uafhængigt Frontophængssystem
for at overvinde ulemper forbundet med den stive bjælkeakselophæng anvendes uafhængig frontophæng (IFS). Udtrykket uafhængig affjedring beskriver ethvert system, der forbinder hjulene med rammen, hvor bevægelsen af det ene hjul ikke har nogen indflydelse på det andet hjul. Fordelene og ulemperne ved at vedtage uafhængig frontophæng til personbiler og lette varevogne inkluderer følgende:
fordele.
(a) centrifugalkraften skabes i fjedrede køretøjskroppe, når sving danner et rullepar, der vipper eller ruller kroppen udad. Kropsrullen støder på et modstående par, produceret af produktet af fjedrenes reaktionskræfter og effektiv afstand mellem dem. Derfor øges eller formindskes den nødvendige reaktionsstivhed af fjederen for at modstå rulleparret, når den effektive afstand mellem fjedrene henholdsvis falder eller øges. Faktisk er rullevinklen omvendt proportional med kvadratet af den effektive fjederbasebredde.
i tilfælde af bjælkeakslen afhænger den største afstand mellem fjedrene af chassisets bredde, som understøtter de fastgjorte bøjler. Men med den uafhængige affjedring ved hjælp af tværarmsforbindelse er den effektive afstand mellem fjedre lig med køretøjets hjulspor. Derfor sammenlignet med akselstrålen kan relativt blødere fjedre bruges med uafhængig affjedring uden at påvirke kropsrullen. De bløde fjedre reagerer og afbøjes med den mindste vejdeformation uden at overføre stødene til køretøjets karosseri og passagerer og giver dermed bedre kørekomfort.
(6) da den elastiske belastningsenergi, der er lagret i en spole-eller torsionsstangfjeder, er større end for en semi-elliptisk flerbladfjeder for en given fjedervægt, kan lettere fjedre bruges med uafhængig bærebensophæng. I tilfælde af uafhængig bærebensophæng er fjederen kun nødvendig for at understøtte lodrette belastninger og absorbere stød, fordi ophængskoblingen alene opretholder kørsel, bremsning og laterale kræfter. Med ønskebenet, der hænger på underrammestrukturen, følger den ikke-affjedrede stubaksel drejeled buer i forhold til den affjedrede kropsstruktur, når affjedringen hopper. Disse buer producerer en præcis og forudsigelig hjulbane i lodret plan, hvilket er afgørende for ensartet styregeometri.
(c) da den uafhængige affjedring har mindre uaffjedret masse, følger vejhjul konturen af vejens uregelmæssigheder op til højere hastigheder end for den tunge affjedring med stiv aksel. Som følge heraf reduceres dækskrubbe og slid med uafhængig suspension.
(d) en antirullestang, hvis den anvendes sammen med den uafhængige suspension, giver den nødvendige modstandsstivhed til at modsætte sig kropsrulle under sving, og derfor kan blødere fjedre anvendes til normale lodrette belastninger.
(e) hvis der anvendes en separat eller uafhængig affjedring for hver side af bilen, reduceres enhver interaktion mellem modsatte vejhjul, så der er mindre chance for, at hjulet slingrer på grund af vibrationsresonans.
(/) motor-og chassisstrukturen kan sænkes, så også midten af bilen, så
motoren kan flyttes fremad for at give mere plads til passagererne. (g) uafhængig affjedring sænker normalt rullecentret, hvorfor karosseriet ruller, før hjulene bryder væk fra vejen, hvilket giver føreren en advarsel.
ulemper.
(a) hjulkamringen med karrosserirulle reducerer effekten.
(b) der er en lille ændring i hjulspor, der forårsager dækskrubning under hoppning af et hjul.
(c) der kræves et mere stift chassis eller underrammekonstruktion.
(d) en mere kompliceret affjedring og styreforbindelse og drejeforbindelser er nødvendige, så affjedringen bliver dyrere og har tendens til at bære mere.
(e) virkningerne af ubalanceret hjulmontering overføres lettere til rattet og er også mere udtalt.
(f) styring-geometrijustering er mere kritisk og kræver hyppigere opmærksomhed. 22.12.1. Typer af Front uafhængig Suspension
Dobbelt-tværgående Ønskebenophæng.
figur 22.57 jllustrerer de vigtigste detaljer i denne suspension. I dette system er to led, normalt parallelle i den normale køreposition, konstrueret i en ønskebenform for at give stivhed for og bag og for at modstå bremsemoment. Hver ønskeben bruger tre lejer, to indvendige lejer, der forbinder med rammen og en ydre, der fastgøres til stubben, og den øverste ende til et punkt på rammen lige over den øverste ønskeben. Køretøjets vægt og nyttelasten overføres fra det fjedrede legeme og tværelementet til toppen af spiralfjederen. En spjæld er anbragt inde i spiralfjederen og fastgøres af gummibøsninger til undersiden af det faste tværelement og til det nederste ønskebenelement. Sidetryk, hvis nogen, modstås af stivhed af ønskebenets medlemmer og drejeleddene og drejepunkterne.
fronten på bilen ‘kører’ mod jorden, når bremserne aktiveres, fordi de nederste drejepunkter på LED-Type-systemet normalt er indstillet parallelt med vejen. For at minimere dette problem anvendes anti-dykkegeometri, hvor det bageste drejepunkt på den nederste ønskeben er placeret højere end den forreste drejning. Under påføring af forbremserne frembringer bremsemomentet på den skrånende ønskeben en lodret kraft, som modvirker den ekstra belastning, der overføres fra bagsiden til forhjulene.
