A hosszú és rögös út

A felfüggesztést végző vállalatok tovább fejlesztik termékeiket a súly csökkentésével és a teljesítmény javításával.

A felfüggesztést végző vállalatok minden nap új módszereket keresnek termékeik optimalizálására. Legyen szó súlycsökkenésről vagy új tavaszi kialakításról, a vállalatok folyamatosan dolgoznak a felfüggesztési rendszerek fejlesztésén, hogy megfeleljenek ügyfeleik egyre növekvő igényeinek.

Ashley Dudding, a Hendrickson's Truck haszongépjármű-rendszerek mérnöki igazgatója, Woodridge, IL azt mondja, hogy számos tényezőt kell figyelembe venniük a felfüggesztési társaságoknak a termék tervezésénél. A jármű alkalmazása az első szempont, amelyet figyelembe kell venni, mert ez határozza meg, hogy milyen típusú felfüggesztést, például levegőt vagy rugót használjon. Dudding folytatja, hogy a különféle teljesítménymutatók, ideértve a tartósságot és a gördülési stabilitást, szintén fontos szempontok.

Tavasz kontra gumi vs. levegő

A felhasználás típusától függően a járművet meghatározzák, hogy a légrugó, rugó, gumi vagy más típusú felfüggesztés lesz-e a legmegfelelőbb. Mindegyik típust úgy tervezték, hogy a lehető legjobb vezetési teljesítményt nyújtsa, de a legfontosabb döntéshozó az, hogy hogyan tudják kezelni a különböző környezeteket.

A Hutchens Industries (Hutchens), Springfield, MO, mechanikus acélrugó-felfüggesztéseket tervez, amelyeket gyakran rugóstalpaknak is neveznek, országúti pótkocsikhoz. Russ Brazeal, a Hutchens mérnöki részlegének alelnöke szerint a vállalat az ilyen típusú technológiára összpontosít, mert bár ez egy régebbi technológia, egyben bevált. A rugós felfüggesztések minimális kezdeti beruházást és alacsonyabb hosszú távú karbantartást kínálnak. Brazeal szerint mindaddig, amíg a rögzítőelemeket karbantartják, a felfüggesztés alapvetően karbantartást nem igényel, míg a légrugózás légrendszerekkel és légzsákokkal rendelkezik, amelyek hajlamosabbak a sérülésekre.

Mechanikus rugós felfüggesztés esetén maguk a rugók az elsődleges energiaelnyelőek. A rugólapok, a különböző hosszúságú formájú és vágott lapos acéllemezek közötti súrlódás azután egymással összecsavarozva, vagy magában a felfüggesztésben leválasztja a terhet az úttól, hogy a jármű stabil és a kezelő kényelmes legyen. Ez az öncsillapító módszer kiküszöböli az olyan lengéscsillapítók szükségességét, mint amilyenek a légszuszpenziókban találhatók - mondja Brazeal.

Dudding megjegyzi, hogy a rugós felfüggesztések állandóbb rugósebességet kínálnak, ami azt jelenti, hogy amikor a teherautó üres, a rugó sebessége hasonló ahhoz, amikor a teherautó teljesen meg van töltve. Ehhez a rugósebességnek elég nagynak kell lennie ahhoz, hogy teljes terhelés mellett jó gördülési stabilitási jellemzőket nyújtson, ami üres állapotban magasabb lehet, mint az ideális. Ez néha kényelmetlen, merev vezetést okozhat a járművezetők számára, ezért fejlesztette ki a Hendrickson gumirugó-felfüggesztéseit olyan járművek számára, amelyeket mind terepen, mind terepen használnak, például dömperek.

A gumirugók nemlineáris, erősen változó rugósebességgel rendelkeznek, mondja Dudding. Alacsonyabb rugómennyiséget biztosítanak, ha egy teherautó üres, hogy a jármű kezelője jobban menjen. A teherautó betöltése után a rugósebesség növekszik a nagyobb gördülési stabilitás érdekében, ami különösen fontos a magas súlypontú járműveknél. Ez a csukló biztosítja a kényelmes vezetést terhelt és terheletlen körülmények között is. Dudding szerint a gumirugózási rendszerek „sok csuklóval rendelkeznek, ezért nagyon jó a terepen való mobilitásuk”.

