Als mensen denken aan autoprestaties, denken ze normaal gesproken aan paardenkracht, koppel en nul-tot--60 acceleratie. Maar al het vermogen dat door een zuigermotor wordt gegenereerd, is nutteloos als de bestuurder de auto niet onder controle heeft. Daarom richtten auto-ingenieurs hun aandacht op het ophangingssysteem zodra ze de viertaktverbrandingsmotor onder de knie hadden.
De taak van een auto-ophanging is om de wrijving tussen de banden en het wegdek te maximaliseren, om stuurstabiliteit met goede handling te bieden en om het comfort van de passagiers te garanderen. In dit artikel onderzoeken we hoe auto-ophangingen werken, hoe ze door de jaren heen zijn geëvolueerd en waar het ontwerp van ophangingen in de toekomst naartoe gaat.
Als een weg perfect vlak was, zonder oneffenheden, zouden veringen niet nodig zijn. Maar wegen zijn verre van vlak. Zelfs vers geasfalteerde snelwegen hebben subtiele imperfecties die kunnen interacteren met de wielen van een auto. Het zijn deze imperfecties die krachten op de wielen uitoefenen. Volgens de bewegingswetten van Newton hebben alle krachten zowelgrootteEnrichting. Een hobbel in de weg zorgt ervoor dat het wiel loodrecht op het wegdek op en neer beweegt. De omvang hangt er natuurlijk van af of het wiel een gigantische hobbel of een klein stipje raakt. Hoe dan ook, het autowiel ervaart eenverticale versnellingals het over een onvolkomenheid gaat.
De vering van uw auto maximaliseert de wrijving tussen de banden en de weg en zorgt voor stuurstabiliteit.
Zonder tussenliggende structuur wordt alle verticale energie van het wiel overgebracht op het frame, dat in dezelfde richting beweegt. In zo'n situatie kunnen de banden het contact met de weg volledig verliezen. Vervolgens kunnen de banden, onder invloed van de neerwaartse zwaartekracht, terugslaan op het wegdek. Wat u nodig hebt, is een systeem dat de energie van het verticaal versnelde wiel absorbeert, zodat het frame en de carrosserie ongestoord kunnen rijden terwijl de banden hobbels in de weg volgen.
De studie van de krachten die op een rijdende auto werken, wordt genoemdvoertuigdynamiek, en je moet een aantal van deze concepten begrijpen om te begrijpen waarom een ophanging in de eerste plaats nodig is. De meeste auto-ingenieurs beschouwen de dynamiek van een rijdende auto vanuit twee perspectieven:
Rijden: het vermogen van een auto om een hobbelige weg glad te strijken
Behandeling: het vermogen van een auto om veilig te accelereren, remmen en bochten te nemen
Deze twee kenmerken kunnen verder worden beschreven in drie belangrijke principes:wegisolatie, wegliggingEnbochtenwerkDe onderstaande tabel beschrijft deze principes en hoe ingenieurs proberen de unieke uitdagingen van elk principe op te lossen.
De ophanging van een auto, met zijn verschillende componenten, biedt alle beschreven oplossingen.
Laten we eens kijken naar de onderdelen van een typische ophanging. We beginnen bij het grotere geheel van het chassis en eindigen bij de afzonderlijke componenten waaruit de ophanging zelf bestaat.
Inhoud
Auto-ophangingsonderdelen
Dempers: Schokdempers
Dempers: Struts en Sway Bars
Ophangingstypen: Voor
Ophangingstypen: Achter
Gespecialiseerde veringen: de Baja Bug
Gespecialiseerde ophangingen: Formule 1-coureurs
Gespecialiseerde ophangingen: Hot Rods
Auto-ophangingsonderdelen
De ophanging van een auto is eigenlijk onderdeel van het chassis, dat alle belangrijke systemen omvat die zich onder de carrosserie van de auto bevinden. Deze systemen omvatten:
Dekader: structureel, lastdragend onderdeel dat de motor en de carrosserie van de auto ondersteunt, die op hun beurt worden ondersteund door de ophanging
Deophangsysteem: opstelling die gewicht ondersteunt, schokken absorbeert en dempt en helpt het contact met de band te behouden
Destuursysteem: mechanisme waarmee de bestuurder het voertuig kan sturen en besturen
Debanden en wielen: componenten die voertuigbeweging mogelijk maken door middel van grip en/of wrijving met de weg
De ophanging is dus één van de belangrijkste systemen in elk voertuig.
