FutóművekFutóművek Összeállította: Dr. Varga Zoltán Széchenyi István Egyetem Közúti és Vasúti Járművek Tanszék Segédlet a Járműszerkezetek II. tantárgyhoz

Futómű

Jármű mozgatásának, mozgásának biztosítása: kívánt pályán, kívánt sebességgel Kerék: gumiabroncs, kérékpánt-keréktárcsa, kerék csapágyazás Kerék felfüggesztés Rugózás Lengéscsillapítás Kerekek hajtása Kerekek fékezése A jármű kormányzása

A járműre ható erők haladásnál

A járműre ható erők fékezésnél

Jármű forgó mozgások

Jármű egyenes vonalú mozgások

Erők és nyomatékok a felfüggesztéseknél

Kerékfelfüggesztés A kerekek helyzetét, mozgás állapotát határozza meg az úthoz és a járműhöz képest. Biztosítja a kerékre ható igénybevételek (erők és nyomatékok) felvételét úgy, hogy a mozgásállapot megfelelő legyen Kerék csapágy ház Rugó Kar, rúd, tartó Szilent blokk Gömbcsukló Torony csapágy Lengéscsillapító Aktuátorok (aktív kerékfelfüggesztés)

Merev tengely

Kapcsolt kerékfelfüggesztés

Futómű McPherson felfüggesztéssel

Az ábra azt mutatja, hogy amennyivel csökken a belső kerék függőleges terhelése ugyanannyival növekszik a külső kerék terhelése. A kerék függőleges terhelése és az általa felvehető oldalerő közt viszont nem lineáris, hanem degresszív az összefüggés. Például ha a külső kerék függőleges terhelése kétszeresére nő, akkor az általa felvehető oldalerő nem kétszeresére, hanem másfélszeresére növekszik. Vagyis az átterhelődés következtében oldalerő vesztesség lép fel, ami a jármű kanyarodás stabilitását csökkenti. Tehát a felépítmény oldalbillenése kedvezőtlen jelenség, azt mérsékelni kell.

Two Definitions SAE : a point in the transverse plane through any pair of wheels at which a transverse force may be applied to the sprung mass without causing it to roll Kinematics : the roll centre is the point about which the body can roll without any lateral movement at either of the wheel contact areas Figure from Smith,2002 Momentán centrum

Az első és a hátsó futómű billenési momentán centrumát összekötve kapjuk a jármű billenési momentán tengelyét. A momentán tengely helyzete lehet: előre lejt, az első futómű billenési merevsége kisebb, mint a hátsó; hátrafelé lejt, az első futómű billenési merevsége nagyobb, mint a hátsóé; vízszintes, a futóművek billenési merevsége azonos. Az első és hátsó futómű oldalbillenési merevségének aránya befolyásolja a jármű sajátkormányzási tulajdonágainak változását az oldalgyorsulás függvényében. Ha a billenési momentán tengely előre lejt, akkor a jármű sajátkormányzása az alulkormányzottság felé változik, ha hátrafelé lejt a változás a túlkormányzottság felé mutat. A momentán centrum meghatározható szerkesztéssel és számítással. A szerkesztés lényege, hogy először meghatározzuk a kerék talppontjának mozgásirányát a felépítmény billenése közben, majd a mozgásirányra merőleges egyenest húzva az kimetszi a futómű függőleges szimmetria tengelyén a momentán centrumot.

Mac Pherson futómű Earle S. MacPhersonEarle S. MacPherson developed the design of the strut in 1949 Forrás: Wikipedia Although it is a popular choice, due to its simplicity and low manufacturing cost, the design has a few disadvantages in the quality of ride and the handling of the car. Geometric analysis shows it cannot allow vertical movement of the wheel without some degree of either camber angle change, sideways movement, or both. It is not generally considered to give as good handling as a double wishbone or multi-link suspension, because it allows the engineers less freedom to choose camber change and roll center.camber angledouble wishbonemulti-link Another drawback is that it tends to transmit noise and vibration from the road directly into the body shell, giving higher noise levels and a "harsh" feeling to the ride compared with double wishbones [], requiring manufacturers to add extra noise reduction or cancellation and isolation mechanisms.

