Стойка Чепмена
Стойка Чепмена — это конструкция независимой задней подвески , используемая в легких автомобилях, особенно в спортивных и гоночных автомобилях . и наиболее известен благодаря его использованию Он получил свое название от Колина Чепмена из Lotus .
Характерной особенностью стойки Чепмена является длинная вертикальная стойка, сочетающая в себе винтовую пружину и амортизатор , а сам карданный вал образует нижний рычаг подвески. [1]
Происхождение
[ редактировать ]Крепкий скарабей
[ редактировать ]Происхождение дизайна связано с Уильяма Стаута 1932 года Stout Scarab . [2] В этом автомобиле с задним расположением двигателя использовалась независимая задняя подвеска с качающимся мостом и длинными почти вертикальными пружинными стойками, расположенными в высоких точках крепления на шасси с пространственной рамой . Стаут также был авиаконструктором и считал, что олео-стойки изготовленные из с большим ходом «шасси самолета [является] самым простым типом ходовой части для комфорта, когда-либо изобретенным». [3] Нижние концы стоек крепились к кожухам поворотного моста поворотными втулками. Стержни переднего радиуса воспринимали продольные силы.
Стойка МакФерсон
[ редактировать ]В 1947 году Эрл Макферсон запатентовал стойку МакФерсон для использования на Chevrolet Cadet . [4] [5] Это была первая настоящая стоечная подвеска для автомобилей: поворотная ось жестко крепилась к стойке, таким образом, всегда сохраняя с ней один и тот же угол, а не крепилась через шарнирное соединение, как у Stout's Scarab.
Стойка Макферсона использовала преимущества унитарных кузовов автомобилей, появившихся на новых заводах после Второй мировой войны : стойка требует высокой верхней точки крепления, которую было бы сложно организовать для лестничного шасси , но она также выгодна для унитарной конструкции, поскольку распределяет нагрузки подвески. над большим объемом кузова. Новые автомобили также были легче и быстрее, чем довоенные автомобили: дешевый автомобиль массового производства теперь обладал характеристиками, которые раньше были прерогативой дорогого спортивного автомобиля. Водителям требовались устойчивость на дороге и комфорт, а для этого требовалась независимая передняя подвеска . [6] Стойка Макферсона была дешевой в производстве и надежной в эксплуатации, имела мало подвижных соединений и использовала новые телескопические амортизаторы вместо прежних рычагов . [6] В стойку МакФерсона также встроен стабилизатор поперечной устойчивости не только для контроля крена кузова, но и для повторного использования его в качестве неотъемлемой части подвески, что позволяет избежать необходимости в поперечном рычаге или радиусной тяге в пользу простого рычага управления гусеницей. [7]
Стойка МакФерсон, похоже, в то время мало повлияла на Чепмена (хотя позже он безуспешно использовал ее для передней подвески своего Lotus 17 ). Подвеска на двойных поперечных рычагах уже хорошо зарекомендовала себя на передней части высокопроизводительных автомобилей. [7] Передняя стойка также потребовала бы гораздо большей высоты, чем это было в гоночном автомобиле.
Гоггомобиль
[ редактировать ]В 1957 году легкий Гоггомобиль использовал конструкцию подвески, аналогичную Scarab. Гораздо проще, у Гоггомобиля были голые приводные валы , которые также действовали как рычаги подвески, при этом силы подвески проходили через внутренние шарниры Гука . Поворотные полуоси поддерживались только продольными тягами, а не кожухом оси, а длинные стойки были укорочены до простого винтового амортизатора. [8]
Дизайн Чепмена
[ редактировать ]
В 1956 году Чепмен использовал задние мосты De Dion для своих Lotus гоночных автомобилей , а также для Vanwall . Первоначально в них использовались поперечные листовые рессоры , но позже они были заменены на пружинные амортизаторы. Чепмен определил некоторые недостатки de Dion, в том числе его большой неподрессоренный вес , необходимость в скользящих шлицах на задних карданных валах, а также (типичная фиксация Чепмена) его нечувствительность к изменениям веса по мере расхода топлива. [9] Первые автомобили Lotus Twelve Формулы 2 использовали ту же систему, хотя масса De Dion была недостатком для легкого одноместного гоночного автомобиля.
На собрании мотоклуба 750 в 1957 году Чепмен увидел систему Goggomobil и был впечатлен ее простотой и легкостью, как у Lotus. [9] Использование приводных валов как для привода, так и в качестве компонента подвески привлекло Чепмена, который всегда предпочитал решения, которые могли заставить один компонент выполнять двойную функцию.
