Независимая задняя подвеска Jaguar

Независимая задняя подвеска (IRS) от Jaguar была обычным компонентом ряда серийных автомобилей Jaguar с 1961 года, пройдя через два крупных изменения конфигурации до 2006 года и в последний раз использовавшись в Jaguar XK8 и Aston Martin DB7 . В этой статье основное внимание уделяется первому поколению Jaguar IRS, которое прочно закрепило репутацию марки в плане изысканности подвески, сочетая плавность хода с превосходной устойчивостью на дороге и низким уровнем шума, вибрации и жесткости (NVH). Два поколения пересекаются во времени из-за того, что они использовались как в полноразмерных , так и в спортивных моделях, которые обновлялись в разное время.

Когда они впервые появились, для британских автомобилей было относительно редкостью иметь независимо подрессоренные задние колеса, ^[1] большинство серийных автомобилей того времени использовали живые задние оси . Независимые системы подвески обладают преимуществом меньшей неподрессоренной массы для улучшения сцепления с дорогой, а при правильном проектировании — способностью удерживать колеса перпендикулярно поверхности дороги во время поворотов и в ответ на неровности дорожного покрытия, что еще больше улучшает сцепление с дорогой. Уменьшение передачи вертикальных волнистостей дорожного покрытия на кузов автомобиля также обеспечивает более плавную езду.

На разработку первой системы IRS компании Jaguar ушло пять лет. ^[1] Седан Mark 2 , оснащенный прототипом IRS, продемонстрировал снижение неподрессоренной массы на 190 фунтов (86 кг) по сравнению с ведущим мостом. ^[2] Первые серийные применения были в спортивном автомобиле E-Type с момента его запуска в 1961 году, а также в представленном в конце 1961 года топовом седане Jaguar Mark X. ^[3] Сборка производилась в трех различных размерах с различной шириной колеи для соответствия различным моделям. Первое поколение IRS компании Jaguar продолжало обновляться и использоваться до окончания производства XJS в 1996 году, хотя производная IRS продолжала использоваться Aston Martin в DB7 до 2004 года.

IRS встроен в изготовленный стальной блок подрамника в виде поперечной балки , что позволяет относительно легко снять его с автомобиля как полную сборку. Эта особенность сделала его пригодным для адаптации в качестве нестандартного компонента на других автомобилях, например, от производителей комплектов автомобилей и производителей мелкосерийных специализированных автомобилей.

^[4] Полный узел задней подвески находится в стальной поперечной балке (показана призраком на схеме ниже), которая крепится к кузову автомобиля с помощью четырех резиновых V-образных блоков, а также несет дифференциал (синий) и внутренние тормоза (красный). Задние колеса расположены поперечно верхними тягами и держателями колес (зеленый) и нижними тягами (голубой). Верхняя тяга представляет собой ведущий полуось с универсальным шарниром на каждом конце. Нижняя тяга поворачивается рядом с корпусом дифференциала на своем внутреннем конце и там, где она встречается с держателем колеса на литой ступице колеса (фиолетовый) на своем внешнем конце. Шарнирные подшипники на каждом конце нижней тяги широко разнесены, чтобы обеспечить максимальную продольную жесткость. Подвеска обеспечивается двумя пружинными и демпферными блоками (желтыми) с каждой стороны корпуса дифференциала (всего четыре), пружинные и демпферные блоки крепятся к поперечной балке вверху, а нижняя тяга — внизу. Нижние тяги дополнительно расположены в продольном направлении с помощью двух радиусных рычагов (см. фото выше), каждый из которых проходит вперед от внешнего нижнего рычага к точке на кузове транспортного средства и поворачивается на каждом конце с помощью резиновых втулок.

Для изоляции салона от шума, вибрации и жесткости (NVH) независимая задняя подвеска была спроектирована так, чтобы ее можно было разместить в отдельном поперечном узле, прикрепленном к кузову автомобиля четырьмя резиновыми V-образными блоками. Единственные другие точки контакта с кузовом автомобиля (т. е. радиусные рычаги) — это резиновые втулки с металлическими втулками (Metalastik) , поэтому нет контакта металла с металлом между подвеской и кузовом автомобиля. Изготовленная из стали поперечная балка несет дифференциал и внутренние тормоза (если установлены).

