Suspensão (veículo)

Suspensão da bobina e amortecedores
Suspensão de folhas , o amortecimento ocorre através do atrito entre as folhas individuais das molas

A suspensão faz parte do chassi dos veículos. Suporta o peso da superestrutura e destina-se a garantir que a superestrutura permaneça calma e que as sugestões da estrada não sejam transferidas diretamente para a superestrutura. Os passageiros e a carga estão protegidos de cargas elevadas. Velocidades mais altas só são possíveis com veículos com suspensão. Juntamente com os amortecedores , a suspensão garante um compromisso entre o conforto de direção e a segurança de direção. Por um lado, os ocupantes devem ser protegidos de vibrações desagradáveis ​​de levantamento, inclinação e rolamento, bem como impactos, e por outro lado, deve-se obter a aderência mais uniforme possível.

Na época das carruagens , a suspensão era usada apenas para o conforto de direção. No caso de veículos motorizados de movimento mais rápido , também era essencial para a segurança de direção.

Modo de ação

A suspensão segue o princípio de isolamento de vibração . Vibrações cujas frequências estão bem acima das frequências naturais da estrutura são reduzidas em sua amplitude. As vibrações nas proximidades da frequência natural são amplificadas. Sugestões z. B. ser levado em consideração ao dirigir ou por lombadas na estrada. O amortecimento insuficiente põe em risco a segurança de condução. O forte amortecimento melhora o contato com a estrada, mas piora o conforto de direção. As curvas características dos amortecedores convencionais são, portanto, adaptadas aos requisitos de dinâmica e conforto de direção . As forças do amortecedor são diferentes para tensão e compressão, bem como não lineares em relação à velocidade do amortecedor.

Os veículos que passam apenas pelos pneus não são adequados para velocidades de direção mais altas. Isso se deve em parte às altas frequências naturais, mas principalmente ao baixo amortecimento dos pneus. Eles estão, portanto, sujeitos a uma velocidade máxima relacionada ao projeto e não fazem parte dos veículos com suspensão.

Com desenvolvimentos mais recentes, as características do amortecedor podem ser ajustadas eletronicamente. No caso de carrinhos ativos , o amortecimento também pode ser gerado por uma força atuante. De acordo com o “princípio skyhook”, o corpo torna-se independente da superfície irregular da estrada se estiver preso ao “céu”.

Suspensão de levantamento

Para um bom conforto de condução, a suspensão é projetada para uma carga de referência (carga de construção) para uma frequência de ressonância do corpo a ser especificada. Isso resulta em uma constante de mola relativamente macia da mola de suspensão , na qual a contribuição dos rolamentos do elo, que são torcidos durante a mola (taxa de mola secundária), também deve ser levada em consideração. Para não ultrapassar a deflexão da mola disponível quando o veículo é carregado, a curva característica, geralmente por meio de "amortecedores de borracha" em casos simples, para B. folhas de molas também desenhadas pela própria mola, cada vez mais progressivas. Durante o rebote, a roda é mantida no lugar por um batente de rebote. Um freio de rebote também pode tornar o ramo de rebote progressivo. Veículos com controle de nível movem-se z. B. também na operação de reboque na faixa confortável da característica. Esta característica refere-se ao curso vertical ( curso da mola ) do ponto de contato da roda ou ao centro da roda e inclui todos os elementos de mola que podem estar localizados em diferentes lugares.

Suspensão de rolo

Com a ajuda de estabilizadores , a inclinação lateral ( roll ) do veículo é reduzida nas curvas e o comportamento de autodireção em altas acelerações laterais é coordenado. Estabilizadores que são muito duros, no entanto, prejudicam o conforto de direção em desníveis unilaterais ou alternantes do solo. A carroceria do veículo “copia” a estrada. Os estabilizadores ativos podem neutralizar esse conflito de objetivos ao dirigir em linha reta.

