MULTILINK FELFÜGGESZTÉS. MULTILINK Elől és hátul is alkalmazható felfüggesztés a multilink, vagyis magyarosabban a többlengőkaros szisztéma. Konkrét megkötés.

Az előadások a következő témára: "MULTILINK FELFÜGGESZTÉS. MULTILINK Elől és hátul is alkalmazható felfüggesztés a multilink, vagyis magyarosabban a többlengőkaros szisztéma. Konkrét megkötés."— Előadás másolata:

1 MULTILINK FELFÜGGESZTÉS

2 MULTILINK Elől és hátul is alkalmazható felfüggesztés a multilink, vagyis magyarosabban a többlengőkaros szisztéma. Konkrét megkötés nem igazán létezik ennél a típusnál, a lényeg egyszerűnek tűnik, ám megtervezni csöppet sem az: a lengőkarokat úgy kell elhelyezni, hogy azok mozgásának során – azaz a berugózások alkalmával – a futómű-paraméterek a lehető legmegfelelőbben változzanak, a tervező elképzelése szerint. Éppen ezért eme típust nevezhetjük talán a legigényesebbnek, még ha rendkívül sok befektetést is igényel megalkotása, illetve helytakarékosnak sem nevezhető.

3 MULTILINK A multilink futómű további előnye hátsó beépítés esetén, hogy a rudak bizonyos elrendezésével elérhető egy kisfokú „önkormányzás”. Ez azt jelenti, hogy kanyarban – akár elmozdulás (berugózás), akár erő (fellépő oldalerő) hatására – a kerékagy minimálisan, de el tud fordulni a kívánt irányba. Ezzel a módszerrel könnyen beállítható a farrész kanyarbeli viselkedése, hogy adott esetben picit kifelé induljon az autó hátulja (túlkormányzottság) vagy az első kerekekkel azonos irányba fordulva inkább az alulkormányzottság esete álljon fenn.

4 MULTILINK MERCEDES MÓDRA

5 Íme, a ma leg­ál­ta­lá­no­sabb kialakítás, egy kicsit megbolondítva: elöl se­géd­vá­zas McPherson, há­tul csa­tolt lengőkarok, de a kis képen jól látszik a trükk: a gólyalábak kormányzáskor (a hagyományos McPherson-sémától eltérően) nem fordulnak, a kerékagyak tőlük függetlenül mozdulnak el, azaz felülre, ahol a lábak a karosszériára támaszkodnak, nem kellenek toronycsapágyak. Így egyszerűbb a szerkezet, s a rugózás és a kormányzás elemeit is sikerült teljesen szétválasztani. A neve: pszeudo-McPherson. Jól látható a kétoldali lengőkarokat összekötő, és így a kanyarodási oldaldőlést csökkentő kanyarstabilizátor-rúd. Ez utóbbit újabban a gólyalábakhoz is hozzákapcsolják, így hatékonyabb. Hátul egyszerűbb a kép: két hosszlengőkar egy csatolórúddal Jelmagyarázat: 1: Kerékagy, 2: Kerékagytartó (ebben fordulhat el a kerékagy kormányzáskor), 3: Lengőkar

6 „KUTYACSONT” A gyártók inkább közép- és felsőkategóriás járművekbe építik be; finomsága miatt a számos szilent és "kutyacsont" (kisebb lengőrudak) akár 100.000 km- en belüli elhasználódása sem ritka eset - egy időben főként az Audinál jelentkezett ez a probléma –, azonban ebben a kategóriában talán belefér a gyakoribb karbantartás, főleg a jobb kanyarstabilitás és a finomabb viselkedés mellett. Az alkatrész a következő autótípusokba passzol: Audi A2 (8Z) 2000-től, BMW E46 kivéve M3, Skoda Fabia (6Y) 2001- től, Seat Cordoba (6L) 2002-től, Ibiza (6L) 2002-től, VW Fox (9N) 2001-től, VW Polo (9N) 2001-től

7 „KUTYACSONT” Az alkatrész a következő autótípusokba passzol: Audi A3 (8L) kivéve Quattro, Seat Leon (1M) 1999-től, Seat Toledo (1M), Skoda Octavia (1U) 1997-től, VW Bora, VW Golf 4, VW New Beetle Ez a stabilizáló rúd rögzítő rövidebb mint a gyári, így ha az állítható futóművet nem a legmagasabb pozícióban, hanem lejjebb tekerve használják, elengedhetetlen a cseréje. Ezzel a “kutyacsonttal” nem fog összefeszülni, így nem sérül sem az állítható futómű, sem a stabilizátor a túlzott feszítéstől.

