Корвет рессорный

Листовая рессора Corvette — это тип независимой подвески , в которой вместо обычных винтовых пружин используется монолистовая рессора из армированного волокном пластика (FRP). Она названа в честь Chevrolet Corvette , ^[1] американского спортивного автомобиля, для которого она была изначально разработана и впервые использована. ^{[2] [3] [4] [5] [6]} Примечательной характеристикой этой конфигурации подвески является крепление монолистовой рессоры таким образом, что она может служить как пружиной хода, так и пружиной стабилизатора поперечной устойчивости. В отличие от многих применений листовых рессор в конструкциях автомобильной подвески, этот тип не использует пружину в качестве установочного звена. Хотя этот тип подвески наиболее известен несколькими поколениями Chevrolet Corvette, конструкция использовалась и в других серийных автомобилях General Motors , а также в автомобилях Volvo Cars и фургоне Mercedes-Benz Sprinter . Fiat выпускал автомобили с похожей конфигурацией, используя многолистовую стальную рессору вместо монолистовой рессоры FRP.

Конфигурация рессорной подвески независима , поскольку движение одного колеса не определяется положением другого. ^[6] Рычаги управления используются для определения движения колеса при сжатии подвески. Обычные винтовые пружины заменены одной пружиной FRP, которая охватывает ширину автомобиля. Как и в независимых системах подвески, использующих винтовые пружины, и в отличие от распространенной задней оси Hotchkiss с листовой рессорой, кинематика подвески определяется только рычагами управления.

Как и в конструкции подвески с винтовой пружиной, монолистовая рессора FRP поддерживает вес автомобиля. Однако листовые рессоры FRP отличаются от стальных пружин и традиционных стальных многолистовых рессор рядом существенных моментов. Пластиковые пружины FRP имеют в 4,3–5,5 раз больше энергии деформации на единицу веса по сравнению со сталью. ^[7] Это приводит к более легкой пружине для данного применения. Одна монолистовая передняя рессора FRP, используемая в Corvette четвертого поколения, составляет 33 процента веса эквивалентного набора винтовых пружин. ^[8] Сравнивая FRP с обычными стальными листовыми рессорами в аналогичных применениях, сэкономленный вес еще больше. Corvette третьего поколения предлагал опциональную монолистовую рессору FRP в качестве альтернативы стандартной многолистовой стальной пружине, 22-килограммовая (48 фунтов) стальная пружина была заменена 3-килограммовой (7 фунтов) пружиной FRP. ^[9] Volvo заявляет об экономии веса в 5 килограммов (10 фунтов) за счет использования пружины FRP в задней подвеске своего второго поколения XC90 по сравнению с конструкциями, использующими спиральные пружины. ^[10]

Относительное скользящее движение листов многолистовой стальной пружины приводит к гистерезису на основе трения относительно сжатия пружины. Это трение снижает податливость подвески и может ухудшить как качество езды, так и управляемость. ^[11] Не имея отдельных листов, монолистовая рессора избегает трения. ^[8]

FRP-пружины рекламируются как имеющие исключительную циклическую долговечность и коррозионную стойкость. ^[8] Тест GM, сравнивающий пружины Corvette третьего поколения, показал, что отказ многолистовых стальных пружин был вероятнее всего после 200 000 полных циклов. Заменяющая FRP-плита не показала потери производительности после двух миллионов полных циклов. ^[9]

Упаковка упоминается как преимущество и недостаток поперечной листовой рессоры FRP по сравнению с винтовыми пружинами, в зависимости от применения. Пружина FRP обычно устанавливается низко в подвеске, что приводит к низкому центру тяжести. Это также позволяет производителям избегать высоких креплений пружин, что приводит к более плоскому полу нагрузки вокруг подвески. ^[10] Джеймс Шефтер сообщает, что, как и в случае с C5 и более поздними Corvette, использование пружин амортизатора OEM заставило бы инженеров шасси либо вертикально поднять стойки амортизаторов, либо переместить их внутрь. Сзади это уменьшило бы пространство в багажнике. Спереди это помешало бы компоновке двигателя. Использование листовой пружины позволило разместить пружину под шасси, в стороне, при этом сохраняя диаметр узла амортизатора равным диаметру только амортизатора, а не амортизатора и пружины. ^[12] Однако в других приложениях, таких как конструкции гоночных автомобилей, необходимость охватывать ширину транспортного средства привела к значительным ограничениям конструкции. Спиральные и торсионные пружины представляют собой лучшие варианты упаковки для гоночных приложений. FRP-пружины также имеют ограниченную доступность и выбор по сравнению с винтовыми пружинами. ^[13] Более высокая стоимость также упоминалась как недостаток при сравнении FRP-пружин с винтовыми пружинами на серийных дорожных автомобилях. ^[14]