Met dit algemene overzicht in gedachten, is het tijd om te kijken naar de drie fundamentele onderdelen van elke ophanging: veren, dempers en stabilisatorstangen.
De huidige veersystemen zijn gebaseerd op een van de vier basisontwerpen:
Schroefverenzijn het meest voorkomende type veer en zijn in essentie een zware torsiestaaf die om een as is gewikkeld. Spiraalveren comprimeren en zetten uit om de beweging van de wielen te absorberen.
Bladverenbestaan uit verschillende lagen metaal ("bladeren" genoemd) die aan elkaar zijn gebonden om als één geheel te fungeren. Bladveren werden voor het eerst gebruikt op door paarden getrokken rijtuigen en waren tot 1985 te vinden op de meeste Amerikaanse auto's. Ze worden vandaag de dag nog steeds gebruikt op de meeste vrachtwagens en zware voertuigen.
Torsiestavengebruiken de draaiende eigenschappen van een stalen staaf om een prestatie te leveren die lijkt op die van een schroefveer. Zo werken ze: het ene uiteinde van een staaf is verankerd aan het voertuigframe. Het andere uiteinde is bevestigd aan een draagarm, die fungeert als een hefboom die loodrecht op de torsiestaaf beweegt. Wanneer het wiel een hobbel raakt, wordt de verticale beweging overgebracht op de draagarm en vervolgens, via de hefboomwerking, op de torsiestaaf. De torsiestaaf draait vervolgens langs zijn as om de veerkracht te leveren. Europese autofabrikanten gebruikten dit systeem uitgebreid, net als Packard en Chrysler in de Verenigde Staten, in de jaren 50 en 60.
Luchtverenbestaan uit een cilindrische luchtkamer die tussen het wiel en de carrosserie van de auto is geplaatst en de samendrukkende eigenschappen van lucht gebruiken om trillingen van het wiel te absorberen. De technologie wordt tegenwoordig in veel luxe voertuigen gebruikt, maar het concept is eigenlijk al meer dan een eeuw oud en was al te vinden in door paarden getrokken koetsen. Luchtveren uit dit tijdperk waren gemaakt van met lucht gevulde, leren membranen, net als een balg; ze werden in de jaren 30 vervangen door gegoten rubberen luchtveren.
Op basis van de plaats waar de veren zich op een auto bevinden - dat wil zeggen, tussen de wielen en het frame - vinden ingenieurs het vaak handig om te praten over degeveerde massaen deongeveerde massa.
Degeveerde massais de massa van het voertuig dat op de veren rust, terwijl deongeveerde massawordt losjes gedefinieerd als de massa tussen de weg en de ophangingsveren. De stijfheid van de veren beïnvloedt hoe de geveerde massa reageert terwijl de auto wordt bestuurd. Los geveerde auto's, zoals luxe auto's (denk aan de Mercedes-Benz C-Klasse), kunnen hobbels opvangen en zorgen voor een supersoepele rit; zo'n auto is echter geneigd om te duiken en te hurken tijdens het remmen en accelereren en heeft de neiging om te slingeren of te rollen tijdens het nemen van bochten. Strak geveerde auto's, zoals sportwagens (denk aan de Mazda Miata MX-5), zijn minder vergevingsgezind op hobbelige wegen, maar ze minimaliseren de beweging van de carrosserie goed, wat betekent dat ze agressief kunnen worden bestuurd, zelfs in bochten.
Dus, hoewel veren op zichzelf simpele apparaten lijken, is het ontwerpen en implementeren ervan in een auto om het comfort van de passagier in balans te brengen met de handling een complexe taak. En om het nog ingewikkelder te maken, kunnen veren alleen niet zorgen voor een perfect soepele rit. Waarom? Omdat veren geweldig zijn in het absorberen van energie, maar niet zo goed inverdampendhet. Andere structuren, bekend alsdempers, zijn verplicht dit te doen.