Стойки Чепмена были представлены в первом одноместном автомобиле Lotus Lotus Twelve . [10] Он был разработан как 1,5-литровый двигатель Формулы 2 в 1957 году, но с модернизированным двигателем в 1958 году он также участвовал в соревнованиях Формулы 1 . [10] В этой же машине также было представлено колесо Lotus с шаткой паутиной . [11]
От этих предшественников стойки Чепмена было два отличия. Поскольку у Lotus Twelve были внутренние дисковые тормоза , не было необходимости передавать тормозной момент через радиусные стержни. Чепмен также отказался от качающейся оси и изменения ее развала в зависимости от хода подвески в пользу приводного вала с двумя универсальными шарнирами. [12] Соединение между держателем ступицы и основанием амортизатора сделали жестким, превратив пружинный блок в стойку, а также контролируя угол развала. Использование самого приводного вала для управления задней гусеницей означало, что вал мог иметь фиксированную длину, что позволяло избежать необходимости в скользящем шлицевом соединении и проблем с его застреванием . [13]
Чепмен подал заявку на патент на свою конструкцию стойки 13 июня 1957 года. [14]
Стойка Chapman также появилась на Lotus Sixteen 1958 года. В 1959 году эта конструкция была изменена и теперь используется нижний поперечный рычаг. Это, в свою очередь, потребовало возврата к скользящему соединению приводного вала. [15]
Сравнение со стойкой МакФерсон.
[ редактировать ]Стойку Чепмена часто путают со стойкой МакФерсон , поскольку обе используют почти вертикальную верхнюю стойку. Отличие состоит в том, что стойка МакФерсон всегда требует нижнего рычага подвески гусеницы. [я] где Чепмен использует приводной вал и стержень небольшого радиуса.
Поскольку для нее требуется приводной вал, стойку Чепмена можно использовать только на ведомой стороне автомобиля. Для конструкций Lotus, к которым оно применялось, это был их тыл. Стойки МакФерсон чаще всего используются в передней подвеске, а ось стойки образует подшипник шкворня для рулевого управления. Нет особых причин, по которым нельзя было бы использовать стойку Чепмена аналогичным образом, хотя нет никаких записей о ее испытаниях на передне- или полноприводном автомобиле. Обе конструкции представляют собой подкосы, в которых основание стойки жестко прикреплено к держателю ступицы.
Чепмен действительно использовал стойки MacPherson для передней подвески Lotus 17 . [16] Они не увенчались успехом из-за проблем с залипанием, которых Чепмен старался избежать с помощью скользящего шарнира приводного вала. Комплект для переоборудования поперечных рычагов был позже разработан бывшим инженером Lotus Леном Терри . [17]
Приложения
[ редактировать ]
Обратите внимание на высоту задней стойки.
Гоночные автомобили
[ редактировать ]Дорожные автомобили
[ редактировать ]
Дорожные автомобили Lotus после Twelve также использовали стойки Чепмена в задней подвеске. В их число входили стеклопластиковая платформа-шасси Elite и магистральное шасси Elan . Стойки Chapman и их широкое разделение путей нагрузки на шасси хорошо подходили к конструкции с напряженной обшивкой, такой как Elite, и, возможно, повлияли на ее выбор. [12] Они менее подходили для магистрального шасси, поскольку требовали широких выносных опор для выдерживания верхних нагрузок на стойки - особенность, не похожая на Чепмена, которая добавляла вес только для одной цели и которую было трудно сделать достаточно жестким. [19] Было высказано предположение, что силы пружины этих стоек лучше поддерживаться торсионами , которые затем можно было бы прикрепить к основной стойке подвески. [19] [ii]
со средним расположением двигателя В Европе использовалась модифицированная версия стойки Чепмена. Из-за необходимости изолировать двигатель и коробку передач от шасси с целью снижения шума и вибрации резиновые опоры приводили к чрезмерному смещению карданных валов вбок. При этом боковое расположение ступиц контролировалось тягой увеличенного диагонального радиуса вперед. [20] Были разработаны резиновые сэндвич-опоры, которые позволяли осуществлять вертикальное перемещение, одновременно контролируя боковое перемещение. Аналогичные проблемы с вибрацией возникали и у Elite, но, поскольку в них нужно было контролировать только вибрацию дифференциала, а не вибрацию двигателя, с ней можно было справиться с помощью подходящей конструкции резиновых опор.
