niezależny układ zawieszenia przedniego
aby przezwyciężyć wady związane z zawieszeniem na osi sztywnej, stosuje się niezależne zawieszenie przednie (IFS). Pojęcie niezależne zawieszenie określa każdy układ łączący koła z ramą, w którym ruch jednego koła nie ma wpływu na drugie koło. Zalety i wady zastosowania niezależnego zawieszenia przedniego do samochodów osobowych i lekkich furgonetek to:
zalety.
(a) siła odśrodkowa jest wytwarzana w sprężystych karoseriach pojazdów, gdy pokonywanie zakrętów tworzy parę walców, która przechyla lub przewraca ciało Na Zewnątrz. Wałek korpusu napotyka oporna para, wytwarzana przez iloczyn sił reakcji sprężyn i efektywnej odległości między nimi. Dlatego niezbędna sztywność reakcji sprężyny, aby oprzeć się parze walców, wzrasta lub zmniejsza się, gdy efektywna odległość między sprężynami odpowiednio zmniejsza się lub zwiększa. W rzeczywistości kąt walca jest odwrotnie proporcjonalny do kwadratu efektywnej szerokości sprężyny-podstawy.
w przypadku osi belki największa odległość między sprężynami zależy od szerokości podwozia, które podtrzymuje przymocowane szekle. Jednak przy niezależnym zawieszeniu wykorzystującym wahacz poprzeczny, efektywna odległość między sprężynami jest równa rozstawowi kół pojazdu. Dlatego w porównaniu z belką osiową, stosunkowo miękkie sprężyny mogą być stosowane z niezależnym zawieszeniem bez wpływu na toczenie nadwozia. Miękkie sprężyny reagują i odchylają się przy najmniejszym odkształceniu drogi bez przenoszenia wstrząsów na nadwozie pojazdu i pasażerów, a tym samym zapewniają lepszy komfort jazdy.
(6) ponieważ energia sprężystego naprężenia zmagazynowana w sprężynie zwojowej lub skrętnej jest większa niż w przypadku półeliptycznej sprężyny wieloskładnikowej dla danej masy sprężyny, można zastosować lżejsze sprężyny z niezależnym zawieszeniem wahacza. W przypadku niezależnego zawieszenia wahacza sprężyna jest wymagana tylko do podtrzymywania obciążeń pionowych i amortyzacji wstrząsów, ponieważ sam układ zawieszenia podtrzymuje siły napędowe, hamujące i boczne. Dzięki zawiasowi wahacza na konstrukcji ramy, przegub obrotowy bez sprężyny z osią skrętną podąża za łukami w stosunku do sprężystej konstrukcji nadwozia, gdy zawieszenie się odbija. Łuki te tworzą precyzyjną i przewidywalną ścieżkę koła w płaszczyźnie pionowej, co jest niezbędne dla spójnej geometrii kierownicy.
(c)ponieważ niezależne zawieszenie ma mniejszą masę bez sprężyny, koła drogowe podążają za konturem nierówności drogi do wyższych prędkości niż w przypadku ciężkiego zawieszenia z belką sztywną. W konsekwencji dzięki niezależnemu zawieszeniu zmniejsza się szorowanie i zużycie opon.
(d) drążek przeciwpoślizgowy, jeśli jest używany w połączeniu z niezależnym zawieszeniem, zapewnia niezbędną sztywność oporową w celu przeciwstawienia się przechyleniu nadwozia podczas pokonywania zakrętów, a zatem w przypadku normalnych obciążeń pionowych można zastosować bardziej miękkie sprężyny.
(e) jeśli zastosowano oddzielne lub niezależne zawieszenie dla każdej strony samochodu, wszelkie interakcje między przeciwległymi kołami drogowymi są zmniejszone, tak że istnieje mniejsze prawdopodobieństwo chwiejności koła z powodu rezonansu wibracyjnego.
(/) silnik i konstrukcja podwozia mogą być obniżone, więc również środek samochodu tak, że
silnik może być przesunięty do przodu, aby zapewnić więcej miejsca dla pasażerów. (G) niezależne zawieszenie Zwykle obniża środek toczenia, stąd nadwozie toczy się przed oderwaniem kół od drogi, ostrzegając kierowcę.
wady.
(a) pochylenie koła z rolką nadwozia zmniejsza moc.
(b) występuje niewielka zmiana rozstawu kół, powodująca szorowanie opony podczas odbijania się jednego koła.