Дифференциал представляет собой блок Salisbury 4HU или Dana с гипоидной спирально-конической передачей. Он обеспечивает передаточное отношение главной передачи от 2,88:1 до 4,55:1 в зависимости от модели Jaguar. Болты, которые крепят дифференциал к подрамнику, имеют небольшие отверстия в головках, чтобы их можно было закрепить предохранительной проволокой , чтобы они не открутились, что в противном случае было бы трудно обнаружить, поскольку к ним можно получить доступ только тогда, когда вся подвеска снята с автомобиля. Дифференциал повышенного трения был стандартным на некоторых моделях и опциональным на других. Первое поколение IRS всегда имело дисковые тормоза, установленные внутри, тормозные блоки располагались непосредственно рядом с дифференциалом и тормозили его выходные валы.

Верхняя тяга представляет собой полуось фиксированной длины с универсальным шарниром на каждом конце. Универсальные шарниры действуют как внутренние и внешние шарниры для верхней тяги, которая вращается для передачи привода от своего внутреннего шарнира на выходе дифференциального/тормозного блока к своему внешнему шарниру на держателе колеса. Держатель колеса имеет форму шлицевой поворотной оси (для колес с откидным креплением ) или поворотной оси и пластины ступицы (для колес с 5 выступами). В более поздних моделях XJS с внешними задними тормозами держатель колеса, тормозные диски и барабан стояночного тормоза представляли собой единый литой стальной блок. Во всех случаях держатель колеса вращается в подшипниках, установленных в большом литом алюминиевом держателе ступицы.

Каждое нижнее звено изготовлено из стальной трубы с двухзубой вилкой, приваренной к каждому концу. Внешний конец нижнего звена вращается вокруг оси вращения, которая проходит продольно через дно каждого держателя ступицы. Внутреннее крепление оси вращения примыкает к дну корпуса дифференциала. Большое расстояние между подшипниками поворота обеспечивает как крутильную, так и продольную жесткость держателя ступицы. Это предотвращает скручивание держателя ступицы относительно дифференциала и также необходимо, поскольку, поскольку приводные валы действуют как верхние звенья подвески, держатель ступицы не имеет другого способа сопротивления движению вперед-назад.

Верхние и нижние шарниры тяг используют роликовые подшипники , что снижает трение относительно подшипников скольжения и улучшает как плавность, так и скорость реакции подвески. Положение и форма резиновых V-образных блоков и втулок Metalastic разработаны для обеспечения достаточно жесткого крепления подвески для хорошего управления, при этом успешно изолируя корпус от NVH.

Нижняя тяга сама по себе не рассчитана на передачу обычных ускорений и тормозных сил, поэтому она расположена на двух радиусных рычагах, которые идут вперед от каждого нижнего рычага к точкам на (унитарной конструкции) кузове транспортного средства, под задним пассажирским отсеком. Каждый радиусный рычаг крепится к своему нижнему рычагу в точке, которая находится чуть снаружи нижних креплений пружины, и поворачивается вертикально вокруг своего крепежного болта. Крепежные болты проходят через небольшую втулку Metalastic, которая состоит из металлической втулки, удерживаемой внутри резиновой втулки. Там, где радиусный рычаг встречается с кузовом транспортного средства, он крепится вертикальным болтом, проходящим через большую втулку Metalastic, которая вдавливается в передний конец радиусного рычага. Ремни безопасности удерживают радиусные рычаги вблизи кузова транспортного средства, если один из передних крепежных болтов случайно ослабнет.

Вследствие того, что передние крепления радиусного рычага не находятся на оси внутренних шарниров нижнего рычага, на первый взгляд может показаться, что свободное движение подвески будет невозможно без изгиба некоторых компонентов или чрезмерного сжатия эластомерных втулок продольного рычага. Однако, как описано выше, поперечная балка крепится к кузову с помощью резины. Поперечная балка и нижние рычаги поддерживают правильный угол схождения одного колеса относительно другого, однако из-за относительных углов продольных радиусных рычагов крен кузова приводит к тому, что вся поперечная балка и нижние рычаги слегка поворачиваются вокруг точек крепления поперечной балки, тем самым вызывая небольшое количество пассивного управления задними колесами , что может привести к значительному улучшению управляемости. Когда компоненты Jaguar повторно используются в других транспортных средствах, дифференциал часто жестко крепится к шасси, используются различные конфигурации радиусных рычагов, и эффект пассивного управления задними колесами теряется.

Подпружинивание и амортизация обеспечиваются четырьмя пружинами и амортизаторами, которые крепятся к поперечной балке сверху и нижним рычагам снизу. Использование двух пружин и амортизаторов с каждой стороны необычно ^[5] и позволяет использовать меньшие пружины, занимая меньше места и меньше выступая в багажное отделение. ^[2] Это также выравнивает нагрузку, передаваемую на переднюю и заднюю часть поперечной балки ^[6]

Некоторые модели также оснащались стабилизатором поперечной устойчивости — торсионной системой, предназначенной для уменьшения крена кузова на поворотах.