Mac Pherson futómű How Macpherson strut works. ✔ HowMachineWorks.com · HowMachineWorks.com

Mac Pherson futómű

Kettős keresztlengőkaros futómű

Hossz és keresztlengőkaros futómű

Hossz és keresztlengőkaros haszonjármű futómű

Kettős keresztlengőkaros futómű

Több lengőkaros futómű

Mehrlenkerachse eines Mitsubishi Galant EA0 mit drei Einzel- und einem Dreiecksquerlenker, der an zwei Punkten an der Karosserie gelagert ist. Pink: Achsschenkel Gelb: Dreieckslenker Rot, grün, blau: übrige Einzellenker.Mitsubishi Galant EA0 Forrás: Wikipedia

Több lengőkaros futómű The multi link suspension is seen as the best independent system for a production car because it offers the best compromises between handling and space efficiency and comfort and handling. Moreover, because such a suspension allows a vehicle to flex more, it's also a very good solution for off road driving. The multi link is also advantageous for the designer who can alter one parameter in the suspension without influencing the entire assembly. This is a major difference compared to a double wishbone suspension. As with all good things, the multi-link system is costly and complex to design and manufacture. In fact, the suspension's geometry needs to be checked with design analysis software.

Több lengőkaros futómű

Rugók Dr. Lévai Zoltán

Rugók

Parabolic Springs The Parabolic spring is the modern version of the leaf spring. It is normally a single leaf with a thicker center tapering out to the ends in a parabolic curve. The advantages of this spring is that there is no inter leaf friction, they weigh a little less than standard leaf springs and are not as stiff as leaf springs so gives a much smoother ride. Disadvantages are that they tend to take a lot of room up under the trailer so this can limit how low the deck height will be and the single leaf version has a lower load capacity compared to standard leaf springs. Multi parabolic springs are available and these are setup with spacers between each leaf to prevent contact due to the shape of the leaves. These will take more weight but again add more to the underside of the trailer raising the deck height considerably.

Torziós rugó Tekercs rugó Laprugó

Rugók

Légrugók Gördülőmembrános légrugó diagram

Gördülőmembrános légrugó

Kanyarstabilizátor A stabilizátor nélküli független felfüggesztés (C) esetén ugyanekkora kanyarban (ugyanakkora F c erő esetén) nem lehet megakadályozni a felborulást, mivel a kocsitest billenése miatt a jármű tömegközéppontja jelentősen elmozdul kifelé, s az F eredő erő a keréken kívül döfi az úttestet. A középső rajz (B) a stabilizátor hatását mutatja. A kocsitest jobb oldala itt is lebillen, a jobb oldali rugó kicsit összenyomódik, s ezzel a torziós stabilizátoron csavar egyet. Ez a csavaró nyomaték természetesen eljut a bal oldali lengőkarig, s igyekszik ott is csökkenteni a kerék és a kocsitest közötti távolságot, aminek az eredményeként a kocsitest bal oldala nem tud annyira felemelkedni, mint a stabilizátor nélküli (C) független kerékfelfüggesztés esetében. Az eredmény: a kocsitest csak kicsit dől meg, az F erő döféspontja ugyan kijjebb megy, de még a határon belül marad. Erősebb stabilizátor esetén még kisebb a kocsitest billenése, még kisebb a felborulási veszély. a jármű viszonylag lassan halad, a bal oldali kerék felemelkedése nem túl gyors. Merev felfüggesztés esetén (A) a kocsitest a buckára való felfutáskor együtt ferdül a merev kerettel, ami nem kellemes a kocsiban utazóknak. Független kerékfelfüggesztés esetén (C) a kocsitest csak kicsit dől meg, mert a bal oldali kerék közeledése a kocsitesthez nem befolyásolja a jobb oldali kerék és a kocsitest közötti távolságot (természetesen, ha a kerék tartósan halad a megemelt szinten, akkor az összenyomódott bal oldali hordrugó egy idő múlva visszanyeri eredeti hosszát, s a járműtest ugyanolyan ferde lesz, mint az előző esetben). Más a helyzet, ha stabilizátor köti össze a két kereket (B): a bal oldali kerék felemelkedése (a kocsitesthez való közeledése) maga után vonja a jobb oldali kerék és a felette lévő kocsitest közötti távolság bizonyos - a stabilizátor erősségétől függő - csökkenését. Ez a kocsitest jobb oldalának süllyedését, azaz a kocsitest bizonyos mértékű megdőlését jelenti. A megdőlés annál nagyobb - annál kellemetlenebb a kocsiban utazóknak - minél erősebb a stabilizátor, minél inkább hasonlít a merev (A) kerethez. Forrás: Dr. Lévai Zoltán BME

