Zavěšení kol. Téma 9. Teorie vozidel 1

Transkript

1 Zavěšení kol Téma 9 Teorie vozidel 1

2 Zavěšení kol Podvozek = spodní část motorového vozidla, která má následující části: 1. Kolo s pneumatikou (spojuje vozidlo s vozovkou, přenáší síly a momenty, pruží) 2. Zavěšení kol 3. Odpružení (zmenšuje přenos pohybů nápravy na karoserii a rám) 4. Řízení (slouží k udržování a změně směru jízdy vozidla) 5. Brzdné zařízení (umožňuje snížit rychlost, zastavit a udržet vozidlo v klidu) Teorie vozidel 2

3 Zavěšení kol Náprava = zavěšení kola + odpružení kola + brzdné zařízení + řídící ústrojí + hnací ústrojí Zavěšení kol = Způsob připojení kol k rámu nebo karoserii vozidla Teorie vozidel 3

4 Funkce zavěšení kol Zavěšení kol umožnit svislý relativní pohyb kola vzhledem k rámu nebo karoserii přenášet síly mezi kolem a rámem (karoserií) za všech okolností zajistit trvalý kontakt všech kol s vozovkou eliminovat nežádoucí pohyby kola (boční posuv, naklápění) umožnit řízení umožnit brždění + zachytit brzdné síly umožnit přenos momentu na hnací kola zajistit pohodlí jízdy Teorie vozidel 4

5 Zavěšení kol Konstrukční požadavky na zavěšení kol tuhost a kinematická jednoznačnost minimální změna geometrie při propružení minimální opotřebení pneumatik dlouhá životnost minimální požadavky na prostor (nekonfliktnost) odolnost v agresivním prostředí Teorie vozidel 5

6 Druhy zavěšení kol Závislé kola na společném příčném nosníku (mostu), celek (tuhá náprava) je kinematicky vnímána jako jedno těleso kola se navzájem ovlivňují Nezávislé každé kolo zavěšeno samostatně, kola se při propružení přímo neovlivňují Teorie vozidel 6

7 Druhy zavěšení kol Teorie vozidel 7

8 Pohyby karoserie Nadnášení Stáčení Vrtění Z Klopení Kolébání Houpání Klonění X Škubání Y Vybočování Teorie vozidel 8

9 Úhlové pohyby kola Řízení Klopení Z Y Třepetání Teorie vozidel 9

10 Tuhá náprava tradiční (nejstarší) konstrukce velká hmotnost neodpružených částí u hnacích náprav se rázy přenáší na rotační části, které jsou součástí nápravy především zadní hnací nápravy užitkových vozidel Teorie vozidel 10

11 Tuhá náprava Jednostranné propružení Protiběžné propružení v zatáčce Protiběžné propružení Stejnoběžné propružení Teorie vozidel 11

12 Tuhá náprava Teorie vozidel 12

13 Kmitání tuhé nápravy Z Y X Příčné kmitání Teorie vozidel 13

14 Pohyb Osa Vazba s pohybem Vazba na pohyb vozidla Přímá jízda X Jízdní odpory, hnací síla, brzdicí síla, akcelerace Škubání X Vlivy spojené s jízdou, bržděním a dalšími faktory v hnacím ústrojí Vybočování Y ; Směrová stabilita, boční tuhost pneumatik, jízda zatáčkou Nadnášení Z ; Svislé kmitání, pérování Klopení Z Nerovnosti vozovky Y Naklápění v zatáčce Klonění Z Brždění (předklápění), zrychlování (zaklápění) Stáčení Y; Směrová stabilita Řídicí pohyb Y; Jízda zatáčkou, samořízení Třepetání Kmitání řídících kol Otáčení kola Blokování, prokluz, smyk Klopení kola Naklápění kola při jízdě zatáčkou (směrová stabilita), změny při propružení Teorie vozidel 14

15 Tuhá náprava Konstrukční požadavky : zprostředkovat přenos M k izolovat vozidlo při přejezdu nerovnosti (pohyby v ose z), umožnit relativní pohyb vůči rámu (karoserii) zachytit síly v ose x podélná stabilizace zachytit síly v ose y příčná stabilizace M h F x F y v F z M k Teorie vozidel 15

16 A) Listová pera Vedení tuhých náprav jednoduchá konstrukce pružina vede podélně i příčně (u velkých pružin) velké vnitřní tlumení (třením) nekonfliktní zástavba velká únosnost velká hmotnost a délka pružiny nároky na údržbu komplikované namáhání při přechodových režimech vozidla (S-ráz) při propružení je most nápravy namáhán na krut Teorie vozidel 16

