Keinuvipu sijaitsee yleensä pyörän ja rungon välissä, ja se on kuljettajaan liittyvä turvakomponentti, joka välittää voimaa, vaimentaa tärinän siirtymistä ja ohjaa suuntaa.
Keinuvipu sijaitsee yleensä pyörän ja rungon välissä, ja se on kuljettajaan liittyvä turvakomponentti, joka välittää voimaa, vähentää tärinän siirtymistä ja ohjaa suuntaa. Tässä artikkelissa esitellään markkinoilla yleisesti käytettyjen keinuvipujen rakenne ja vertaillaan ja analysoidaan eri rakenteiden vaikutusta prosessiin, laatuun ja hintaan.
Auton alustan jousitus jaetaan karkeasti etu- ja takajousitukseen. Sekä etu- että takajousituksessa on takahaarukan tukivarret, jotka yhdistävät pyörät ja korin. Takahaarukan tukivarret sijaitsevat yleensä pyörien ja korin välissä.
Ohjaavan keinuvivun tehtävänä on yhdistää pyörä ja runko, välittää voimaa, vähentää tärinän siirtymistä ja ohjata suuntaa. Se on kuljettajaan liittyvä turvallisuuskomponentti. Jousitusjärjestelmässä on voimaa siirtäviä rakenneosia, joiden avulla pyörät liikkuvat koriin nähden tietyn suuntaisesti. Rakenneosat välittävät kuorman, ja koko jousitusjärjestelmä vastaa auton ajettavuudesta.
Auton keinuvivun yleiset toiminnot ja rakennesuunnittelu
1. Kuormansiirron, kääntövarren rakenteen suunnittelun ja teknologian vaatimusten täyttämiseksi
Useimmissa nykyaikaisissa autoissa käytetään erillisjousitusta. Erilaisten rakennemuotojen mukaan erillisjousitusjärjestelmät voidaan jakaa kolmiotukivarsi-, takatukivarsi-, monivarsi-, kynttilä- ja McPherson-tyyppisiin jousituksiin. Poikkitukivarsi ja takatukivarsi muodostavat monivarsijärjestelmässä yhden varren kaksoisvoimarakenteen, jossa on kaksi liitospistettä. Kaksi kaksoisvoimatankoa on koottu murrosniveleen tiettyyn kulmaan, ja liitospisteiden liitosviivat muodostavat kolmionmuotoisen rakenteen. MacPhersonin etujousituksen alatukivarsi on tyypillinen kolmipisteinen takatukivarsi, jossa on kolme liitospistettä. Kolmea liitospistettä yhdistävä linja on vakaa kolmionmuotoinen rakenne, joka kestää kuormia useisiin suuntiin.
Kaksivoimaisen kääntövarren rakenne on yksinkertainen, ja rakennesuunnittelu määräytyy usein kunkin yrityksen erilaisen ammatillisen asiantuntemuksen ja prosessointimahdollisuuksien mukaan. Esimerkiksi leimatussa peltirakenteessa (katso kuva 1) rakenne on yksi hitsaamaton teräslevy, ja rakenteellinen ontelo on enimmäkseen "I"-muotoinen; hitsatussa peltirakenteessa (katso kuva 2) rakenne on hitsattu teräslevy, ja rakenteellinen ontelo on enimmäkseen "口"-muotoinen; tai paikallisia vahvistuslevyjä käytetään vaarallisen asennon hitsaamiseen ja vahvistamiseen; teräksen taontakoneen prosessointirakenteessa rakenteellinen ontelo on kiinteä, ja muoto säädetään enimmäkseen alustan asetteluvaatimusten mukaisesti; alumiinin taontakoneen prosessointirakenteessa (katso kuva 3) ontelo on kiinteä ja muotovaatimukset ovat samanlaiset kuin teräksen takomisessa; teräsputkirakenne on rakenteeltaan yksinkertainen ja rakenteellinen ontelo on pyöreä.