Kanyarstabilizátor Forrás: Dr. Lévai Zoltán BME Nem csak kellemetlen, de veszélyes lehet a stabilizátor, ha a buckára való felfutás nagy sebességgel történik. Ilyenkor nem hanyagolható el a kocsitest tömege és tehetetlenségi nyomatéka, illetve a kocsitest nagy tömege és a futómű viszonylag kis tömege közötti nagy különbség Mereven kapcsolt felfüggesztés esetén (A) a teljes futómű önmagával párhuzamosan felemelkedik, a jobb oldali kerék elválik a talajtól. A bal oldali kerék terhelése az eredeti G/2-ről ugrásszerűen kétszeresénél is nagyobbra nő! Egyrészt egyedül viseli a G súlyerőt, másrészt a buckától kapott "ütést", az F a gyorsító erőt, ami első pillanatban a két kerék tömegerejét győzi le. A hordrugók a gyorsító erő miatt összenyomódnak (mindkettő egyformán). A gyorsító erő reakcióereje az a -F a tömegtehetetlenségi erő, aminek a legyőzése után a kocsitest "megdobódik". Független kerékfelfüggesztés esetén (C) a az F a gyorsító erőnek csak egy kereket kell "megdobnia", ezért fele akkora, mint az előző esetben, s teljes egészében a baloldali rugón keresztül adódik át a kocsitestre. A jobb oldali kerék terhelése nem változik, a jármű stabilitása nem romlik. Közepes erősségű (!) stabilizátor esetében (B) a gyorsító erő szintén a bal oldali rugón keresztül adódik át a kocsitestre. A bal oldali rugó összenyomódása miatt a j szöggel elcsavarodó stabilizátor által átvitt F j erő emelni akarja a jobb oldali kereket. Esetünkben ez az emelő erő pont a súlyerő felével (a rugó erejével) egyenlő, azaz a stabilizátor "nem engedi", hogy a rugó a talajhoz nyomja a kereket. A kerék ugyan érintkezik a talajjal, de közöttük nincs erő. Ami persze azt is jelenti, hogy ott - normálerő híján - sem vonóerő, sem tapadás sincs! Közepesről eltérő erősségű stabilizátor esetében a jelenség eltolódik az A, illetve a C eset irányába (a jobb oldali kerék kicsit megemelkedik, ill. marad egy kis kerékterhelés). Látható tehát, hogy minél erősebb a stabilizátor, annál inkább romlik a jármű stabilitása: csökken, vagy megszűnik a kerék tapadása az útfelülethez, aminek a következménye hajtott kerék esetén a kerék felpörgése, kormányzott kerék esetében a kormányozhatatlanság, hajtott kormányzott kerék esetén mindkét jelenség. Vagyis szükség van stabilizátorra, de óvatosan kell méretezni (kompromisszum).

Kanyarstabilizátor

OVERSTEER UNDERSTEER Oversteering is prefered only by a few rally drivers, rest of them sticks to a light understeering and obtains the oversteering needed in some situations by such channels of steering like the drive and braking. Even F1 bolides are set up for slight understeering to have a reserve of grip in rear wheels in the critical moment of exiting the corner.

Gumirugók Szilentblok Hordrugó Ütköző: rugó, lengéscsilapító Fődarab tartó Alváz keret tartó

szilentblokk

Szilentblokk Lengőkar-váz Panhard rúd Stabilizátor-váz Stabilizátor-lengőkar Lengéscsillapító bekötés Fődarab felfüggesztés Laprugó szem

Kétcsöves lengéscsillapító

Egycsöves lengéscsillapító

Lengéscsillapító

Függesztő gömbcsukló

Függesztő gömbcsuklók

Gömbcsuklók: függesztő és kormány

Gömbcsukló és kar beépítés

Kettős keresztlengőkaros futómű