Ez akkor fontos, ha például egy bányászati alkalmazásban dolgoznak, ahol az útfelület általában durva, és a teherautókat nagy mennyiségű anyag terheli a szállításhoz - mondja Dudding. Ebben a fajta alkalmazásban a nagy gördülési stabilitás kulcsfontosságú a felborulás elkerülése érdekében, amikor a szállított anyagot kirakják. "A [gumi felfüggesztések] rugó görbéje van, amely a terhelés növelésével nagyon nagy gördülési stabilitást eredményez" - mondja Dudding.

Dudding és Brazeal egyaránt megjegyzi, hogy az évek során a légrugózás népszerűsége nőtt az autópálya-alkalmazásokban. Dudding szerint ez azért van, mert az országúti járművek vezetői nagyon érzékenyek a kényelemre és a nagy sebességű jármű dinamikájára. A légrugós felfüggesztés képes kényelmet nyújtani, függetlenül attól, hogy a jármű üres vagy terhelt-e, „mert a légrugó megváltozik, és optimális rugósebességet biztosít Önnek, függetlenül a futómű terhelésétől” - mondja Dudding. Mivel az autópálya-járművek általában nem rendelkeznek olyan magas tömegközépponttal, nincs szükségük olyan felfüggesztésre, amely olyan magas stabilitást biztosít a gördülésnél. Az üzemi ciklus szintén kevésbé szigorú, lehetővé téve a légrugózás hosszabb ideig tartó működését, mint egy terepjárónál.

Könnyebb súlyú szuszpenziók létrehozása

Évek óta a felfüggesztéssel foglalkozó cégek azon dolgoznak, hogy optimalizálják termékeiket könnyebb súlyú felfüggesztési rendszerek tervezésével. "Mindannyian versenyben vagyunk a Hold felé, hogy megtaláljuk a legkönnyebb felfüggesztést" - mondja Brazeal.

Brazeal szerint Hutchens nagyobb szilárdságú acélt használt a könnyebb felfüggesztés létrehozásához. A nagy szilárdságú acél lehetővé teszi a vállalat számára, hogy csökkentse az általa felhasznált acél mennyiségét, ugyanakkor megkapja a kívánt teherbírást és tartósságot. Ez az alacsonyabb költségeket is segíti, mert az anyagköltségek az elmúlt években emelkedtek.

A nagyobb szilárdságú acélt mind a keretben, mind a felfüggesztés rugóiban használják. Kevesebb levélre van szükség a rugókhoz, ami Brazeal szerint jelentős súlymegtakarítást eredményez. "Néhány évvel ezelőtt a [felfüggesztések] 10, 12 vagy 14 leveles rugót használtak fel" - mondja Brazeal. "Ma használhatnak két- vagy háromlevelű rugót."

A gumirugós technológia alkalmazása szintén hozzájárulhat a szuszpenziók tömegének csökkentéséhez. Hendrickson több éve dolgozik gumirugókkal. A hagyományos felfüggesztésekben használt lapos rugók cseréjére tervezett gumirugók ugyanolyan terhelést képesek hordozni, mint az acélrugók, de súlyuk sokkal kisebb. "Szó szerint több száz fontot spórolsz csak a rugókban" - mondja Dunning. Az acélrugókkal ellátott mechanikus felfüggesztés súlya 1200 és 1400 font lehet 46 000 fontért. kapacitás felfüggesztése. A gumirugókkal ellátott felfüggesztés súlya azonban kevesebb, mint 900 font, mondja Dunning.

A LORD Corp., Cary, Egyesült Államok úgy találta, hogy utólagos vulkanizált (PV) kötési folyamata súlymegtakarítást kínál a felfüggesztési rendszerek számára is. A PV kötést (lásd az oldalsáv 24. oldalát) általában a kikeményedett gumi önmagához vagy egy alkatrészhez való kötésére használják olyan helyzetekben, amikor egy alkatrész, például a felfüggesztési rendszer, túl nagy ahhoz, hogy illeszkedjen a hagyományos gumi-fém kötési folyamathoz - mondja Todd Wallis, autóipari marketing menedzser, Amerika a LORD Corp-nál.

Wallis szerint korábban a felfüggesztés stabilizátor rúdjához hasonlóan általában csavarokra, kapcsokra vagy más rögzítőeszközökre volt szükség ahhoz, hogy a rudat a jármű vázához vagy más alkatrészeihez rögzítsék. A PV-kötési eljárás azonban lehetővé teszi a stabilizátor rúd rögzítését további darabok nélkül. Ha a stabilizátor rúdjának rögzítéséhez nincs szükség csavarokra vagy bilincsekre, az csökkenti a felfüggesztési rendszer teljes súlyát.

