Die Schwinge befindet sich normalerweise zwischen Rad und Karosserie und ist eine fahrerbezogene Sicherheitskomponente, die Kraft überträgt, die Vibrationsübertragung schwächt und die Richtung steuert.
Die Schwinge befindet sich normalerweise zwischen Rad und Karosserie und ist ein fahrerbezogenes Sicherheitsbauteil, das Kraft überträgt, Vibrationsübertragungen reduziert und die Richtung steuert. In diesem Artikel wird das gängige Strukturdesign der Schwinge auf dem Markt vorgestellt und der Einfluss verschiedener Strukturen auf Prozess, Qualität und Preis verglichen und analysiert.
Die Fahrwerksfederung eines Autos wird grob in Vorderradaufhängung und Hinterradaufhängung unterteilt. Sowohl die Vorder- als auch die Hinterradaufhängung verfügen über Schwingarme, um die Räder und die Karosserie zu verbinden. Die Schwingarme befinden sich normalerweise zwischen den Rädern und der Karosserie.
Die Rolle der Führungsschwinge besteht darin, das Rad und den Rahmen zu verbinden, Kraft zu übertragen, die Vibrationsübertragung zu reduzieren und die Richtung zu steuern. Es handelt sich um eine Sicherheitskomponente, die den Fahrer einbezieht. Im Federungssystem befinden sich kraftübertragende Strukturteile, so dass sich die Räder relativ zur Karosserie entlang einer bestimmten Flugbahn bewegen. Die Strukturteile übertragen die Last und das gesamte Federungssystem trägt das Fahrverhalten des Fahrzeugs.
Gemeinsame Funktionen und Strukturdesign der Autoschwinge
1. Um die Anforderungen der Lastübertragung, des Designs und der Technologie der Schwingarmstruktur zu erfüllen
Die meisten modernen Autos verwenden Einzelradaufhängungssysteme. Unabhängige Aufhängungssysteme können je nach Strukturform in Querlenkertyp, Längslenkertyp, Mehrlenkertyp, Kerzentyp und McPherson-Typ unterteilt werden. Der Querarm und der Längslenker sind eine Zwei-Kräfte-Struktur für einen einzelnen Arm im Mehrlenker mit zwei Verbindungspunkten. Zwei Zwei-Kraft-Stäbe werden in einem bestimmten Winkel am Universalgelenk montiert, und die Verbindungslinien der Verbindungspunkte bilden eine dreieckige Struktur. Der Unterarm der MacPherson-Vorderradaufhängung ist eine typische Dreipunktschwinge mit drei Verbindungspunkten. Die Verbindungslinie der drei Verbindungspunkte ist eine stabile Dreiecksstruktur, die Belastungen in mehrere Richtungen standhält.
Der Aufbau der Zweikraftschwinge ist einfach und die konstruktive Gestaltung richtet sich häufig nach den unterschiedlichen Fachkenntnissen und Verarbeitungskomforts der einzelnen Unternehmen. Beispielsweise besteht die Struktur aus gestanztem Blech (siehe Abbildung 1) aus einer einzelnen Stahlplatte ohne Schweißen und der Strukturhohlraum hat größtenteils die Form eines „I“. die geschweißte Blechstruktur (siehe Abbildung 2), die Designstruktur ist eine geschweißte Stahlplatte, und der strukturelle Hohlraum ist mehr. Er hat die Form von „口“; oder es werden örtliche Verstärkungsplatten zum Schweißen und Verstärken der Gefahrenstelle eingesetzt; die Verarbeitungsstruktur der Stahlschmiedemaschine, der strukturelle Hohlraum ist solide und die Form wird größtenteils entsprechend den Anforderungen an die Fahrgestellanordnung angepasst; die Verarbeitungsstruktur der Aluminiumschmiedemaschine (siehe Abbildung 3), die Struktur des Hohlraums ist solide und die Formanforderungen ähneln denen des Stahlschmiedens; Die Stahlrohrstruktur ist einfach aufgebaut und der Strukturhohlraum ist kreisförmig.