8 MOMENTÁN CENTRUM A futóművek geometriájának vizsgálatában az 1-es Golf GTI megjelenése mérföldkő volt. Az említett típusnál ugyanis – az orrmotor és a fronthajtás ellenére – bizonyos sebesség felett túlkormányzottság volt tapasztalható, a felépítés jellegéből vélt orrtolás helyett. A megoldásra hamar rá is leltek az illetékesek, mégpedig a momentán centrum, más nevén a billenési középpont felfedezésével.

9 MOMENTÁN CENTRUM Minden egyes futómű rendelkezik egy ilyen momentán centrummal, az első és hátsó momentán centrumok összekötésével pedig megkapjuk a momentán tengelyt, ami rendkívül sokat elárul az autó dinamikájáról, viselkedéséről. A lényeg viszont az amennyiben az első felfüggesztés momentán centrumának magassága nagyobb, mint a hátsóé, túlkormányzottságra, ellenkező esetben pedig alulkormányzottságra lehet számítani a motor és a hajtás felépítésétől jóformán függetlenül.

10 MOMENTÁN CENTRUM Az első és a hátsó futómű billenési momentán centrumát összekötve kapjuk a jármű billenési momentán tengelyét.

11 MOMENTÁN CENTRUM 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.

12 MOMENTÁN CENTRUM McPherson futómű momentán centruma

13 MOMENTÁN CENTRUM Négy-lengőrudas merevtengelyes futómű momentán centruma

14 VISSZA A MULTILINKHEZ A multilink futóművek elnevezés arra utal, hogy valamely felfüggesztő elemből több van, mint amennyi a kerék mozgásának megfelelő szabadságfokú szabályzásához szükséges. A tengelycsonk egyik nyúlványhoz elegendő egy gömbcsuklóval csatlakoztatni egy felfüggesztő lengőkart, de ha ott két csuklót találunk, akkor a tengelycsonk elfordulásakor a tényleges forgáspont a két csuklóponton kívüli momentán centrum formájában szerkeszthető meg. Az ilyen futómű jogosan kapta az elnevezést: dupla csuklós (DGP: dual gelenk princip) futómű. Ha a felfüggesztő rudakból a szükségesnél több található, akkor többrudas (Mehrlenker, Raumlenker) futóműről beszélünk.

15 DUPLACSUKLÓS FUTÓMŰVEK Az első duplacsuklós futóművek a BMW 5 típusú gépkocsikon jelentek meg az 1980-as évek elején. A konstrukció a McPherson típusú futómű továbbfejlesztésével, korszerűsítésével alakult ki. A tengelycsonk függőleges megvezetését továbbra is a lengéscsillapító végzi, viszont az alsó csonknyúlványon két gömbcsukló található, melyekhez egy-egy alumíniumból készült lengőrúd csatlakozik. Első futóműről lévén szó, meg kell határozni az elkormányzási tengelyt. A tengely felső pontját a támcsapágy deformációs középpontja adja, míg az alsó pontja momentán centrum formában határozható meg.

16 DUPLACSUKLÓS FUTÓMŰVEK A két rúd pozíciójának ismeretében ez a momentán centrum meghatározható. Így az elkormányzási tengely virtuális és momentán tengelyként jelentkezik, aminek kerékdőlése és az útfelülettel adódó döféspontja lényegesen eltér a hagyományos egycsuklós változatoktól. A csapterpesztési szög jóval nagyobb lesz, döféspont a kerék talppontján kívülre kerül, ami negatív elkormányzási sugarat eredményez. Ezek a geometriai változások javítják a jármű iránytartásának menetstabilitását. A momentán centrum pozícióját a lengőrudak helyzete határozza meg, amely függ a kerekek elkormányzási szögétől, a ki-berugózástól és a kerekekre ható hossz- és keresztirányú erőktől. Mindezek együttesen szabályozzák a kormányzási csapgeometriát, tehát az önszabályzás elmozdulás és erő alapú, integrált szabályzás.