(c) wymagane jest bardziej sztywne podwozie lub konstrukcja podramowa.
(d) konieczne jest bardziej skomplikowane zawieszenie i układ kierowniczy oraz przeguby, aby zawieszenie stało się droższe i miało tendencję do większego zużycia.
(e) efekty niezrównoważonego zespołu kół są łatwiej przenoszone na kierownicę i są również bardziej wyraźne.
(f) wyrównanie geometrii układu kierowniczego jest bardziej krytyczne i wymaga częstszej uwagi. 22.12.1. Rodzaje przedniego zawieszenia niezależnego
Podwójne poprzeczne zawieszenie wahacza.
rysunek 22.57 J ilustruje główne szczegóły tego zawieszenia. W tym systemie dwa ogniwa, Zwykle równoległe w normalnej pozycji jazdy, są skonstruowane w kształcie wahacza, aby zapewnić sztywność przednią i tylną oraz odporność na moment hamowania. Każda kość szczękowa wykorzystuje trzy łożyska, dwa wewnętrzne łożyska łączące się z ramą i zewnętrzne mocujące się do kości szczękowej, a górny koniec do punktu na ramie tuż powyżej górnej kości szczękowej. Masa pojazdu i ładowność są przenoszone z korpusu sprężynowego i poprzeczki na górną część sprężyny zwojowej. Amortyzator jest umieszczony wewnątrz sprężyny śrubowej i jest przymocowany za pomocą gumowych tulei do spodu nieruchomego członu poprzecznego i do dolnego członu kości żyłkowej. Nacisk boczny, jeśli występuje, jest odporny na sztywność elementów kości żyłkowej oraz przegubów obrotowych i czopów.
przód samochodu „jedzie” w kierunku ziemi, gdy hamulce są włączone, ponieważ dolne punkty obrotu wahacza w systemie typu link są zwykle ustawione równolegle do drogi. Aby zminimalizować ten problem, stosuje się geometrię anti-dive, w której tylny punkt obrotu dolnej kości wahacza jest umieszczony wyżej niż przedni. Podczas uruchamiania przednich hamulców moment hamowania na pochyłej kości szczękowej wytwarza siłę pionową, która równoważy dodatkowe obciążenie przenoszone z tylnych na przednie koła.
22.57. Poprzeczne podwójne zawieszenie wahacza.
kiedy samochód pokonuje zakręty, nadwozie toczy się, a oba koła wychylają się na zewnątrz od koła skrętu, wytwarzając niewielką ilość rolki pochylenia (rys. 22,58 A). Podczas jazdy w pozycji prostej, jeśli jedno z kół przekroczy przeszkodę lub dziurę w jezdni, tylko pojedyncze zawieszenie jest chwilowo odchylane w górę lub w dół, nie zmieniając średniej wysokości sprężynowanego nadwozia (rys. 22,58 B). W rezultacie zapewnia to całkowicie niezależne zawieszenie dla każdego koła, dzięki czemu drgania reakcji nie są przenoszone z jednej strony na drugą.
22.58. Wpływ rolek nadwozia i nieregularnych nawierzchni drogowych na poprzeczne podwójne zawieszenie wahacza. A. oba koła przechylają się na zewnątrz B. ciało pozostaje wyprostowane, gdy korpus koła się toczy. wchodzi w dziurę i przechyla się do wewnątrz.
zawieszenie dwutorowe nierówne poprzecznie.
w tym układzie wspornik osi skośnej jest połączony z ramą dwoma łącznikami. Pręt o promieniu półciągu jest odporny na wzdłużne obciążenia dynamiczne i moment hamowania. Sprężyna może być umieszczona nad górnym nośnikiem osi. Tuleje gumowe lub plastikowe (PTFE) są instalowane na wewnętrznych końcach kości żyłkowej. Zwykle przegub kulowy jest umieszczony na zewnętrznym końcu, aby umożliwić obracanie się osi skrętu. Sprężyny zwojowe są włożone w położenie pokazane lub powyżej górnej kości żyłkowej.
rys. 22.59. Treść-utwór nierówne podwójne poprzeczne zawieszenie wahacza. A. poprzeczna o równej długości. B. długość poprzeczna nierówna.