Fig. 22.57. Tværgående dobbelt ønskebenophæng.
når bilen svinger, ruller karosseriet, og begge hjul læner sig udad fra drejecirklen og producerer en lille mængde camberrulle (Fig. 22.58 a). Under kørsel i ligeud position, hvis et af hjulene går over en bump eller pot-hul i vejen, kun den enkelte affjedring kobling momentant afbøjes op eller ned uden at ændre den gennemsnitlige højde af det affjedrede legeme (Fig. 22.58 B). Som følge heraf tilvejebringer dette en fuldstændig uafhængig suspension for hvert hjul, således at reaktionsvibrationer ikke overføres fra den ene side til den anden.
Fig. 22.58. Effekter af karrosserirulle og uregelmæssige vejoverflader på tværgående dobbelt bærebensophæng. A. begge hjul vipper udad B. kroppen forbliver lodret, når hjulkroppen ruller. går ind i pothole og vipper indad.
konstant-spor ulige Dobbelt-tværgående-ønskeben Suspension.
i dette layout er stubakselbæreren forbundet med rammen med to led. En semi-bageste radius stang modstår langsgående dynamiske belastninger og bremsemoment. Fjederen kan placeres over den øverste akselholder. Gummi-eller plastbuske (PTFE) er installeret i de indre ender af ønskebenet. Normalt er et kugleled placeret i den ydre ende for at gøre det muligt for stubakslen at dreje. Spiralfjedre er anbragt i den viste position eller over den øverste ønskeben.
Fig. 22.59. Content-track ulige dobbelt-tværgående ønskeben suspension. A. tværgående lige længde. B. tværgående ulige længde.
ønskeben af samme længde (Fig. 22.59 a) bruges i tidlige designs; som følge heraf forårsagede sporvariationen betydeligt dækslitage. For at minimere dette ønskeben af ulige længde (Fig. 22.59 B) er monteret, jo længere i bunden; men ændringer i camber vinkel er nu produceret. Ved at montere den øverste ønskeben lidt bag den nederste, kan der opnås en konstant hjulvinkel. Ønskebenaksen er undertiden skråt bagud for at opnå den maksimale ønskebenlængde uden at begrænse motorrummet.
enten bruges en stempeltype spjæld til at montere de indvendige lejer til den øverste ønskeben, eller en teleskopspjæld er indbygget i midten af spiralfjederen. Når der anvendes en torsionsstangfjeder, opnås
en stor bevægelse af teleskopspjældet ved at montere spjældet diagonalt. I dette layout er den nedre ende forbundet med den ydre ende af det nederste led, eller en torsionsstang er forbundet med de indre ender af det nederste led.
Macpherson Suspension.
i denne type suspension (Fig. 22.60), er et langt teleskoprør, der indeholder spjældet, drejet i den øvre ende og stift forbundet med stubakslen i den nedre ende. Et enkelt tværgående led, der er fastgjort til rammen med gummibøsninger og forbundet med stubakslen med en kugleled, giver sporstyring. Spolefjederen er installeret mellem de faste og flydende ophængselementer. En stabilisatorstang forbinder begge forreste ophæng nedre led og giver også den krævede stivhed for og bag. Kuglen og sokkelfugen i bunden fungerer som en drejning for styrestiveren og stubakslen i vandret plan. Denne samling fungerer også som en ophængsforbindelse til relativ bevægelse mellem sporstyringsarmen og stubakslen i lodret plan.
i lighed med flere andre affjedringssystemer indstilles hjul, camber og drejeaksehældning under fremstillingen og kan ikke ændres. Drejeaksens hældning er den vinkel, der dannes mellem lodret og linjen taget fra midten af stiverstøttelejet til midten af kugleleddet, som forbinder stiveren med sporstyrearmen. Stiveren er indstillet til en mindre vinkel end drejeaksens hældning for at give dækafstand.
ved toppen af stiveren mod køretøjets centrum er det muligt at opnå en negativ forskydning (negativ skrubberadius) for styringen. Når spiralfjederen næsten er fuldt komprimeret, tjener et stødstop installeret øverst på stempelstangen til at stive fjederfjedringen. Den trekantede styrearm absorberer køre-og bremsereaktioner.
under svingning læner karrosserirullerne og de indvendige yderhjul henholdsvis udad og indad afhængigt af det indledende vinkelsæt på den tværgående sporstyringsarm. Følgelig producerer begge hjul camber roll (Fig. 22.61 a). Hver hjulophæng er fuldstændig uafhængig af den anden side, på grund af hvilken det ophængte legeme ikke påvirkes af små hjulafbøjninger under bevægelse af bilen (Fig. 22.61 B).