17 DUPLACSUKLÓS FUTÓMŰVEK Duplacsuklós futóművek alsó csuklópont vándorlása elkormányzás hatására.

18 DUPLACSUKLÓS FUTÓMŰVEK 1 - stabilizátor kapcsoló rúd; 2 - hátsó kereszt lengőrúd; 3 - stabilizátor; 4 - kormánygép; 5 - rugós tag; 6 - futómű test; 7 - középső összekötő rúd; 8 - első kereszt lengőrúd BMW 5 integrált szabályzású első futóműve.

19 DUPLACSUKLÓS FUTÓMŰVEK BMW 5 duplacsuklós első futóműve

20 DUPLACSUKLÓS FUTÓMŰVEK A korszerű intelligens futóművek elmozdulás és erő hatására egyaránt változtatják a jármű stabilitására leginkább kiható paramétereket. Az erőszabályozást elasztóméterek végzik, ezek általában nagytérfogatú önbeálló gumiágyazások, de már megjelentek az acélrugóval kombinált elasztóméterek (ld. Ford Focus C-MAX, vagy a VW Golf VII hátsó futóműve).

21 DUPLACSUKLÓS FUTÓMŰVEK A Mercedes C240 típusú gépjármű DGP első futóművének felfüggesztése azonos szerkezetű a BMW-kel. A Mercedes CL gépkocsinál a tengelycsonk megvezetése nem a lengéscsillapítóval, hanem háromszög alakú keresztlengőkarral történik. Mercedes C240 típusú gépkocsi duplacsuklós McPherson futóműve Mercedes CL típusú gépkocsi duplacsuklós háromszög lengőkaros futóműve

22 DUPLACSUKLÓS FUTÓMŰVEK A DGP futóművek csúcstípusát az Audi 4, 6, 8 járművek első futóművei képviselik. Ezeknél a tengelycsonk felnyúlik a gumiabroncshoz, és a megvezetésére két alumíniumból készült rúd szolgál. Ezeknél a futóműveknél a csapgeometria mind a négy összetevője (csapterpesztés, csaphátradőlés, elkormányzási sugár, utánfutás) integrált módon önszabályozott. Hasonló szerkezetű a Lancia Thesis duplacsuklós első futóműve.

23 TÖBBLENGŐRUDAS FUTÓMŰVEK A többlengőkaros futóművek első típusát Zomotor Ádám magyar mérnök tervezte 1981-ben, melyet napjainkban is kisebb szerkezeti módosításokkal gyártanak. A felfüggesztés rendszerét áttekintve joggal lehet multilink, mehrlenker vagy raumlenker futóműnek nevezni.

24 TÖBBLENGŐRUDAS FUTÓMŰVEK A hátsó futómű tengelycsonkján a szokásos három helyett öt tengelycsonk nyúlvány található, a hozzájuk csatlakozó lengőrudak nagytérfogatú gumiszilentblokkok révén kapcsolódnak a jármű hátsó segédvázához. Az öt lengőrúd alaphelyzetben a tengelycsonk öt szabadságfokával szemben kényszert képez, de a kerékre ható erők és a kerék ki-, berugózása következtében a tengelycsonk különbözőképpen elmozdul és a futómű paraméterek változását idézi elő. Dinamikusan változik a kerékdőlés, a kerékösszetartás, az elkormányzási tengely pozíciója, miközben a futómű nyomtávja alig változik. A felépítmény billenési momentán centruma magasan helyezkedik el. Ez a futómű indokoltan nevezhető interaktívan szabályozott rendszerűnek (IDS).

25 TÖBBLENGŐRUDAS FUTÓMŰVEK Zomotor Ádám féle multilink futómű

26 TÖBBLENGŐRUDAS FUTÓMŰVEK BMW 5. széria integrált hátsó futómű A multilink futómű továbbfejlesztett típusa a BMW 5. széria integrált hátsó futóműve. Ezen két új elem is megjelent: a szabad csuklós kétrészes lengőrúd és az elasztikus szabályozó rúd. Ezek hatására a futómű már kis oldal és hosszirányú erők és kis oldalbillenés esetén is önszabályozással változtatja a paramétereket. Ez különösen előnyös az aktív felépítmény szabályozó rendszerrel (ABC) felszerelt járműveknél, amelyeknél a felépítmény szinte nem végez billenő és bólintó mozgást.