Szabályozási hatások

Míg a könnyebb termék létrehozása mindig is az egyik elsődleges cél volt a felfüggesztés tervezésében, az elmúlt években ez egyre fontosabbá vált. Brazeal és Dudding egyaránt megjegyzi, hogy a hasznos teher fontos szempont, amelyet figyelembe kell venni, mert különösen a közúti járművek esetében a szerződések azon alapulnak, hogy mennyi terméket lehet szállítani egy bizonyos idő alatt. Az elmúlt néhány évben növekvő üzemanyagköltségek és a károsanyag-kibocsátási előírások végrehajtása hatással volt a hasznos teherre, és megkövetelte a járműgyártóktól, hogy találjanak módokat ezen hatások enyhítésére.

A károsanyag-kibocsátásnak megfelelő motorok megnövekedett súlya miatt szükség van a tömeg más járműveken történő csökkentésére, például a pótkocsira vagy a futóműre. Dudding megjegyzi, hogy egyes járművekhez 400 font súlyt adtak hozzá, hogy megfeleljenek a kibocsátási előírásoknak. "Nagyon sok tevékenységet láttunk a súlygyarapodás mérséklésére a Tier előírások miatt" - mondja.

A közelmúltban bevezetett FMVSS 121 csökkentett féktávolság-szabályozás az autópálya-járműveknél szintén hatással volt a felfüggesztési rendszerekre. A rendeletnek való megfelelés érdekében a fékek megnövekedtek. Az FMVSS 121-et szem előtt tartva tervezték a Hendrickson STEERTEK NXT tengelyeit, amelyek akár 47 font súlymegtakarítást eredményeznek, miközben megfelelnek a csökkentett féktávolság-szabályozáshoz szükséges nagyobb féknyomatékoknak - mondja Dudding.

Katonai alkalmazások

Mint minden országúti terepjáró, a katonai alkalmazásra szánt járműveknek is rendkívül durva terepük van, amelyeken manőverezni lehet. A biztonságos és tartós felfüggesztés megtervezése különösen fontos, mert a katonai járművek gyakran élet- vagy halálhelyzetben működnek.

A LORD Corp. Magneto Rheological (MR) folyadék-szuszpenziói az MR folyadékot használják a lengéscsillapítókban, hogy rendkívül érzékeny, aktív csillapítást biztosítsanak egy sokkal szélesebb szabályozási tartományban - mondja James Yakel, a LORD Corp. üzletfejlesztési menedzsere. A lengéscsillapítók, egy központi elektronikus vezérlő, hagyja, hogy a felfüggesztési rendszer alkalmazkodjon a jármű haladási terepéhez, szükség szerint alkalmazkodva a különböző rezgés-, ütés- vagy mozgásszintekhez. "A rendszert úgy fejlesztették ki, hogy jelentősen javítsa a tipikus katonai jármű hatékonyságát, csökkentve a küldetések lebonyolításához szükséges időt azáltal, hogy jobb biztonságot és ellenőrzött sebességet kínál" - mondja.

A vállalat úgy tervezte meg az MR felfüggesztést, hogy könnyen helyettesítse a sok katonai járműnél jelenleg használt passzív csillapító felfüggesztési rendszereket. Yakel szerint a passzív rendszerek, amelyek a lengéscsillapítókat használják, nem alkalmazkodnak a változó körülményekhez a vezetési terepen, mint egy aktív rendszer, kényelmetlenséget és utazási fáradtságot okozva a jármű utasainak. Az MR folyadékrendszer, amely passzív csappantyúval képes elférni, valamivel többet nyom a folyadék sűrűsége és a nagyobb igénybevétel miatt. Yakel megjegyzi azonban, hogy az MR felfüggesztés által biztosított továbbfejlesztett borulásszabályozás lehetővé teszi más alkatrészek, például a gördülő- vagy stabilizátorrudak súlyának csökkentését vagy teljes eltávolítását.

