Kun ihmiset ajattelevat auton suorituskykyä, he ajattelevat yleensä hevosvoimia, vääntömomenttia ja nollasta{1}} -kiihtyvyyttä. Mutta kaikki mäntämoottorin tuottama teho on hyödytöntä, jos kuljettaja ei pysty hallitsemaan autoa. Siksi autoinsinöörit kiinnittivät huomionsa jousitusjärjestelmään melkein heti, kun he olivat oppineet nelitahtisen polttomoottorin.
Auton jousituksen tehtävänä on maksimoida renkaiden ja tienpinnan välinen kitka, tarjota ohjauksen vakautta hyvällä ajettavuudella ja varmistaa matkustajien mukavuus. Tässä artikkelissa tutkimme, miten autojen jousitukset toimivat, miten ne ovat kehittyneet vuosien varrella ja mihin jousitusten suunnittelu on menossa tulevaisuudessa.
Jos tie olisi täysin tasainen, ilman epäsäännöllisyyksiä, jousituksia ei tarvita. Mutta tiet ovat kaukana tasaisista. Jopa juuri päällystetyillä moottoriteillä on hienovaraisia puutteita, jotka voivat olla vuorovaikutuksessa auton pyörien kanssa. Nämä epätäydellisyydet kohdistavat voimia pyöriin. Newtonin liikelakien mukaan kaikilla voimilla on molemmatsuuruusjasuunta. Tien kohouma saa pyörän liikkumaan ylös ja alas kohtisuoraan tien pintaan nähden. Suuruus riippuu tietysti siitä, iskeekö pyörä jättimäiseen koloon vai pieneen täplään. Joka tapauksessa auton pyörä kokee apystysuuntainen kiihtyvyyskun se menee yli epätäydellisyyden.
Autosi jousitus maksimoi kitkan renkaiden ja tien välillä ja tarjoaa ohjauksen vakautta.
Ilman välissä olevaa rakennetta kaikki pyörän pystysuora energia siirtyy runkoon, joka liikkuu samaan suuntaan. Tällaisessa tilanteessa renkaat voivat menettää kosketuksen tiehen kokonaan. Sitten alaspäin suuntautuvan painovoiman vaikutuksesta renkaat voivat törmätä takaisin tien pintaan. Tarvitset järjestelmän, joka absorboi pystysuoraan kiihdytetyn pyörän energian, jolloin runko ja runko voivat ajaa häiriöttömästi renkaiden seuraaessa tien kuoppia.
Liikkuvassa autossa vaikuttavien voimien tutkimusta kutsutaanajoneuvon dynamiikkaa, ja sinun on ymmärrettävä joitain näistä käsitteistä ymmärtääksesi, miksi jousitus on ylipäätään tarpeen. Useimmat autoinsinöörit tarkastelevat liikkuvan auton dynamiikkaa kahdesta näkökulmasta:
Ratsastaa: auton kyky tasoittaa kuoppaista tietä
Käsittely: auton kyky kiihdyttää, jarruttaa ja kääntyä turvallisesti
Näitä kahta ominaisuutta voidaan kuvata tarkemmin kolmella tärkeällä periaatteella -tien eristäminen, tienpitojakaarretta. Alla olevassa taulukossa kuvataan nämä periaatteet ja kuinka insinöörit yrittävät ratkaista kunkin yksilölliset haasteet.
Auton jousitus eri komponentteineen tarjoaa kaikki kuvatut ratkaisut.
Tarkastellaan tyypillisen jousituksen osia, jotka ulottuvat alustan suuremmasta kuvasta yksittäisiin komponentteihin, jotka muodostavat varsinaisen jousituksen.
Sisällys
Auton jousituksen osat
Vaimentimet: Iskunvaimentimet
Vaimentimet: Jouset ja Sway Bars
Jousitustyypit: Edessä
Jousitustyypit: Taka
Erikoisjousitukset: Baja Bug
Erikoisjousitukset: Formula 1 -kilpailijat
Erikoisjousitukset: Hot Rods
Auton jousituksen osat
Auton jousitus on itse asiassa osa alustaa, joka sisältää kaikki tärkeät järjestelmät, jotka sijaitsevat auton korin alla. Näitä järjestelmiä ovat:
Thekehys: rakenteellinen, kuormaa kantava komponentti, joka tukee auton moottoria ja koria, joita puolestaan tukee jousitus
Thejousitusjärjestelmä: asennus, joka tukee painoa, vaimentaa ja vaimentaa iskuja ja auttaa ylläpitämään renkaiden kosketusta
Theohjausjärjestelmä: mekanismi, jonka avulla kuljettaja voi ohjata ja ohjata ajoneuvoa
Therenkaat ja vanteet: osat, jotka mahdollistavat ajoneuvon liikkeen pidon ja/tai kitkan avulla tien kanssa
Jousitus on siis vain yksi tärkeimmistä järjestelmistä kaikissa ajoneuvoissa.