Kolmipistetukivarren rakenne on monimutkainen, ja rakennesuunnittelu määräytyy usein alkuperäisen laitevalmistajan vaatimusten mukaisesti. Liikesimulaatioanalyysissä tukivarsi ei saa häiritä muita osia, ja useimmilla niistä on vähimmäisetäisyysvaatimukset. Esimerkiksi leimattua peltirakennetta käytetään useimmiten samanaikaisesti hitsatun peltirakenteen kanssa, anturin johtosarjan reikä tai vakaajan kiertokangen liitäntäkiinnike jne. muuttaa tukivarren suunnittelurakennetta; rakenteellinen ontelo on edelleen "suun" muotoinen, ja tukivarren ontelo on suljettu rakenne on parempi kuin avoin rakenne. Taottuna koneistettuna rakenne, rakenteellinen ontelo on enimmäkseen "I"-muotoinen, jolla on perinteiset vääntö- ja taivutuslujuuden ominaisuudet; valukoneistettu rakenne, muoto ja rakenteellinen ontelo on enimmäkseen varustettu vahvistusrivoilla ja painoa vähentävillä rei'illä valun ominaisuuksien mukaisesti; levyhitsaus yhdistettynä taottuun rakenteeseen, ajoneuvon alustan asetteluvaatimusten vuoksi, kuulanivel on integroitu taottuun osaan ja taottu osa on yhdistetty levyyn; Valettu alumiininen työstörakenne tarjoaa paremman materiaalin hyödyntämisen ja tuottavuuden kuin takominen, ja sillä on valukappaleiden materiaalilujuutta parempi, mikä on uuden teknologian soveltaminen.
2. Vähennä tärinän siirtymistä runkoon ja elastisen elementin rakennesuunnittelua keinuvivun liitoskohdassa
Koska auton ajopinta ei voi olla täysin tasainen, tienpinnan pyöriin vaikuttava pystysuora reaktiovoima on usein huomattava, erityisesti ajettaessa suurella nopeudella huonolla tiepinnalla. Tämä iskuvoima aiheuttaa myös kuljettajalle epämukavuuden tunteen. Jousitusjärjestelmään asennetaan elastisia elementtejä, ja jäykkä liitos muuttuu elastiseksi liitokseksi. Kun elastinen elementti iskee, se aiheuttaa tärinää, ja jatkuva tärinä saa kuljettajan tuntemaan olonsa epämukavaksi, joten jousitusjärjestelmässä tarvitaan vaimennuselementtejä tärinän amplitudin nopeaksi vähentämiseksi.
Keinuvivun rakenteelliset liitoskohdat ovat joustava elementtiliitos ja pallonivelliitos. Joustavat elementit tarjoavat tärinänvaimennusta ja pienen määrän pyörimis- ja värähtelyvapausasteita. Kumipuslakiinnikkeitä käytetään usein autoissa elastisina osina, ja myös hydraulipuslakiinnikkeitä ja poikkiniveliä käytetään.
Kuva 2 Peltihitsauksen kääntövarsi
Kumiholkin rakenne on useimmiten teräsputki, jonka ulkopuolella on kumi, tai teräsputki-kumi-teräsputki-sandwich-rakenne. Sisäputki vaatii paineenkestoa ja halkaisijaa koskevia vaatimuksia, ja liukueste on yleinen molemmissa päissä. Kumikerros säätää materiaalikaavaa ja suunnittelurakennetta erilaisten jäykkyysvaatimusten mukaisesti.
Uloimmalla teräsrenkaalla on usein sisäänvientikulmavaatimus, joka edistää puristusliitosta.
Hydraulisella holkilla on monimutkainen rakenne, ja se on monimutkainen prosessi ja korkea lisäarvo holkkikategoriassa. Kumissa on ontelo, jossa on öljyä. Ontelorakenteen suunnittelu suoritetaan holkin suorituskykyvaatimusten mukaisesti. Jos öljyä vuotaa, holkki vaurioituu. Hydrauliset holkit voivat tarjota paremman jäykkyyskäyrän, mikä vaikuttaa ajoneuvon yleiseen ajettavuuteen.