Hendrickson az AxleTech International-rel (Troy, MI) együttműködve kifejlesztett egy felfüggesztési rendszert, amely kifejezetten a Navistar bányarezisztens leselkedés elleni (MRAP) járműveihez készült. A MaxxPro Dash Suspension System egy független felfüggesztési rendszer nagy sebességű bolygótengelyekkel. Dudding szerint a független futómű nagyon nagy kerékmozgást tesz lehetővé, akár +/- 7 hüvelyk a teljes menet 14 hüvelykéig, míg egy tipikus hagyományos rugós felfüggesztés +/- 3 hüvelykes lehet. A megnövekedett kerékmozgás jó terepen való mobilitást biztosít, lehetővé téve a jármű számára, hogy könnyedén mozogjon a terepen. Lágy rugósebességet is létrehoz a jó elszigeteltség és a menet minősége érdekében. A független felfüggesztés mellett az elsődleges gördülési stabilitás is magas, mondja Dudding, lehetővé téve a jármű számára az egyensúly megőrzését.

Jövőbeli trendek

Az optimalizálás továbbra is a cél és a kihívás lesz a felfüggesztés kialakításában. Kulcsfontosságú a tömeg csökkentésére irányuló folyamatos erőfeszítés, valamint a szuszpenziók megbízhatóságának növelése.

Dudding szerint a súly és a teljesítmény optimalizálása mellett mindig meg kell vizsgálni az új technológiákat, vagy meg kell találni a módját, hogy a meglévő technológiákat más alkalmazásokban is működőképessé tegyék. Például a Hendrickson nagy sebességű bolygótengelye és független felfüggesztési rendszere katonai alkalmazásokhoz igazodik, de Dudding megjegyzi, hogy „látni fogja, hogy e technológia egy része speciális járművekbe, például tűzoltókocsikba, vagy más, magas teljesítményigényű járművekbe vándorol.

„A kihívások mindig a megfelelő felfüggesztés kiválasztása, a biztonságos, stabil jármű fenntartása mellett, amely képes a rakomány szállítására - mondja Brazeal -, és biztosítja a várható tartósságot, miközben megtartja a minimális súlyt és költségeket.”

A kinematika kulcsfontosságú tényező, amelyet szem előtt kell tartani a felfüggesztési rendszer kialakításakor. Kinematikai és megfelelőségi (K és C) paraméterekként is ismertek, ezek a mutatók, például a gördülési stabilitás és a rugósebesség jellemzik a felfüggesztés teljesítményét.

A kinematika ellenőrzése azért fontos - mondja Hendrickson Ashley Dudding -, mert biztosítják, hogy a jármű mindig jó kezelhetőségű legyen. Ha a járműnek hirtelen kitérőt kell tennie, a vészmanőver jó kinematikája biztosítja, hogy a jármű ezt biztonságosan megtehesse. Például a közúti kezelés nagyon fontos az országúti járműveknél. A jó K és C jellemzők segítik a járművet az egyenes követésben, nem pedig a vándorlásban, és a vezető javítását igénylik.

A LORD Corp. utólagos vulkanizált (PV) kötési eljárása egyszerűbb módszert kínál nagy vagy összetett alkatrészek ragasztására, amelyek nem illeszkednek a hagyományos gumi-fém kötési folyamatba. A kikeményedett gumi önmagához vagy egy alkatrészhez való ragasztására használták, a PV kötést jó alternatívának találták a mechanikus rögzítéssel szemben. Todd Wallis, az Amerikai Egyesült Államok autóipari marketing menedzsere szerint ez azért van, mert a mechanikusan rögzített alkatrészek idővel kioldódhatnak vagy eltörhetnek, ami befolyásolja a termék élettartamát.

Dan Adam, a LORD Corp. új üzletfejlesztése szerint a PV kötés lehetővé teszi a gumi alkatrészek előzetes öntését, megkönnyítve azok más alkatrészekhez való rögzítését. Wallis hozzáteszi, hogy ahelyett, hogy súrlódást használna a darabok összetartására, a PV-kötés valójában összeköti az alkatrészeket.

A nagyobb teljesítményre és a szélsőségesebb üzemi körülményekre vonatkozó igény megnövelte a PV kötés alkalmazását a felfüggesztési rendszereken az elmúlt években. Ádám szerint a magasabb felfüggesztésekkel járó lóerővel nagyobb súlyt kell viselni. "A mechanikus rögzítők egyszerűen nem képesek elviselni a terheket anélkül, hogy járnának, vagy eltávolodnának a fém alkatrészektől" - mondja.