Der Aufbau der Dreipunktschwinge ist kompliziert und die konstruktive Gestaltung richtet sich häufig nach den Anforderungen des OEM. In der Bewegungssimulationsanalyse darf der Schwingarm nicht mit anderen Teilen in Konflikt geraten, und für die meisten von ihnen gelten Mindestabstandsanforderungen. Beispielsweise wird die gestanzte Blechstruktur meist gleichzeitig mit der geschweißten Blechstruktur verwendet, das Sensorkabelbaumloch oder die Stabilisator-Pleuel-Verbindungshalterung usw. verändern die Konstruktionsstruktur der Schwinge; Der Strukturhohlraum hat immer noch die Form eines „Mundes“, und der Schwingarmhohlraum wird eine geschlossene Struktur haben, die besser ist als eine nicht geschlossene Struktur. Beim Schmieden der maschinell bearbeiteten Struktur ist der Strukturhohlraum größtenteils „I“-förmig und weist die traditionellen Eigenschaften von Torsion und Biegefestigkeit auf. Gussbearbeitete Struktur, Form und Strukturhohlraum sind entsprechend den Gusseigenschaften meist mit Verstärkungsrippen und gewichtsreduzierenden Löchern ausgestattet; Blechschweißen Bei der kombinierten Struktur mit dem Schmiedestück ist aufgrund des Platzbedarfs des Fahrzeugchassis das Kugelgelenk in das Schmiedestück integriert und das Schmiedestück mit dem Blech verbunden; Die Bearbeitungsstruktur aus gussgeschmiedetem Aluminium bietet eine bessere Materialausnutzung und Produktivität als das Schmieden und ist der Materialfestigkeit von Gussteilen überlegen, was die Anwendung neuer Technologien darstellt.
2. Reduzieren Sie die Übertragung von Vibrationen auf den Körper und die strukturelle Gestaltung des elastischen Elements am Verbindungspunkt der Schwinge
Da die Fahrbahnoberfläche, auf der das Auto fährt, nicht absolut eben sein kann, ist die auf die Räder wirkende vertikale Reaktionskraft der Fahrbahnoberfläche häufig schlagartig, insbesondere beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit auf einer schlechten Fahrbahnoberfläche wirkt sich diese Aufprallkraft auch auf den Fahrer aus sich unwohl fühlen. Im Federungssystem werden elastische Elemente eingebaut und die starre Verbindung in eine elastische Verbindung umgewandelt. Nach dem Aufprall auf das elastische Element erzeugt es Vibrationen, und die anhaltenden Vibrationen führen dazu, dass sich der Fahrer unwohl fühlt. Daher benötigt das Federungssystem Dämpfungselemente, um die Vibrationsamplitude schnell zu reduzieren.
Die Verbindungspunkte in der Strukturkonstruktion der Schwinge sind elastische Elementverbindungen und Kugelgelenkverbindungen. Die elastischen Elemente sorgen für Schwingungsdämpfung und eine geringe Anzahl rotatorischer und oszillierender Freiheitsgrade. Als elastische Bauteile im Auto kommen häufig Gummilager zum Einsatz, aber auch Hydrolager und Kreuzscharniere kommen zum Einsatz.
Abbildung 2 Blechschweißschwinge
Die Struktur der Gummibuchse besteht meist aus einem Stahlrohr mit Gummiaußenseite oder einer Sandwichstruktur aus Stahlrohr-Gummi-Stahlrohr. Das innere Stahlrohr erfordert Anforderungen an Druckfestigkeit und Durchmesser, und an beiden Enden sind rutschfeste Verzahnungen üblich. Die Gummischicht passt die Materialformel und die Designstruktur an unterschiedliche Steifigkeitsanforderungen an.
Für den äußersten Stahlring ist häufig ein Einführungswinkel erforderlich, der das Einpressen begünstigt.
