kování kvůli požadavkům na prostor podvozku vozidla a kování je spojeno s plechem. Struktura obrábění hliníku z odlitku a kování poskytuje lepší využití materiálu a produktivitu než kování a má lepší pevnost materiálu než odlitky, což je díky aplikaci nových technologií.
2. Snižte přenos vibrací na tělo a konstrukční řešení elastického prvku v místě připojení kyvné vidlice
Vzhledem k tomu, že povrch vozovky, po které vůz jede, nemůže být absolutně rovný, je vertikální reakční síla povrchu vozovky působící na kola často rázová, zejména při jízdě vysokou rychlostí na špatném povrchu vozovky. Tato nárazová síla také způsobuje, že se řidič cítí nepohodlně. V systému odpružení jsou instalovány elastické prvky a tuhé spojení se přemění na pružné spojení. Po nárazu na pružný prvek vznikají vibrace a nepřetržité vibrace způsobují, že se řidič cítí nepohodlně, takže systém odpružení potřebuje tlumicí prvky, které rychle sníží amplitudu vibrací.
Spojovací body v konstrukčním řešení kyvné vidlice jsou spojení pružnými prvky a spojení kulovým kloubem. Elastické prvky zajišťují tlumení vibrací a malý počet rotačních a kmitavých stupňů volnosti. Jako pružné komponenty se v automobilech často používají pryžová pouzdra a také hydraulická pouzdra a křížové klouby.
Obrázek 2 Kyvné rameno pro svařování plechů
Struktura pryžového pouzdra je většinou ocelová trubka s vnějším pryžovým pláštěm nebo sendvičová konstrukce ocelová trubka-pryž-ocelová trubka. Vnitřní ocelová trubka vyžaduje odolnost proti tlaku a průměr a na obou koncích je běžné protiskluzové vroubkování. Pryžová vrstva přizpůsobuje složení materiálu a konstrukční strukturu různým požadavkům na tuhost.
Vnější ocelový kroužek má často požadavek na úhel náběhu, což je příznivé pro lisování.
Hydraulické pouzdro má složitou strukturu a je produktem se složitým procesem a vysokou přidanou hodnotou v kategorii pouzder. V pryži je dutina, ve které je olej. Návrh struktury dutiny se provádí podle výkonnostních požadavků pouzdra. Pokud dojde k úniku oleje, pouzdro se poškodí. Hydraulická pouzdra mohou poskytnout lepší křivku tuhosti, což ovlivňuje celkovou ovladatelnost vozidla.
Příčný závěs má složitou strukturu a je složenou součástí pryžových a kulových závěsů. Může poskytovat lepší odolnost než pouzdro, úhel natočení a natočení, speciální křivku tuhosti a splňovat výkonnostní požadavky celého vozidla. Poškozené příčné závěsy budou při pohybu vozidla generovat hluk v kabině.
3. S pohybem kola se mění konstrukční provedení otočného prvku v bodě připojení otočného ramene
Nerovný povrch vozovky způsobuje, že kola poskakují nahoru a dolů vzhledem k karoserii (rámu) a zároveň se kola pohybují, například se zatáčejí, jedou rovně atd., což vyžaduje, aby trajektorie kol splňovala určité požadavky. Kyvná vidlice a univerzální kloub jsou většinou spojeny kulovým závěsem.
Kulový kloub kyvné vidlice umožňuje úhel kyvu větší než ±18° a úhel natočení 360°. Plně splňuje požadavky na házivost a řízení kol. Kulový kloub splňuje záruční podmínky 2 roky nebo 60 000 km a 3 roky nebo 80 000 km na celé vozidlo.
Podle různých způsobů spojení mezi kyvnou vidlicí a kulovým závěsem (kulovým kloubem) lze spoje rozdělit na šroubové nebo nýtové, kdy kulový závěs má přírubu; lisované spojení s přesahem, kdy kulový závěs nemá přírubu; integrované, kdy kyvná vidlice a kulový závěs tvoří vše v jednom. U jednoplechových a víceplechových svařovaných konstrukcí se častěji používají první dva typy spojení; častěji se používají druhý typ spojení, jako je ocelové kování, hliníkové kování a litina.
Kulový kloub musí splňovat požadavky na odolnost proti opotřebení při zatížení, protože větší pracovní úhel než pouzdro znamená vyšší požadavek na životnost. Proto musí být kulový kloub navržen jako kombinovaná konstrukce, která zahrnuje dobré mazání otočného mechanismu a prachotěsný a vodotěsný mazací systém.