Suspensão composta

Ocasionalmente, o movimento de arremesso também foi influenciado pela conexão das duas rodas de um lado. Em 1963 , a BMC lançou o Hydrolastic , no qual as rodas de um lado são conectadas por um sistema hidráulico. A compressão da roda dianteira causa o ressalto da roda traseira. As válvulas de amortecimento reduzem as vibrações de inclinação. Esta conexão das rodas dianteiras e traseiras foi realizada de forma puramente mecânica, da mesma forma que a mola de equilíbrio na direção transversal no Citroën 2CV . Ele reduziu a rigidez da mola resultante durante os movimentos de lançamento e substituiu a suspensão de levantamento. No Packard Torsion Level Ride , barras de torção foram usadas em vez de molas helicoidais. Em conexão com um motor elétrico, um controle de nível foi possível.

Massa não suspensa e suspensa

A superestrutura a ser mantida o mais estável possível ao passar sobre lombadas é a massa suspensa . A massa não suspensa, por outro lado, segue em grande parte a superfície irregular da estrada. É apoiado na mola do pneu na estrada e executa um movimento vertical em relação ao corpo.

A massa não suspensa também inclui as rodas

Componentes cujo centro de massa não segue totalmente a superfície irregular da estrada são apenas parcialmente contados como massas não suspensas:

  • o guidão ,
  • as molas (incluindo estabilizadores e molas de equilíbrio ),
  • os amortecedores e
  • os semi-eixos (eixos motrizes com suspensão independente; os eixos rígidos são totalmente parte da massa não suspensa).

As flutuações indesejadas da carga da roda e, em menor grau, as acelerações na carroceria são menores quanto menor for a massa não suspensa em relação à massa suspensa do veículo. Para obter tal favorável, que é pequeno para atingir a proporção de massa não suspensa para massa suspensa, de carros esportivos e de corrida, especialmente rodas leves feitas de ligas de alumínio e magnésio ou plásticos reforçados com fibra de carbono (CFRP) e sistemas de freio leves, por exemplo, fibra de carbono -cerâmica - discos de freio usados.

Desenhos

Nos primeiros automóveis , a suspensão era obtida, como acontece com os carros, por um par de molas de lâmina fixadas longitudinalmente por eixo. Este tipo de construção ainda é usado em veículos comerciais hoje. As molas são usadas tanto para suspensão quanto para orientação das rodas. Antes da Primeira Guerra Mundial surgiu a suspensão com molas helicoidais , depois também com molas de barra de torção. Essas molas não podem guiar a roda e são combinadas com várias construções de suspensão de roda . Nesse ínterim, as molas helicoidais tornaram-se amplamente aceitas, muitas vezes em combinação com um amortecedor de guia de roda como um eixo de suporte . Em carros de corrida, a mola helicoidal é acionada por meio de hastes.

Um dos carros mais conhecidos com suspensão em barra de torção é o VW Beetle com uma "espada de mola" como braço traseiro no eixo traseiro ao qual o pêndulo de semieixo é preso ao rolamento da roda. Também havia folhas de mola nos tubos do eixo do eixo dianteiro do braço da manivela que foram submetidos a torção.

A partir da década de 1930, mas especialmente na de 1950, muitos fabricantes de automóveis europeus e americanos construíram veículos com molas de torção dispostas longitudinalmente, alguns até com controle de nível.

A suspensão pneumática amplamente utilizada em ônibus e caminhões , na qual um compressor gera pressão de ar que proporciona uma suspensão confortável com opção de controle de nível por fole, foi utilizada pela Borgward pela primeira vez na Alemanha . Nos anos 60, alguns dos carros luxuosos da Mercedes-Benz tinham suspensão a ar.

Desde o Citroën DS, a Citroën vem instalando suspensão hidropneumática ( hidropneumática ) em seus carros de médio e luxo . No passado, a Mercedes-Benz e a Rolls-Royce o usavam sob licença. Com o Citroën XM , a Citroën introduziu o Hydractive controlado eletronicamente . O Citroën Xantia Activa também tinha barras estabilizadoras ativas que suprimiam quase completamente o rolamento da carroceria nas curvas.