- Лотус Элит (Лотос 14) [12] [21] [22]
- Лотос Элан [23]
- Лотос Европа [20]
Последующие конструкции
[ редактировать ]
Успешный Lotus 18 со средним расположением двигателя 1960 года больше не имел высокого кузова за сиденьем водителя, на котором можно было установить верхние части стоек. [24] Вместо этого использовалась задняя подвеска на поперечных рычагах с нижними поперечными рычагами с широкими трубками, несущими койловерные амортизаторы. Верхние поперечные рычаги, опять же, в стиле стойки Чепмена, использовали сами карданные валы и переднюю радиусную тягу. Это похоже на независимую заднюю подвеску Jaguar , в которой карданные валы также используются в качестве верхнего рычага подвески .
2016 года Полноприводная версия Fiat 500X кроссовера на базе Jeep Renegade использует многорычажную подвеску со стойками Чепмена сзади и стойки МакФерсон спереди. [25] [26] [iii] Хотя карданные валы представляют собой звенья подвески, что делает эту стойку Чепмена, имеются также дополнительные поперечные тяги.
Ссылки
[ редактировать ]
- ^ Хотя в некоторых подвесках стоек используются нижние поперечные рычаги, патент Макферсона охватывает использование стабилизатора поперечной устойчивости для продольного управления, что позволяет использовать более простой рычаг управления гусеницей с одним подшипником, а не поперечный рычаг с широким основанием и двумя внутренними подшипниками. также [7]
- ↑ Porsche использовала нечто подобное в ранних моделях 911, где передние стойки МакФерсон поддерживались торсионами в платформенном шасси, а не в монококе передних крыльев.
- ^ Хотя некоторые источники описывают, что на обоих концах есть Макферсоны. [27]
- ^ Людвигсен, Карл (2010). Колин Чепмен: Внутри новатора . Издательство Хейнс. п. 116. ИСБН 978-1-84425-413-2 .
- ^ Людвигсен, Колин Чепмен (2010) , стр. 114–115, 120–121.
- ^ Людвигсен, Колин Чепмен (2010) , стр. 120.
- ^ США 2624592 , Эрл С. Макферсон, «Система подвески колес транспортного средства», опубликован 6 января 1953 года, передан General Motors Co.
- ^ A US 2660449 A , Эрл С. Макферсон, «Подвеска колес для автомобилей», опубликованный 24 ноября 1953 года, передан Ford Motor Co.
- ^ Jump up to: а б Сетрайт, LJK (1976). "Приостановка". В Яне Уорде (ред.). Анатомия автомобиля . Орбис. п. 160. ИСБН 0-85613-230-6 .
- ^ Jump up to: а б с Сетрайт, «Анатомия автомобиля» , с. 161.
- ^ Людвигсен, Колин Чепмен (2010) , стр. 114, 119–120.
- ^ Jump up to: а б Людвигсен, Колин Чепмен (2010) , стр. 119.
- ^ Jump up to: а б Людвигсен, Карл (2006). Классические автомобили Гран-при . Издательство Хейнс . п. 184. ИСБН 1-84425-318-Х .
- ^ Людвигсен (2006) , с. 162.
- ^ Jump up to: а б с Сетрайт, LJK (1976). Дизайнеры . Чикаго: Издательство Фоллетт. п. 107. ИСБН 0-695-80584-3 .
- ^ Jump up to: а б Людвигсен, Колин Чепмен (2010) , стр. 116, 119–123.
- ^ Людвигсен, Колин Чепмен (2010) , стр. 116, 123.
- ^ Jump up to: а б Людвигсен, Колин Чепмен (2010) , стр. 117.
- ^ Людвигсен, Колин Чепмен (2010) , стр. 123–124.
- ^ Людвигсен, Колин Чепмен (2010) , стр. 123–124, 127.
- ^ Людвигсен, Колин Чепмен (2010) , стр. 204.
- ^ Jump up to: а б Сетрайт, Дизайнеры (1976) , стр. 110–111.
- ^ Jump up to: а б Людвигсен, Колин Чепмен (2010) , стр. 118,123.
- ^ Хиджес, Дэвид (1997). Лотос: Легенда . Паррагон. п. 27 . ISBN 0-7525-2074-1 .
- ^ Людвигсен, Колин Чепмен (2010) , стр. 167.
- ^ Хиджес (1997) , стр. 8, 30.
- ^ Людвигсен, Колин Чепмен (2010) , стр. 128.
- ^ «Подвеска и шасси Fiat 500X» . Фиат 500 США . 11 июня 2015 г.
- ^ Дэвид Зац (июнь 2015 г.). «Fiat 500X 2016 года: маленький кроссовер в стиле 500» . Аллпар .
- ^ [ мертвая ссылка ] http://www.fiatpress.com/download/2014/FIAT/schede-tecniche/141110_Fiat_Fiat-500X_ENG.pdf Архивировано 9 июня 2016 г. в Wayback Machine.