Tämän laajan yleiskatsauksen mielessä on aika tarkastella minkä tahansa jousituksen kolmea peruskomponenttia: jousia, vaimentimia ja kääntötankoja.
Nykypäivän jousijärjestelmät perustuvat yhteen neljästä perusrakenteesta:
Kierrejousetovat yleisin jousityyppi, ja se on pohjimmiltaan raskas vääntötanko, joka on kierretty akselin ympäri. Kierrejouset puristuvat ja laajenevat absorboimaan pyörien liikettä.
Lehtijousetkoostuvat useista metallikerroksista (kutsutaan "lehdiksi"), jotka on sidottu yhteen toimimaan yhtenä kokonaisuutena. Lehtijousia käytettiin ensimmäisen kerran hevoskärryissä, ja niitä löydettiin useimmista amerikkalaisista autoista vuoteen 1985 asti. Niitä käytetään edelleen useimmissa kuorma-autoissa ja raskaissa ajoneuvoissa.
Vääntötangotkäytä terästangon kiertymisominaisuuksia kierrejousimaisen suorituskyvyn aikaansaamiseksi. Näin ne toimivat: Tangon toinen pää on ankkuroitu ajoneuvon runkoon. Toinen pää on kiinnitetty tukivarteen, joka toimii vivuna, joka liikkuu kohtisuorassa vääntötankoon nähden. Kun pyörä osuu kolaukseen, pystysuuntainen liike siirtyy tukivarrelle ja sitten vipuliikkeen kautta vääntötankoon. Vääntötanko kiertyy sitten akseliaan pitkin jousivoiman aikaansaamiseksi. Eurooppalaiset autonvalmistajat käyttivät tätä järjestelmää laajasti, kuten myös Packard ja Chrysler Yhdysvalloissa 1950- ja 1960-luvuilla.
Ilmajousetkoostuvat sylinterimäisestä ilmakammiosta, joka on sijoitettu pyörän ja auton korin väliin, ja käyttävät ilman puristusominaisuuksia pyörän tärinän vaimentamiseen. Teknologiaa käytetään nykyään monissa luksusajoneuvoissa, mutta konsepti on itse asiassa yli vuosisadan vanha ja se löytyy hevosvetoisista rattaista. Tämän aikakauden ilmajouset tehtiin ilmatäytteisistä, nahkaisista kalvoista, aivan kuten palkeet; ne korvattiin 1930-luvulla muotoiltuilla kumi-ilmajousilla.
Sen mukaan missä jouset sijaitsevat autossa - eli pyörien ja rungon välissä - insinöörien mielestä on usein kätevää puhuajousitettu massajajousittamaton massa.
Thejousitettu massaon jousiin tuetun ajoneuvon massa, kun taasjousittamaton massamääritellään löyhästi tien ja jousitusjousien väliseksi massaksi. Jousien jäykkyys vaikuttaa siihen, miten jousitettu massa reagoi auton ajon aikana. Löysästi jousitetut autot, kuten luksusautot (ajattele Mercedes-Benz C-sarjaa), voivat niellä kolhuja ja tarjota erittäin pehmeän ajon; Tällainen auto on kuitenkin taipuvainen sukeltamaan ja kyykkymään jarrutuksen ja kiihdytyksen aikana, ja sillä on taipumus kokea korin heilumista tai keinumista kaarteissa. Tiukasti jousitetut autot, kuten urheiluautot (ajattele Mazda Miata MX-5), ovat vähemmän anteeksiantavia kuoppaisilla teillä, mutta ne minimoivat korin liikkeet hyvin, mikä tarkoittaa, että niitä voidaan ajaa aggressiivisesti jopa mutkissa.
Joten vaikka jouset itsessään vaikuttavat yksinkertaisilta laitteilta, niiden suunnittelu ja toteuttaminen autoon matkustajan mukavuuden ja ajettavuuden tasapainottamiseksi on monimutkainen tehtävä. Ja mikä tekee asioista monimutkaisempia, jouset eivät yksinään voi tarjota täydellisen tasaista ajoa. Miksi? Koska jouset imevät hyvin energiaa, mutta eivät niin hyviähajoavaase. Muut rakenteet, jotka tunnetaan nimellävaimentimet, on tehtävä tämä.