Ristikkäissaranalla on monimutkainen rakenne ja se on komposiittiosa kumista ja kuulasaranoista. Se voi tarjota paremman kestävyyden kuin holkki, kääntökulman ja pyörimiskulman, erityisen jäykkyyskäyrän ja täyttää koko ajoneuvon suorituskykyvaatimukset. Vaurioituneet ristikkäissaranat aiheuttavat melua ohjaamoon ajoneuvon liikkuessa.
3. Pyörän liikkeen myötä kääntöelementin rakennesuunnittelu kääntövarren liitoskohdassa
Epätasainen tienpinta aiheuttaa pyörien hyppimistä ylös ja alas suhteessa koriin (runkoon), ja samalla pyörät liikkuvat, esimerkiksi kääntyvät, ajavat suoraan jne., mikä edellyttää pyörien liikeradalta tiettyjen vaatimusten täyttämistä. Takahaarukan ja murrosnivelen välillä on enimmäkseen kuulanivel.
Heilurivarren kuulanivelen kääntökulma voi olla yli ±18° ja kiertokulma 360°. Se täyttää täysin pyörien suoruusvirheen ja ohjauksen vaatimukset. Kuulanivel täyttää koko ajoneuvon takuuvaatimukset, jotka ovat 2 vuotta tai 60 000 km ja 3 vuotta tai 80 000 km.
Kääntövarren ja kuulanivelen välisten erilaisten liitosmenetelmien mukaan ne voidaan jakaa pultti- tai niittiliitokseen, jossa kuulanivelessä on laippa; puristusliitokseen, jossa kuulanivelessä ei ole laippaa; ja integroituun liitokseen, jossa kuulanivel ja kuulanivel muodostavat kaikki yhdessä. Yksittäisissä ja monilevyisissä hitsatuissa rakenteissa käytetään yleisemmin kahta ensimmäistä liitostyyppiä; jälkimmäisiä liitostyyppejä, kuten terästaonta, alumiinitaonta ja valurauta, käytetään yleisemmin.
Kuulasaranan on kestettävä kulutusta kuormitusolosuhteissa, koska sen suurempi työkulma kuin holkilla tarkoittaa pidempää käyttöikää. Siksi kuulasaranan on oltava yhdistetty rakenne, jossa on hyvä heilahdusvoitelu sekä pöly- ja vesitiivis voitelujärjestelmä.
Kuva 3 Alumiinista taottu keinuvipu
Kääntövarren suunnittelun vaikutus laatuun ja hintaan
1. Laatutekijä: mitä kevyempi, sen parempi
Jousituksen jäykkyyden ja jousituksen tukeman massan (jousitetun massan) määräämä kehon omavärähtelytaajuus (tunnetaan myös värähtelyjärjestelmän vapaana värähtelytaajuus) on yksi tärkeimmistä jousitusjärjestelmän suorituskykyindikaattoreista, joka vaikuttaa auton ajomukavuuteen. Ihmiskehon käyttämä pystysuuntainen värähtelytaajuus on kehon ylös- ja alaspäin suuntautuvan liikkeen taajuus kävelyn aikana, joka on noin 1-1,6 Hz. Kehon omavärähtelytaajuuden tulisi olla mahdollisimman lähellä tätä taajuusaluetta. Kun jousitusjärjestelmän jäykkyys on vakio, mitä pienempi on jousitettu massa, sitä pienempi on jousituksen pystysuuntainen muodonmuutos ja sitä suurempi on omavärähtelytaajuus.
Kun pystysuora kuorma on vakio, mitä pienempi jousituksen jäykkyys on, sitä pienempi on auton ominaistaajuus ja sitä suurempi on tilaa, jota pyörä tarvitsee hypätäkseen ylös ja alas.