Преимуществом поперечных листовых рессор FRP — при поддержке широко разнесенных поворотных креплений — является возможность замены стабилизатора поперечной устойчивости. Обычно пружины, которые обеспечивают достаточную скорость движения, нуждаются в дополнительной пружине (стабилизаторе поперечной устойчивости ) для увеличения скорости крена подвески . Соединение двух сторон поперечной листовой рессоры по всему автомобилю приводит к поведению, подобному стабилизатору поперечной устойчивости. Инженеры Corvette ссылались на это свойство как на возможность использования более легкого стабилизатора поперечной устойчивости ^[9] и даже устранения заднего стабилизатора поперечной устойчивости на некоторых версиях Corvette седьмого поколения. ^[15]

Когда любое из колес отклоняется вверх, центральный промежуток пружины (часть между поворотными креплениями) отклоняется вниз. Если оба колеса отклоняются вверх одновременно (например, при ударе о неровность на дороге), центральная часть изгибается равномерно между поворотными креплениями. При крене только одно колесо отклоняется вверх, что имеет тенденцию формировать центр пружины в S-образную кривую. Результатом является то, что скорость колеса одной стороны подвески зависит от смещения другой стороны. ^{[8] [9] [13]} Степень, в которой пружина действует как стабилизатор поперечной устойчивости, зависит от расстояния между поворотными креплениями и их жесткости. ^[8]

Упрощенная плоская прямоугольная пружина иллюстрирует этот принцип. Отклонение правой стороны пружины приводит к подъему левой стороны. Для сравнения, жесткое центральное крепление (2-е и 3-е поколение Corvette и другие автомобили) не показывает движения с одной стороны, когда другая отклоняется. ^[6]

Ряд производителей выпустили транспортные средства или концепции, использующие независимые передние или задние подвески, поддерживаемые поперечными листовыми рессорами, которые обладают эффектом стабилизации поперечной устойчивости.

• Chevrolet Corvette: C4 1984–1996 (только спереди, центрально установленная задняя пружина не имела эффекта стабилизации поперечной устойчивости), C5–C7, 1997–2019 (спереди и сзади).
• Автомобили General Motors на платформе W : первое поколение (Lumina, Grand Prix, Regal, Cutlass Supreme).
• Автомобили General Motors на платформе E : (Эльдорадо, Торонадо, Ривьера, Реатта, Алланте). ^[16]
• Volvo 960 (с модельного года 1995) переименован в S90 (седан)/V90 (универсал) с модельного года 1997 по 1998. ^[17]
• Volvo V90 и Volvo XC90 (второе поколение). ^{[18] [19]}
• Микроавтобусы Mercedes-Benz Sprinter (только спереди, Hotchkiss сзади). ^[20]
• Opel GT : 1969–1973 (только спереди), продольный рычаг с винтовыми пружинами, тяга Панара (сзади).
• Smart ForTwo Mk1-Mk3 (используется со стойками MacPherson). ^[21]
• Автомобиль Volkswagen 1 литр , прототип. ^[22]
• Indigo 3000 , шведский родстер малого объема. Из-за анти-креновых свойств поперечной листовой рессоры, автомобиль не использует отдельный передний стабилизатор поперечной устойчивости. ^[23]
• Fiat 128 , который использовал похожую систему с более традиционной многолистовой стальной рессорой, но сконфигурированную с двумя шарнирами для обеспечения эффекта противоскольжения. ^[24]
• В некоторых более поздних моделях Triumph Spitfire и Triumph GT6 использовались задние поперечные стальные листовые рессоры со стабилизаторами поперечной устойчивости.
• Передняя подвеска с поперечной листовой рессорой и неразрезным мостом ранних автомобилей Ford .

Несколько автомобильных компаний подали патенты на конструкции подвески с использованием поперечной композитной листовой рессоры, поддерживаемой по принципу, аналогичному используемому в Corvette.

• Ford Global Technologies, 2006, патент № 7029017, Подвеска колеса для автомобиля с поперечной листовой рессорой . ^[25]
• Porsche AG, 2000, патент № 6029987, Передняя ось для автомобиля . Описывает систему подвески с стойкой, поддерживаемую поперечной листовой рессорной системой, в значительной степени такой же, как та, что используется в Corvette. В патенте Porsche упоминаются полезные стабилизирующие эффекты этой компоновки. ^[26]
• Honda, 1992, Патент на подвеску с поперечной листовой рессорой № 5141209. ^[27]
• DaimlerChrysler, 2004, патент № 6811169, Композитная конструкция пружины, которая также выполняет функцию нижнего рычага управления для обычной или активной системы подвески . ^[28]
• В октябре 2009 года ZF выпустила концептуальную конструкцию задней подвески, используя композитную пружинную заднюю подвеску. Подвеска на основе стойки использует поперечную листовую рессору, которая выполняет функции как пружины хода, так и стабилизатора поперечной устойчивости. Концепция ZF отличается от системы, используемой на Corvette, тем, что использует листовую рессору в качестве одного из звеньев подвески. ^{[29] [30]}

• Листовая рессора