Die hydraulische Buchse hat eine komplexe Struktur und ist ein Produkt mit komplexem Prozess und hohem Mehrwert in der Buchsenkategorie. Es gibt einen Hohlraum im Gummi und in dem Hohlraum befindet sich Öl. Die Gestaltung der Hohlraumstruktur erfolgt entsprechend den Leistungsanforderungen der Durchführung. Tritt Öl aus, ist die Buchse beschädigt. Hydraulikbuchsen können für eine bessere Steifigkeitskurve sorgen und sich so auf das allgemeine Fahrverhalten des Fahrzeugs auswirken.
Das Kreuzscharnier hat eine komplexe Struktur und ist ein zusammengesetztes Teil aus Gummi- und Kugelscharnieren. Es bietet eine bessere Haltbarkeit als die Buchse, einen besseren Schwenk- und Drehwinkel sowie eine spezielle Steifigkeitskurve und erfüllt die Leistungsanforderungen des gesamten Fahrzeugs. Beschädigte Querscharniere erzeugen während der Fahrt Geräusche im Fahrerhaus.
3. Mit der Bewegung des Rades erfolgt die strukturelle Gestaltung des Schwingelements am Verbindungspunkt des Schwingarms
Die unebene Straßenoberfläche führt dazu, dass die Räder relativ zur Karosserie (Rahmen) auf und ab springen und sich gleichzeitig bewegen, z. B. beim Wenden, Geradeausfahren usw., sodass die Flugbahn der Räder bestimmte Anforderungen erfüllen muss. Die Schwinge und das Kardangelenk sind meist durch ein Kugelgelenk verbunden.
Das Kugelscharnier des Schwenkarms kann einen Schwenkwinkel von mehr als ±18° und einen Drehwinkel von 360° ermöglichen. Erfüllt die Anforderungen an Radschlag und Lenkung vollständig. Und das Kugelscharnier erfüllt die Garantieanforderungen von 2 Jahren oder 60.000 km und 3 Jahren oder 80.000 km für das gesamte Fahrzeug.
Entsprechend den unterschiedlichen Verbindungsmethoden zwischen der Schwinge und dem Kugelscharnier (Kugelgelenk) kann diese in Bolzen- oder Nietverbindung unterteilt werden, das Kugelscharnier hat einen Flansch; Pressverbindung, das Kugelscharnier hat keinen Flansch; Integriert sind die Schwinge und das Kugelscharnier in einem. Bei Einzelblechkonstruktionen und Mehrblech-Schweißkonstruktionen werden die beiden erstgenannten Verbindungsarten häufiger verwendet; Letztere Verbindungsart wie Stahlschmieden, Aluminiumschmieden und Gusseisen wird häufiger verwendet.
Das Kugelscharnier muss unter Lastbedingungen eine Verschleißfestigkeit aufweisen, da der Arbeitswinkel größer als die Buchse ist und eine höhere Lebensdauer erforderlich ist. Daher muss das Kugelscharnier als kombinierte Struktur konzipiert sein, einschließlich einer guten Schmierung der Schaukel sowie eines staub- und wasserdichten Schmiersystems.
Abbildung 3 Schwinge aus geschmiedetem Aluminium
Der Einfluss des Schwingendesigns auf Qualität und Preis
1. Qualitätsfaktor: Je leichter, desto besser
Die Eigenfrequenz der Karosserie (auch als freie Schwingungsfrequenz des Schwingungssystems bekannt), die durch die Federungssteifigkeit und die von der Aufhängungsfeder getragene Masse (gefederte Masse) bestimmt wird, ist einer der wichtigen Leistungsindikatoren des Aufhängungssystems, die sich auf die Federung auswirken Fahrkomfort des Autos. Die vom menschlichen Körper verwendete vertikale Vibrationsfrequenz ist die Frequenz, mit der sich der Körper beim Gehen auf und ab bewegt und etwa 1–1,6 Hz beträgt. Die Eigenfrequenz des Körpers sollte möglichst nahe an diesem Frequenzbereich liegen. Bei konstanter Steifigkeit des Aufhängungssystems ist die vertikale Verformung der Aufhängung umso geringer und die Eigenfrequenz umso höher, je kleiner die gefederte Masse ist.