Kun tieolosuhteet ja ajoneuvon nopeus ovat samat, mitä pienempi on jousittamaton massa, sitä pienempi on jousitukseen kohdistuva iskukuorma. Jousittamattomaan massaan lasketaan pyörän massa, murrosnivelen ja ohjausvarren massa jne.
Yleisesti ottaen alumiinisella takahaarukalla on kevyin massa ja valurautaisella takahaarukalla suurin. Muut sijoittuvat näiden kahden välille.
Koska takahaarukan massa on useimmiten alle 10 kg verrattuna yli 1000 kg painavaan ajoneuvoon, takahaarukan massalla on vain vähän vaikutusta polttoaineenkulutukseen.
2. Hintatekijä: riippuu suunnittelusuunnitelmasta
Mitä enemmän vaatimuksia, sitä korkeammat kustannukset. Olettaen, että kääntövarren rakenteellinen lujuus ja jäykkyys täyttävät vaatimukset, valmistustoleranssivaatimukset, valmistusprosessin vaikeus, materiaalityyppi ja saatavuus sekä pinnan korroosionkestävyysvaatimukset vaikuttavat kaikki suoraan hintaan. Esimerkiksi korroosionestotekijät: sähkösinkitty pinnoite, pinnan passivoinnin ja muiden käsittelyjen avulla, voi saavuttaa noin 144 tunnin korroosionkestävyyden; pinnan suojaus jaetaan katodiseen elektroforeettiseen maalipinnoitteeseen, jolla voidaan saavuttaa 240 tunnin korroosionkestävyys pinnoitteen paksuuden ja käsittelymenetelmien säädöllä; sinkki-rauta- tai sinkki-nikkelipinnoitteeseen, joka voi täyttää yli 500 tunnin korroosionkestävyystestivaatimukset. Korroosionkestävyysvaatimusten kasvaessa myös osan hinta kasvaa.
Kustannuksia voidaan alentaa vertailemalla keinuvivun suunnittelua ja rakennetta.
Kuten tiedämme, erilaiset kytkentäratkaisut tarjoavat erilaisen ajo-ominaisuuksien eroja. Erityisesti on huomattava, että sama kytkentäratkaisu ja erilaiset kytkentäratkaisut voivat aiheuttaa erilaisia kustannuksia.
Rakenneosien ja pallonivelten välillä on kolmenlaisia liitoksia: liitokset standardiosien (pultit, mutterit tai niitit) avulla, puristussoviteliitokset ja integrointiliitokset. Verrattuna standardiin liitosrakenteeseen puristussoviteliitosrakenne vähentää pulttien, mutterien, niittien ja muiden osien tyyppien määrää. Integroitu, yhtenäinen liitosrakenne vähentää pallonivelen kuoren osien määrää verrattuna puristussoviteliitokseen.
Rakenneosan ja elastisen elementin välillä on kaksi liitostapaa: etu- ja takimmaiset elastiset elementit ovat aksiaalisesti yhdensuuntaiset ja aksiaalisesti kohtisuorassa. Eri menetelmät määräävät erilaiset kokoonpanoprosessit. Esimerkiksi holkin puristussuunta on samaan suuntaan ja kohtisuorassa keinuvivun runkoon nähden. Yksiasemaista kaksoispääpuristinta voidaan käyttää etu- ja takapuslan samanaikaiseen puristamiseen, mikä säästää työvoimaa, laitteita ja aikaa. Jos asennussuunta on epäjohdonmukainen (pystysuora), yksiasemaista kaksoispääpuristinta voidaan käyttää holkin puristamiseen ja asentamiseen peräkkäin, mikä säästää työvoimaa ja laitteita. Kun holkki on suunniteltu puristettavaksi sisäänpäin, tarvitaan kaksi asemaa ja kaksi puristinta holkin peräkkäiseen puristamiseen.