Em 1998, a Mercedes-Benz foi o primeiro fabricante alemão a equipar o Classe S com o "Airmatic", uma suspensão a ar com amortecedores comutáveis ​​(ADS). Aqui, um fole giratório guiado externamente com reforços axiais foi usado pela primeira vez. Nesse ínterim, vários fabricantes oferecem os modelos de luxo opcionalmente com suspensão a ar, o que contribui significativamente para o conforto. O nível pode ser ajustado à situação de direção com a suspensão a ar ( controle de nível ). Por exemplo, o nível pode ser elevado fora da estrada ou abaixado na rodovia, o que reduz a resistência do ar .

Active Body Control é uma suspensão ativa auxiliada por computador . A Mercedes-Benz introduziu este sistema hidráulico para ajustar a base da mola em 1999 no C 215 .

A suspensão elétrica, na qual um motor elétrico linear empurra a roda para baixo ou para cima, ainda não é encontrada nos veículos de produção. Os desníveis da estrada devem ser nivelados de forma a que os ocupantes do veículo não os sintam. Este sistema também torna teoricamente possível deixar o veículo saltar sobre obstáculos.

Duas rodas

Para suspensão de bicicletas e motocicletas, são usados ​​diferentes sistemas de suspensão. Muitas vezes encontra-se um garfo telescópico na frente, que, além da suspensão, também assume a direção da roda por meio de tubos telescópicos.

Os sistemas de suspensão traseira são geralmente projetados como um braço oscilante . Em scooters a motor , esse balancim é frequentemente ao mesmo tempo o portador de transmissão com o motor e a caixa de engrenagens, mas isso aumenta as massas não suspensas; esse arranjo é chamado de braço oscilante do trem de força . Os sistemas de suspensão e orientação das rodas também raramente são separados, como a direção Ackermann na Yamaha GTS 1000 ou no Bimota Tesi . Por outro lado, os sistemas " Telelever " da BMW , que desacopla a orientação da roda na roda dianteira da suspensão , foram estabelecidos com sucesso . Antigamente, as rodas dianteiras também eram frequentemente guiadas por oscilações; é dividido em asas longas e curtas, bem como asas empurradas e puxadas; Os balanços com braços oscilantes particularmente curtos também são chamados de garfos de balancim . Os garfos de paralelogramo e os garfos de pêndulo de motocicletas das décadas de 1920 e 1930 são designs especiais dos braços oscilantes .

No carregamento do motorista, devendo-se nas motocicletas um valor de 25 a 30 por cento do total da viagem para o rebote (afundamento) conforme estiverem disponíveis. Se a compressão for muito forte - alta porcentagem - o curso útil da mola (curso positivo da mola) é perdido, o centro de gravidade é abaixado e o conforto de direção e a estabilidade nas curvas são prejudicados. O mesmo se aplica ao curso negativo insuficiente da mola - o garfo telescópico tem uma taxa de mola muito alta (ou pré-carga), o que, dependendo das condições da estrada, pode fazer com que a bicicleta salte com orientação e aderência deficientes, bem como conforto de passeio.

literatura

  • Olaf von Fersen (ed.): Um século de tecnologia automotiva. Carros de passageiros. VDI Verlag, 1986, ISBN 3-18-400620-4 , pp. 366-396.
  • Michael Trzesniowski: Tecnologia de carros de corrida: noções básicas, construção, componentes, sistemas. Vieweg + Teubner, 1ª edição 2008, ISBN 978-3-8348-0484-6 , pp. 293-305.

Links da web

  • Paul Balzer: Animações das vibrações amortecidas em um "quarto de veículo" (massas de: 1 roda, motorista, 1/4 do corpo)

Evidência individual

  1. ↑ a b Hans-Hermann Braess, Ulrich Seiffert (Ed.): Vieweg Handbook Automotive Technology . 6ª edição atualizada. Vieweg + Teubner, 2011, ISBN 978-3-8348-1011-3 , pp. 580–582 ( visualização limitada na pesquisa de livros do Google).
  2. ↑ http://copeland.id.au/wp-content/uploads/2010/05/Hydrolastic.pdf Artigo sobre Hidrolástico
  3. ↑ M. Mitschke, H. Wallentowitz: Dinâmica dos veículos motorizados. Springer, 2004.
  4. ^ Benny Wilbers , Werner Koch: New chassis technology in detail, ISBN 3-929534-17-7