В течение первых 32 лет производства первого поколения IRS дисковые тормоза устанавливались на внутренних концах приводных валов, чтобы минимизировать неподрессоренную массу на внешнем конце. Гидравлические тормозные суппорты устанавливались непосредственно на дифференциал. Были приняты меры для предотвращения повреждения выходных уплотнений дифференциала теплом, выделяемым тормозами, хотя это никогда не было полностью успешным. ^[7] Стояночный тормоз использовал отдельные механические суппорты, действующие на диски.

Для модели XJS 1993–1996 годов тормоза были перемещены в наружное положение. Это было достигнуто с помощью держателей ступиц от IRS второго поколения, которые к тому времени уже производились в течение семи лет для XJ6 (XJ40) . Перемещение задних тормозов наружу устранило проблему теплопередачи и позволило упростить обслуживание. Стояночный тормоз тогда использовал тормозные колодки внутри тормозного барабана в центре ротора диска.

Следующие автомобили Jaguar были оснащены IRS первого поколения как часть их оригинальной спецификации. Во втором столбце указана приблизительная задняя колея автомобиля в зависимости от того, использовалась ли узкая, средняя или широкая версия узла подвески. ^{[2] [7]}

Благодаря своей автономной конструкции система IRS первого поколения была популярна для модернизации других автомобилей, а также среди любителей хот-родов. ^[8] Она была установлена ​​в качестве модификации на ряд других транспортных средств, включая следующие:

• Реплики AC Cobra ^[9]
• Форд Мустанг ^[10]
• МГ МГБ ^{[11] [12]}
• Пантера J.72
• Пантера Лазер
• Пантера Де Виль
• Reliant Ятаган ^[13]
• Тойота Хайлюкс ^[14]
• Триумф TR7 ^[15]

Компания Jaguar внесла несколько фундаментальных изменений в конструкцию IRS для новой модели XJ40 , выпущенной в 1986 году.

Форма подрамника изменилась на приблизительный треугольник, прикрученный к передней части дифференциала и прикрепленный к автомобилю примерно в тех же точках, что и радиусные рычаги IRS первого поколения. Задняя часть дифференциала дополнительно поддерживалась парой соединительных тяг, прикрепляющих ее к задней конструкции пола автомобиля. Резиновые втулки в точках крепления обеспечивали необходимые уровни подавления NVH .

Фиксированный карданный вал в качестве верхнего звена подвески остался, но нижний поперечный рычаг стал сварным стальным коробчатым сечением с гораздо более широким основанием. Размещение передних и задних шарниров поперечных рычагов так далеко друг от друга означало, что радиусные рычаги могли быть (и были) устранены.

Оригинальные двойные пружины с каждой стороны были заменены одной пружиной и амортизатором, действующими против кузова автомобиля вместо заднего подрамника. Тормоза были перемещены на внешние концы карданных валов, чтобы обеспечить лучшее рассеивание тепла и более простое обслуживание. Конечным результатом стало снижение общего веса, но неподрессоренная масса увеличилась из-за перемещения тормозов, что более чем компенсировало снижение веса пружин и амортизаторов, а изоляция NVH немного ухудшилась.

В 1993 году на последних моделях XJ40 крепление нижнего поперечного рычага к держателю ступицы было изменено на использование болта с эксцентриковой головкой, что позволило регулировать схождение задних колес, что ранее было невозможно без сгибания рычагов.

Следующие автомобили Jaguar и Aston Martin были оснащены IRS второго поколения в рамках их первоначальной спецификации:

• Ягуар XJ (XJ40)
• Ягуар XJ (X300)
• Ягуар XJ (X308)
• Ягуар XK (X100)
• Астон Мартин DB7

Для запуска модели Jaguar S-Type (X200) компания Jaguar , находящаяся под управлением Ford , разработала новую и сложную многорычажную подвеску для платформы Ford DEW98 . Приводные валы теперь перестали быть структурной частью подвески, поэтому их можно было оснастить шарнирами равных угловых скоростей , которые позволяли изменять их длину в зависимости от хода подвески. Эта система с модификациями теперь была внедрена в Jaguar XJ (X350) в 2003 году, Jaguar XK (X150) в 2006 году, Jaguar XF (X250) в 2007 году, пересмотренный Jaguar XJ (X351) в 2010 году, Jaguar XF Sportbrake (X250) в 2012 году и Jaguar F-Type (X152) в 2013 году. Значительно переработанная версия также будет лежать в основе будущих продуктов Land Rover, начиная с Range Rover (L405) .