Bei konstanter Vertikallast gilt: Je kleiner die Federungssteifigkeit, desto niedriger ist die Eigenfrequenz des Fahrzeugs und desto größer ist der Platz, den das Rad zum Auf- und Abspringen benötigt.
Bei gleichen Straßenverhältnissen und gleicher Fahrzeuggeschwindigkeit ist die Stoßbelastung auf das Federungssystem umso geringer, je kleiner die ungefederte Masse ist. Die ungefederte Masse umfasst Radmasse, Kardangelenk- und Führungsarmmasse usw.
Im Allgemeinen hat die Schwinge aus Aluminium die geringste Masse und die Schwinge aus Gusseisen die größte Masse. Andere liegen dazwischen.
Da die Masse einer Schwinge meist weniger als 10 kg beträgt, hat die Masse der Schwinge im Vergleich zu einem Fahrzeug mit einer Masse von mehr als 1000 kg kaum Einfluss auf den Kraftstoffverbrauch.
2. Preisfaktor: hängt vom Gestaltungsplan ab
Je mehr Anforderungen, desto höher die Kosten. Unter der Voraussetzung, dass die strukturelle Festigkeit und Steifigkeit der Schwinge den Anforderungen entspricht, wirken sich die Anforderungen an die Fertigungstoleranz, die Schwierigkeit des Herstellungsprozesses, die Materialart und -verfügbarkeit sowie die Anforderungen an die Oberflächenkorrosion direkt auf den Preis aus. Zum Beispiel können Korrosionsschutzfaktoren: elektroverzinkte Beschichtungen durch Oberflächenpassivierung und andere Behandlungen eine Lebensdauer von etwa 144 Stunden erreichen; Der Oberflächenschutz ist unterteilt in kathodische Elektrotauchlackierung, die durch Anpassung der Beschichtungsdicke und Behandlungsmethoden eine Korrosionsbeständigkeit von 240 Stunden erreichen kann; Zink-Eisen- oder Zink-Nickel-Beschichtung, die die Anforderungen des Korrosionstests von mehr als 500 Stunden erfüllen kann. Mit steigenden Anforderungen an Korrosionstests steigen auch die Kosten des Teils.
Die Kosten können durch einen Vergleich der Design- und Strukturschemata der Schwinge gesenkt werden.
Wie wir alle wissen, sorgen unterschiedliche Hardpoint-Anordnungen für unterschiedliche Fahrleistungen. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die gleiche Anordnung der Festpunkte und unterschiedliche Ausführungen der Anschlusspunkte zu unterschiedlichen Kosten führen können.
Es gibt drei Arten der Verbindung zwischen Strukturteilen und Kugelgelenken: Verbindung durch Standardteile (Bolzen, Muttern oder Nieten), Presssitzverbindung und Integration. Im Vergleich zur Standard-Verbindungsstruktur reduziert die Presspassungs-Verbindungsstruktur die Anzahl der Teile wie Schrauben, Muttern, Nieten und andere Teile. Die als Presspassung integrierte einteilige Verbindungsstruktur reduziert die Anzahl der Teile der Kugelgelenkschale.
Es gibt zwei Formen der Verbindung zwischen dem Strukturelement und dem elastischen Element: Das vordere und das hintere elastische Element sind achsparallel und achssenkrecht. Unterschiedliche Methoden bestimmen unterschiedliche Montageprozesse. Beispielsweise verläuft die Pressrichtung der Buchse in die gleiche Richtung und senkrecht zum Schwingenkörper. Mit einer Einzelstations-Doppelkopfpresse können die vorderen und hinteren Buchsen gleichzeitig eingepresst werden, wodurch Arbeitskraft, Ausrüstung und Zeit gespart werden. Wenn die Installationsrichtung inkonsistent ist (vertikal), kann eine Doppelkopfpresse mit einer Station verwendet werden, um die Buchse nacheinander zu pressen und zu installieren, was Arbeitskräfte und Ausrüstung spart; Wenn die Buchse von innen eingepresst werden soll, sind zwei Stationen und zwei Pressen erforderlich, um die Buchse nacheinander einzupressen.