27 TÖBBLENGŐRUDAS FUTÓMŰVEK A Weissach-típusú futómű továbbfejlesztésével a közép- és felsőközép- kategóriás gépjárművek jellemző és egyre inkább használatos multilink futóműve alakult ki. Ha szerkezeti jellemzői alapján kívánjuk megnevezni, akkor a háromszögtrapéz keresztlengőkaros futómű elnevezés mintájára egy hosszlengőkaros három keresztrudas futóműként azonosíthatjuk. Ennél a futóműnél a tengelycsonk a hosszirányú lengőkarhoz mereven csatlakozik, az alsó és felső csonknyúlványhoz kapcsolódik a két keresztrúd. Így épül fel az eredeti Weissach futómű. Lényeges változást hozott egy harmadik keresztirányú lengőrúd beszerelése, amelyik a kerék ki-berugózásakor egy a függőlegeshez közeli tengely körül elforgatja a tengelycsonkot, vagyis változtatja a kerékösszetartást, ezáltal a hátsó kerekek kormányzását valósítja meg, méghozzá elmozdulás-szabályzás alapján.

28 TÖBBLENGŐRUDAS FUTÓMŰVEK A tengelycsonk elfordításához a hosszirányú lengőkar működését elasztikussá kell kialakítani. Ez elérhető a hosszlengőkar gumiágyazású csuklójának olyan kialakításával, amelyik a nagyobb térfogata révén az y tengely irányú elmozdulást lehetővé teszi. Ilyen kialakítású a Golf V és a Honda Civic gépkocsik hátsó futóműve.

29 TÖBBLENGŐRUDAS FUTÓMŰVEK A Ford Focus, majd a Golf VII járműveknél a lengőkar nagytérfogatú gumiágyazása mellett a lengőkar laprugó-szerű kialakításával megnövelték a tengelycsonk elkormányzási tartományát.

30 A FUTÓMŰVEK FEJLESZTÉSÉNEK ÁLTALÁNOS KÉRDÉSEI Napjainkban korszerű futóművek alatt azokat a konstrukciókat értjük, amelyek képesek valamilyen szinten a vezetőre, a járműre és a környezetére vonatkozó információkat érzékelni és értékelni, és ennek folyományaként jellemző paramétereit úgy változtatni, hogy növekedjen a jármű stabilitása, mozgási dinamikája, üzemeltetési paraméterei. A futómű fejlesztés tartalma és iránya mindezekből következik: a reagálás szintjének, vagyis az intelligenciájának kiterjesztése, növelése. Az intelligens futóművek elnevezésére a szakirodalomban leggyakrabban két változatot találunk: IDS - Intelligent Driving System ISS – Intelligent Steering System A két megjelölés használata leginkább divat kérdése, a konkrét tartalmat az adott futómű funkciójának és szerkezeti kialakításának elemzése alapján lehet megjelölni.

31 A FUTÓMŰVEK FEJLESZTÉSÉNEK ÁLTALÁNOS KÉRDÉSEI Általánosságban egy futóművet csak akkor minősíthetünk IDS vagy ISS jelzővel, ha annak a legjellemzőbb kinematikai vagy dinamikai paraméterei változnak a jármű menetbiztonságának vagy utazási kényelmének követelményei szerint. Egy – egy korszerű futómű elnevezésére vagy minősítésére általában két vagy több hárombetűs kódot használnak. A második és a többi kód megjelöli azt a részrendszert, amelyre az intelligens vagy más elnevezéssel az interaktív szabályozás irányul. Például: IDS – intelligens futóművet jelöl, IDS ABC – intelligens futómű, amelyik aktív felépítmény szabályozással (Active Body Control) rendelkezik, IDS ABC CDC – intelligens futómű, mely folyamatos lengéscsillapító szabályozással (Continous Damping Control) valósítja meg a felépítmény aktív szabályozását, IDS ABC CDC ASS – intelligens futómű, amely folyamatos lengéscsillapító szabályozással befolyásolja a felépítmény relatív mozgását ás additív kormányrendszerrel (Additív Steering System) rendelkezik.

32 A FUTÓMŰVEK FEJLESZTÉSÉNEK ÁLTALÁNOS KÉRDÉSEI A futóművek fejlesztésekor a különböző műszaki követelmények mellett gazdasági és jogi követelmények, és előírások elemzése és betartása is alapvető, meghatározó szempont. Ezt felismerve az ENSZ már az ötvenes évek elején létrehozott egy olyan nemzetközi szervezetet, amelyik a közúti közlekedés biztonságára kiható műszaki követelményeket világszinten koordinálja, és állásfoglalásaival, ajánlásaival, szabványaival irányítja. Ezek ECE TRANS, ENSZ EGB dokumentumokban jelennek meg.