Fig. 22.60. MacPherson ben-stiver suspension.
Fig. 22.61. Effekt af karrosserirulle og uregelmæssig vejoverflade på MacPherson-affjedring. A. hjul vipper mod midten B. hjulet går ind i hulhullet og vipper indad under kropsrullen. og kroppen forbliver oprejst.
Kort Svingende Arm.
dette er den enkleste type uafhængigt ophængningssystem. Dette bruger kun en tværgående arm, der er kendt som et ønskebenelement og holdes stift mod hjulstubakslen gennem en kongestift styreledd, mens den drejer på kropsunderrammen. Gaflerne med ønskeben er spredt bredt fra hinanden ved drejepunkterne for at absorbere ethvert køre – og bremsereaktionsmoment udelukkende af det svingende armelement. Fjederen, der er installeret mellem kropsstrukturen og svingarmen, understøtter kun køretøjets vægt. Den svingende arm og de understøttende underramme drejepunkter absorberer fuldstændigt sidekræfter og reaktioner.
karrosseriet ruller, når køretøjet bevæger sig på et buet spor, så begge hjul læner sig indad mod midten af den cirkulære bane (Fig. 22.62 A), der producerer camber roll. Når et hjul følger en dukkert eller en forhindring, er den tilhørende afbøjning kun begrænset til den ene side af bilen, og fjederen komprimeres uden at forstyrre kropshøjden i vid udstrækning (Fig. 22.62 B). Med denne ophæng ændrer armens mindste sving betydeligt hjulets opretthed til jorden. __ _ 
Fig. 22.62. Kort svingende arm. A. begge hjul vipper indad under kropsrullen.
B. hjulet går ind i grydehullerne og vipper udad, og kroppen forbliver lodret.
torsionsstang Dobbelt-tværgående Armophæng.
en alternativ version af tvær-dobbelt-ønskebenophæng indeholder en torsionsstangfjeder i stedet for en spiralformet spiralfjeder, således at den elastiske modstand tilvejebringes til at ændre ophængets lodrette belastning (Fig. 22.63 a). Torsionsstangen er placeret parallelt med underrammens langsgående elementer på hver side af køretøjet. Den ene ende af torsionsstangen er splintet til en reaktionshåndtag, boltet til undersiden af kroppen, mens den anden ende er splintet til den nedre ophængsarm understøttet af øjehullets drejning.
under affjedringens afbøjning drejer den nedre affjedringsarm og vrider torsionsstangen, som modstås af det stift holdte reaktionshåndtag i den fjerne ende af stangen. Den øverste ophængsarm fuldender den fire-bar-kædegeometri, som den resulterende lodrette stub-aksel bevægelse altid holder begge forreste vejhjul omtrent vinkelret på jorden. I nogle systemer udgør den øverste ophængsarmspjæld en del af en spjæld af spjældtype, i andre er der installeret en separat teleskopspjæld mellem underrammen og den nedre ophængsarm.
øjehullets drejeaggregat tillader den nedre ophængsarm at dreje samt overfører torsionsstangens modstandsdygtighed til ophænget (Fig. 22.63 B). Den nederste affjedring pivot har en one-piece cirkulær øjehul kabinet og stud boltet til underrammen. En splined øjenbolt er placeret i midten af ærmebusken, som presses ind i huset. Når den nedre ophængsarm delvist roterer, optager vridningsforvrængningen af gummiet hele vinkelbevægelsen, så friktionsglidning mellem øjenbolten og den indre bøsningsmuffe undgås.
Fig. 22.63. Torsion-bar dobbelt-tværgående arm suspension.
statisk og dynamisk elastisk modstand overføres af torsionsstangens endesplinser placeret i det samme internt splinede hul i den nedre ophængsarm som i den splinede øjenbolt. Derfor fungerer torsionsstangen kun som en fjeder og drejer ikke den nedre ophængsarm. En bindestang understøtter den nedre ophængsarm og forhindrer også vandret vridning af denne arm under acceleration og bremsning af køretøjet.
køretøjets trimhøjde kan ændres ved at skrue ind eller ud justeringsboltene på torsionsstangens reaktionsgreb. Body-roll og bump eller dip afbøjning af suspensionen forårsager hjulhældning svarende til den, der er vist i Fig. 22.58. Den overordnede enkelhed og kompakthed af suspensionen med torsion-bar fjeder er ganske enkel og kompakt og dermed er valgt bil applikationer.