Kości życzeniowe o jednakowej długości (rys. 22.59 A) są stosowane we wczesnych projektach; w konsekwencji zmiany toru powodowały znaczne zużycie opon. Aby zminimalizować te kości życzeniowe o nierównej długości (rys. 22.59 B) są zamontowane, dłuższe u dołu; jednak zmiany kąta pochylenia są teraz produkowane. Mocując górną kość żyłkową nieco za dolną, można uzyskać stały kąt rzucania. Oś wahacza jest czasami nachylona do tyłu, aby uzyskać maksymalną długość wahacza bez ograniczania przestrzeni silnika.
do montażu łożysk wewnętrznych górnej kości wahliwej stosuje się amortyzator tłokowy lub amortyzator teleskopowy jest umieszczony w środku sprężyny zwojowej. W przypadku zastosowania sprężyny drążka skrętnego
duży ruch amortyzatora teleskopowego uzyskuje się poprzez zamontowanie amortyzatora po przekątnej. W tym układzie dolny koniec jest połączony z zewnętrznym końcem dolnego ogniwa lub drążek skrętny jest połączony z wewnętrznymi końcami dolnego ogniwa.
Zawieszenie MacPhersona.
w tego typu zawieszeniu (rys. 22.60), długa rura teleskopowa, zawierająca amortyzator, jest obracana na górnym końcu i sztywno połączona z osią wejściową na dolnym końcu. Pojedyncze poprzeczne ogniwo, przymocowane do ramy za pomocą gumowych tulei i połączone z osią skośną za pomocą przegubu kulowego, zapewnia kontrolę toru. Sprężyna śrubowa jest zainstalowana między stałymi i pływającymi elementami zawieszenia. Drążek stabilizatora łączy oba dolne ogniwa zawieszenia przedniego, a także zapewnia wymaganą sztywność przednią i tylną. Przegub kulowy i gniazdowy w dolnej części służy jako sworzeń dla rozpórki kierownicy i osi skośnej w płaszczyźnie poziomej. Przegub ten służy również jako przegub zawieszenia do względnego ruchu między ramieniem sterującym gąsienicą a osią skośną w płaszczyźnie pionowej.
podobnie jak kilka innych systemów zawieszenia, rycynowy, pochylenie i nachylenie osi obrotowej są ustawiane podczas produkcji i nie mogą być zmieniane. Nachylenie osi obrotowej to kąt utworzony między pionem a linią pobraną od środka łożyska oporowego rozpórki do środka przegubu kulowego, który łączy rozpórkę z ramieniem sterującym toru. Rozpórka jest ustawiona pod mniejszym kątem niż nachylenie osi obrotu, aby zapewnić prześwit opony.
w górnej części rozpórki w kierunku środka pojazdu można uzyskać ujemne przesunięcie (ujemny promień szorowania) dla układu kierowniczego. Gdy sprężyna cewki jest prawie całkowicie ściśnięta, bump stop zainstalowany w górnej części tłoczyska służy do usztywnienia sprężystości zawieszenia. Trójkątne ramię sterowania torem pochłania reakcje ciągu jazdy i hamowania.
podczas pokonywania zakrętów, korpus toczy się i wewnętrzne zewnętrzne koła odpowiednio wychylają się na zewnątrz i do wewnątrz, w zależności od początkowego ustawienia kątowego poprzecznego ramienia sterującego torem. W rezultacie oba koła wytwarzają rolkę pochylenia (rys. 22,61 A). Każde zawieszenie koła jest całkowicie niezależne od drugiej strony, dzięki czemu na zawieszone nadwozie nie mają wpływu małe ugięcia kół podczas ruchu samochodu (rys. 22,61 B).
rys. 22.60. Zawieszenie na nogi MacPhersona. 
rys. 22.61. Wpływ przechyłu nadwozia i nieregularnej nawierzchni drogi na zawieszenie MacPhersona. A. koła przechylają się w kierunku środka B. koło wchodzi do otworu doniczki i przechyla się do wewnątrz podczas obracania nadwozia. a ciało pozostaje wyprostowane.