17 A) Listová pera Vedení tuhých náprav Požadavek pohodlné jízdy : nízká tuhost pružiny dlouhé listové pružiny boční poddajnost nutnost příčné stabilizace Pro odlehčení tahového namáhání při brždění a akceleraci je možné listovou pružinu doplnit podélnými tyčemi Listové pružiny se v současné době doplňují tlumiči Třepetání náprav se zmírňuje umístěním tlumičů střídavě (na jedné straně před a na druhé straně za mostem) Pro progresivní charakteristiku pružiny doplňují přídavnými listy (skoková změna tuhosti při vysokém zatížení) nákladní automobily Pro odpružení osobních a lehkých užitkových vozidel se přestávají používat (viz nevýhody) Teorie vozidel 17

18 Náprava s listovými pery Teorie vozidel 18

19 Náprava s listovými pery Teorie vozidel 19

20 Náprava s listovými pery Teorie vozidel 20

21 Náprava s listovými pery Teorie vozidel 21

22 Vedení tuhých náprav B) Podélná a příčná ramena 1) 4 podélná + 1 příčné rameno 4 podélná ramena vedou most v podélném směru. Příčné rameno (Panhardská tyč) stabilizuje příčně. Soustava je kinematicky přeurčena použití kulových kloubů a pryžových lůžek Při umístění horních ramen za nápravou jsou ramena při brzdění namáhána tahem (Wattův přímovod) Teorie vozidel 22

23 4 podélná + 1 příčné rameno Teorie vozidel 23

24 4 podélná + 1 příčné rameno Teorie vozidel 24

25 4 podélná + 1 příčné rameno Teorie vozidel 25

26 Vedení tuhých náprav B) Podélná a příčná ramena 1) 4 podélná + 1 příčné rameno Teorie vozidel 26

27 Vedení tuhých náprav Příčná stabilizace (v ose Y) Panhardská tyč : Způsobuje boční posunutí boční zrychlení kmitání vozidla Co nejdelší a vodorovně uspořádaná Wattův přímovod Horní a dolní ramena musí mít stejnou délku Most se pohybuje v poloze kolmé k vozovce Teorie vozidel 27

28 Wattův přímovod Panhardská tyč Teorie vozidel 28

29 Panhardská tyč René Panhard Teorie vozidel 29

30 Panhardská tyč Teorie vozidel 30

31 Wattův přímovod Teorie vozidel 31

32 Wattův přímovod Teorie vozidel 32

33 Wattův přímovod Teorie vozidel 33

34 Vedení tuhých náprav B) Podélná a příčná ramena 2) 2 podélná vlečná ramena + trojúhelníkové rameno Podélná ramena podélná stabilizace Trojúhelníkové rameno podélná a příčná stabilizace Pružiny a tlumiče přímo na mostu Příčný stabilizátor (torzní tyč) přivařen na podélných ramenech v blízkosti mostu Nevýhoda 1) + 2) Nelze zabránit předklápění a zaklápění karoserie Teorie vozidel 34

35 Vedení tuhých náprav B) Podélná a příčná ramena 2) 2 podélná vlečná ramena + trojúhelníkové rameno Teorie vozidel 35

36 Trojúhelníkové rameno Teorie vozidel 36

37 Trojúhelníkové rameno Teorie vozidel 37

38 Vedení tuhých náprav 3) ojnicové tuhé nápravy lze nahradit Panhardskou tyč ojnice na straně rámu (karoserie) uložena v kloubu (3 o volnosti) zachycuje podélné síly (Autobusy) na straně mostu pevné spojení trojúhelníkové rameno zachycuje podélné i příčné síly zabraňuje třepetání používá se především u osobních automobilů (měkčí uložení je více náchylné k předklápění a zaklápění) ojnice může být realizována jako trubka, kterou prochází hřídel od převodovky, podélné síly jsou zachyceny podélnými rameny, příčné Panhardskou tyčí (Opel Manta), Rover používá trubku + Wattův přímovod Teorie vozidel 38

39 Vedení tuhých náprav 3) ojnicové tuhé nápravy Teorie vozidel 39

40 Vedení tuhých náprav 3) ojnicové tuhé nápravy Teorie vozidel 40

41 Vedení tuhých náprav 4) náprava De-Dion snižuje velikost neodpružených hmot hnací tuhé nápravy rozvodovka + diferenciál se upevňují na karoserii neodstraňuje třepetání řešení je dražší než ostatní způsoby příčná a vodorovná stabilizace se provádí dříve uvedenými způsoby vyžaduje kloubové hřídele s možností axiálního posunu Teorie vozidel 41