Obrázek 3 Kovaná hliníková kyvná vidlice
Vliv konstrukce kyvné vidlice na kvalitu a cenu
1. Faktor kvality: čím lehčí, tím lepší
Vlastní frekvence tělesa (známá také jako frekvence volných vibrací vibračního systému) určená tuhostí zavěšení a hmotností nesenou pružinou zavěšení (odpružená hmotnost) je jedním z důležitých ukazatelů výkonu systému zavěšení, který ovlivňuje jízdní komfort vozidla. Vertikální frekvence vibrací lidského těla je frekvence pohybu těla nahoru a dolů při chůzi, která se pohybuje v rozmezí přibližně 1-1,6 Hz. Vlastní frekvence tělesa by se měla tomuto frekvenčnímu rozsahu co nejvíce blížit. Pokud je tuhost systému zavěšení konstantní, čím menší je odpružená hmotnost, tím menší je vertikální deformace zavěšení a tím vyšší je vlastní frekvence.
Pokud je svislé zatížení konstantní, čím menší je tuhost zavěšení, tím nižší je vlastní frekvence vozu a tím větší je prostor potřebný pro pohyb kola nahoru a dolů.
Pokud jsou podmínky na vozovce a rychlost vozidla stejné, čím menší je neodpružená hmotnost, tím menší je nárazové zatížení na systém zavěšení. Neodpružená hmotnost zahrnuje hmotnost kola, hmotnost univerzálního kloubu a vodicí tyče atd.
Obecně platí, že hliníková kyvná vidlice má nejlehčí hmotnost a litinová největší. Ostatní se nacházejí mezi tím.
Vzhledem k tomu, že hmotnost sady kyvných ramen je většinou menší než 10 kg, ve srovnání s vozidlem s hmotností větší než 1000 kg, má hmotnost kyvného ramene malý vliv na spotřebu paliva.
2. Cenový faktor: závisí na konstrukčním plánu
Čím více požadavků, tím vyšší náklady. Za předpokladu, že konstrukční pevnost a tuhost kyvné vidlice splňují požadavky, požadavky na výrobní tolerance, obtížnost výrobního procesu, typ a dostupnost materiálu a požadavky na povrchovou korozi přímo ovlivňují cenu. Například antikorozní faktory: galvanicky pozinkovaný povlak, pasivací povrchu a dalšími úpravami, může dosáhnout odolnosti proti korozi přibližně 144 hodin; ochrana povrchu se dělí na katodický elektroforetický nátěr, který může dosáhnout odolnosti proti korozi 240 hodin úpravou tloušťky povlaku a metod úpravy; zinko-železný nebo zinko-niklový povlak, který může splnit požadavky na antikorozní zkoušku více než 500 hodin. S rostoucími požadavky na korozní zkoušku roste i cena dílu.
Náklady lze snížit porovnáním konstrukčních a konstrukčních schémat kyvného ramene.
Jak všichni víme, různá uspořádání závěsných bodů poskytují různý jízdní výkon. Zejména je třeba zdůraznit, že stejné uspořádání závěsných bodů a různá provedení spojovacích bodů mohou vést k různým nákladům.
Existují tři typy spojení mezi konstrukčními díly a kulovými klouby: spojení pomocí standardních dílů (šroubů, matic nebo nýtů), spojení s přesahem a integrace. Ve srovnání se standardní konstrukcí spojení snižuje konstrukce spojení s přesahem počet typů dílů, jako jsou šrouby, matice, nýty a další díly. Integrovaný jednodílný spoj oproti konstrukci spojení s přesahem snižuje počet dílů pláště kulového kloubu.
Existují dva typy spojení mezi konstrukčním prvkem a pružným prvkem: přední a zadní pružný prvek jsou axiálně rovnoběžné a axiálně kolmé. Různé metody určují různé montážní postupy. Například směr lisování pouzdra je ve stejném směru a kolmý k tělesu kyvné vidlice. Pro současné nalisování předního a zadního pouzdra lze použít jednostaniční dvouhlavý lis, což šetří pracovní sílu, vybavení a čas. Pokud je směr instalace nekonzistentní (vertikální), lze pro postupné nalisování a montáž pouzdra použít jednostaniční dvouhlavý lis, což šetří pracovní sílu a vybavení. Pokud je pouzdro navrženo tak, aby se lisovalo zevnitř, jsou zapotřebí dvě stanice a dva lisy pro postupné nalisování pouzdra.