Krótkie Wahliwe Ramię.
jest to najprostszy typ niezależnego układu zawieszenia. Wykorzystuje tylko jedno poprzeczne ramię, które jest znane jako element kości żyłkowej i jest utrzymywane sztywno do osi skośnej koła, poprzez przegub sterowy sworznia królewskiego podczas obracania się na sub-ramie nadwozia. Widelce wahacza są szeroko rozłożone w punktach obrotu, aby absorbować moment reakcji na jazdę i hamowanie wyłącznie przez wahliwy element ramienia. Sprężyna, zamontowana między konstrukcją nadwozia a wahaczem, wspiera tylko ciężar pojazdu. Ramię wahadłowe i podporowe punkty obrotu ramy całkowicie pochłaniają siły boczne i reakcje.
nadwozie toczy się, gdy pojazd porusza się po zakrzywionym torze, tak że oba koła pochylają się do wewnątrz w kierunku środka drogi kołowej (rys. 22,62 A), produkując rolkę camber. Gdy jedno koło podąża za zanurzeniem lub przeszkodą, związane z tym ugięcie jest ograniczone tylko do jednej strony samochodu, a sprężyna jest ściskana bez zakłócania w dużym stopniu wysokości nadwozia (rys. 22,62 B). Dzięki takiemu zawieszeniu najmniejszy obrót ramienia znacznie zmienia prostotę koła w stosunku do podłoża. __ _ 
rys. 22.62. Krótkie wahliwe ramię. A. oba koła przechylają się do wewnątrz podczas toczenia ciała.
B. koło wchodzi do otworów i przechyla się na zewnątrz, a ciało pozostaje wyprostowane.
drążek skrętny dwuramienny.
alternatywna wersja zawieszenia poprzecznego z podwójnymi wahaczami zawiera sprężynę drążka skrętnego w miejsce spiralnej sprężyny zwojowej, dzięki czemu zapewnia się sprężystość dla zmieniającego się obciążenia pionowego zawieszenia (rys. 22,63 A). Drążek skrętny znajduje się równolegle do podłużnic pod ramą po każdej stronie pojazdu. Jeden koniec drążka skrętnego jest wielowypustowy do dźwigni reakcyjnej, przykręcony do dolnej strony korpusu, podczas gdy drugi koniec jest wielowypustowy do dolnego ramienia zawieszenia wspartego przez trzpień otworu oczkowego.
podczas ugięcia zawieszenia dolne ramię zawieszenia obraca się i skręca drążek skrętny, który jest opierany przez sztywno przytrzymaną dźwignię reakcyjną na drugim końcu drążka. Górne ramię zawieszenia uzupełnia geometrię łańcucha z czterema prętami, dzięki czemu powstały pionowy ruch osi skośnej zawsze utrzymuje oba przednie koła jezdne mniej więcej prostopadle do podłoża. W niektórych systemach górny wahacz zawieszenia stanowi część zespołu amortyzatora dźwigniowego, w innych oddzielny amortyzator teleskopowy jest zainstalowany między ramą podrzędną a dolnym ramieniem zawieszenia.
zespół otworu oczkowego umożliwia obracanie się dolnego ramienia zawieszenia, a także przenosi odporność prętów skrętnych na zawieszenie (rys. 22,63 B). Dolny wahacz zawieszenia ma jednoczęściową okrągłą osłonę otworu ocznego i kołek przykręcony do ramy podrzędnej. Wielowypustowa Śruba oczkowa znajduje się na środku tulei z rękawami, która jest dociskana do obudowy. Gdy dolne ramię zawieszenia częściowo obraca się, odkształcenie skrętne gumy zajmuje cały ruch kątowy, dzięki czemu unika się tarcia między śrubą oczkową a wewnętrzną tuleją tulei.
rys. 22.63. Zawieszenie skrętno-poprzeczne dwuramienne.
statyczny i dynamiczny opór sprężystości jest przenoszony przez końcowe wypusty drążka skrętnego znajdujące się w tym samym wewnętrznie wielowypustowym otworze w dolnym ramieniu zawieszenia, co w wielowypustowej śrubie oczkowej. W związku z tym drążek skrętny działa tylko jako sprężyna i nie obraca dolnego ramienia zawieszenia. Drążek mocujący wspiera dolne ramię zawieszenia, a także zapobiega poziomemu skręcaniu ramienia podczas przyspieszania i hamowania pojazdu.
wysokość wykończenia pojazdu można zmienić poprzez wkręcenie lub wyjęcie śruby nastawczej dźwigni reakcyjnej drążka skrętnego. Przechylenie nadwozia i zderzenie lub odchylenie zawieszenia powoduje pochylenie koła podobne do tego pokazanego na Fig. 22.58. Ogólna prostota i kompaktowość zawieszenia ze sprężyną drążka skrętnego jest dość prosta i kompaktowa, dlatego jest przeznaczona do zastosowań samochodowych.