42 Vedení tuhých náprav 4) náprava De-Dion Jules Albert De-Dion Teorie vozidel 42

43 Vedení tuhých náprav 4) náprava De-Dion Teorie vozidel 43

44 4) náprava De-Dion Vedení tuhých náprav Teorie vozidel 44

45 Nezávislé zavěšení Teorie vozidel 45

46 Nezávislé zavěšení kol nevzniká třepetání menší hmotnost neodpružených částí (rozvodovka a diferenciál není součástí nápravy) mezi uloženími je dostatek místa na motor nebo jiné konstrukční části vozidla Teorie vozidel 46

47 Nezávislé zavěšení kol Druhy nezávislého zavěšení kol : přední nápravy : lichoběžníková náprava McPherson zadní nápravy : kyvadlová úhlová náprava kliková náprava Kliková náprava s propojenými rameny (torzní kliková náprava) přední i zadní nápravy : Elastokinematické zavěšené Multilink Teorie vozidel 47

48 Nezávislé zavěšení kol Okamžitý střed klonění myšlený bod (pevně spojený s karoserií) kolem kterého se kolo při své propružení otáčí v podélné rovině. Střed klonění musí ležet co nejblíže k těžišti vozidla nevznikají klopné momenty při akceleraci ani brždění. Zatížení kola (svislá rekce) je do karosérie přenášena především pružinou. Teorie vozidel 48

49 Lichoběžníková náprava Průmět do roviny kolmé na směr jízdy tvoří lichoběžník dochází ke změně odklonu při propružení a bočnímu posunu dochází ke změnám geometrie i při naklopení karosérie změna geometrie je tím větší, čím blíže ke kolu leží pól klopení změna odklonu je dána okamžitým natočení kolem pólu Poloha středů klopení karoserie plyne ze vzájemného sklonu příčných ramen (rovnoběžná ramena střed klopení ) z polohy ramen je jasně definována změna geometrie (výška středu klopení, výška středu klonění) náprava vychází velmi nízká (plochá) vhodná pro lehké nákladní automobily (ale i pro autobusy KAROSA) Ramena jsou řešena jako trojúhelníková (2 úložné body musí přenést moment) Spodní rameno je silnější (je více namáháno) leží blíže k působišti sil. Pružiny jsou uloženy převážně v dolním rameni (malé pohyby dovolují tuhé uložení, pružina vychází delší. Teorie vozidel 49

50 Lichoběžníková náprava Teorie vozidel 50

51 Lichoběžníková náprava Teorie vozidel 51

52 Lichoběžníková náprava Teorie vozidel 52

53 Lichoběžníková náprava Teorie vozidel 53

54 Lichoběžníková náprava Teorie vozidel 54

55 Lichoběžníková náprava Teorie vozidel 55

56 Náprava McPherson Odvozena z lichoběžníkové nápravy horní rameno je nahrazeno posuvným vedením. Na řízené nápravě se kolo točí kolem osy teleskopické vzpěry. Podélné a boční síly jsou zachyceny silovými dvojicemi na karosérii. Posuvný člen = hydraulický tlumič pístnice větší a silnější. Pružina často vedena vodicí trubkou. Podélné a příčné síly zvětšují třecí sílu v tlumiči nebezpečí zablokování tlumiče horní ložisko pružně uloženo, pružina vyosena vůči tlumiči Kolo mění odklon při propružení kmitání řízení (způsobené gyroskopickým momentem) McPherson na zadní neřízené nápravě dlouhá trojúhelníková ramena, odpadá ložisko tlumiče malá změna odklonu Teorie vozidel 56

57 Náprava McPherson Earle Stelle McPherson Teorie vozidel 57

58 Náprava McPherson Teorie vozidel 58

59 Náprava McPherson Teorie vozidel 59

60 Náprava McPherson Teorie vozidel 60

61 Náprava McPherson Teorie vozidel 61

62 Náprava McPherson Teorie vozidel 62

63 Náprava McPherson Teorie vozidel 63

64 Teorie vozidel 64

65 Dolní rameno Teorie vozidel 65

66 Kyvadlová úhlová náprava Používá se na zadní nápravy Osa kývání je v půdorysu šikmá šikmý závěs Většinou osa kývání šikmá i v nárysu Při propružení vzniká samořízení, které má nedotáčivý účinek U poháněných náprav musí být kvůli změnám rozchodu zajištěna změna délky hnacích hřídelů Teorie vozidel 66

67 Kyvadlová úhlová náprava Teorie vozidel 67

68 Kyvadlová úhlová náprava Teorie vozidel 68

69 Kyvadlová úhlová náprava Teorie vozidel 69

70 Kyvadlová úhlová náprava Teorie vozidel 70

71 Kyvadlová náprava Skládá se z nosníku kolmého k podélné ose vozidla, na němž je uloženo kolo Osa kola je totožná s osou nosníku Nosník se kývá kolem osy rovnoběžné s osou x ŠKODA 105/120, Tatra Větší změny geometrie při propružení Nerovnoměrné opotřebení pneumatik Jednoduchost Spolehlivost Teorie vozidel 71

72 Kyvadlová náprava Kyvadlová náprava Kyvadlová úhlová náprava Teorie vozidel 72

73 Kyvadlová náprava Teorie vozidel 73

74 Kyvadlová náprava Teorie vozidel 74

75 Kyvadlová náprava Teorie vozidel 75

76 Kliková náprava Skládá se z podélného ramene s příčnou osou kývání (kolmou k podélné rovině vozidla) Používá se většinou pro nepoháněné zadní nápravy Zabírá málo místa je vhodná pro vozidla Combi a pro auto vozidla s velkými 5. dveřmi nebo sklopnými zadními sedadly Uložení tvořeno převážně pryžovými ložisky Pružiny co nejblíže k dotykovému bodu kola s vozovkou (redukce svislého zatížení ložisek) Zvětšením c se sníží zatížení ložisek Střed klopení leží v nekonečnu střed klopení leží v rovině vozovky Změna odklonu vzniká jen klopením karoserie K pružení se používá často torzních tyčí Nevýhoda : zvětšené klopení v zatáčce Teorie vozidel 76

77 Kliková náprava Teorie vozidel 77

78 Kliková náprava s propojenými rameny Kliky klikové nápravy jsou propojeny ohybově tuhou a torzně měkkou příčkou (většinou tvaru U), která slouží jako stabilizátor Je to přechod mezi podélnou klikovou a tuhou nápravou Při protiběžném propružení dochází ke změně odklonu Snadná montáž a demontáž Malý zástavbový prostor Málo konstrukčních dílů Malá hmotnost neodpružených částí Stabilizace Malá změna sbíhavosti, rozchodu a odklonu Nedotáčivé samořízení Vhodná poloha středu klonění Nelze použít pro poháněnou nápravu Tendence k přetáčivosti vlivem bočních sil Vysoké namáhání svarů příčky Teorie vozidel 78

79 Kliková náprava s propojenými rameny Teorie vozidel 79

80 Kliková náprava s propojenými rameny Teorie vozidel 80

81 Kliková náprava s propojenými rameny Teorie vozidel 81

82 Kliková náprava s propojenými rameny Teorie vozidel 82

83 Kliková náprava s propojenými rameny Teorie vozidel 83

84 Kliková náprava s propojenými rameny Teorie vozidel 84

85 Elastokinematické zavěšení Zlepšení jízdních vlastností z hlediska směrové dynamiky Ovlivnění přetáčivosti a nedotáčivosti Ramena pružně uložena vlivem brzdných sil se zvyšuje sbíhavost Boční síly při zatáčení způsobují přetáčivost (nevýhodné) řešeno specálními pryžovými lůžky Teorie vozidel 85

86 Elastokinematické zavěšení Teorie vozidel 86

87 Elastokinematické zavěšení Teorie vozidel 87

88 Víceprvkové zavěšení - MULTILINK Kola jsou podélně a příčně ustavena prostřednictvím několika ramen, Toto zavěšení: optimálně nastavuje požadované kinematické vlastnosti, řeší požadavky na dynamiku jízdy, jízdní komfort a zastavěný prostor, Přesněji vede kola s minimální změnou geometrie, řeší sbíhavost při akceleraci a brždění Zvyšuje stabilitu Teorie vozidel 88

89 Víceprvkové zavěšení - MULTILINK Teorie vozidel 89

90 Víceprvkové zavěšení - MULTILINK Teorie vozidel 90

91 Víceprvkové zavěšení - MULTILINK Teorie vozidel 91

92 Víceprvkové zavěšení - MULTILINK Teorie vozidel 92

93 Zavěšení typu MULTILINK Teorie vozidel 93