33 A FUTÓMŰVEK FEJLESZTÉSÉNEK ÁLTALÁNOS KÉRDÉSEI A közúti járművek intelligens minősítése, szabályozása a blokkolásgátló rendszerrel kezdődött, mely 1979-ben kapott hivatalos, világszintű minősítést. Az elmúlt három évtizedben az intelligens rendszerek számos típusát fejlesztették ki, ezek különbözőképpen járultak hozzá a közúti járművek menetbiztonságának, utazási kényelmének jelentős javításához.

34 A FUTÓMŰVEK FEJLESZTÉSÉNEK ÁLTALÁNOS KÉRDÉSEI A futóművek intelligens vagy interaktív szabályozása a lengéscsillapítók szabályozásával kezdődött, majd kiterjedt az egész rugózási rendszerre is. Ma már szériatermék az intelligens felfüggesztésnek az önszabályozott konstrukciói. A kutatási programok már megjelentek az intelligens kerék fejlesztésében is. Az intelligens kerékfelfüggesztés és rugózás különböző szerkezeti variációit. A feltüntetett megoldások között vannak már sorozatban gyártott, nemzetközileg jóváhagyott rendszerek és még csak kísérleti jellegű prototípusok.

35 KódFunkció leírásaJóváhagyás éve ABS ( Antiblockier system, Antilock Braking System ) a fékezett kerék megcsúszását megakadályozó rendszer 1979 ASR ( Antriebsschlupfregelung ) a hajtott kerék kipörgését szabályozó rendszer1986 ESP ( Elektronishes Stabilitätsprogram, Elektronic Stability Program ) a jármű menetstabilitását szabályozó program 1995 BA ( Bremsassistent ) fékasszisztens, mely vészfékezéskor növeli a fékerőt1996 EPS ( Electrical Power Steering ) elektromechanikus kormányzás1996 EAS ( Elektronische Luftfeder, Electronical Airbag System ) elektronikus légrugózás1998 ACC ( Adaptive Cruise Control ) útsáv követő rendszer1999 ABC ( Active Body Control ) aktív felépítmény szabályozás1999 EHB ( Elektrohydraulische Bremse ) elektrohidraulikus fék2001 CDC ( Continuous Damping Control ) folyamatos szabályozású lengéscsillapítás2002 AFS ( Active Front Steering ) aktív első kerék kormányzás2003 DDC ( Dynamic Drive Control ) dinamikus hajtás szabályozás2003 BBW ( Brake by wire ) elektromos vezetéken keresztül működtetett fékezés? SBW ( Steer by wire ) elektromos vezetéken át működtetett kormányzás? ACA ( Anti Collision Avoidance ) ütközést megakadályozó rendszer? APS ( Automatic Parking System ) autómatikus parkoló rendszer? SGC ( Stop and go control ) megállás és elindulás közbeni motorvezérlő rendszer? Megjegyzés: ? – még nincs jóváhagyva A legismertebb intelligens szabályozások jelölései, elnevezései, tartalma és a nemzetközi jóváhagyásának éve.

36 A FUTÓMŰVEK FEJLESZTÉSÉNEK ÁLTALÁNOS KÉRDÉSEI Intelligens futómű szabályozások.

37 INTELLIGENS FELFÜGGESZTÉS Az intelligens felfüggesztések a kerékgeometria azon paramétereinek szabályozását célozzák, amelyek alapvetően befolyásolják a jármű menetstabilitását. Ezek a következők: kerékdőlés, kerékösszetartás, keréktalppont keresztirányú mozgása.

38 INTELLIGENS FELFÜGGESZTÉS Ezek szabályozási célfüggvényeit a rendszer referencia jelének függvényében határozzák meg az adott futóművekre. A referencia jel lehet: a kerék felépítményhez viszonyított ki – berugózása, a járműre ható oldalgyorsulás, a fékerő, a vonóerő, a kormánykerék elfordítási szöge, a felépítmény oldalbillenési szöge, a felépítmény bólintó mozgási szöge, a jármű függőleges tengely körüli szöglengése. A felfüggesztés szabályozás, vagyis a meghatározott célfüggvény szerinti kerékmozgatás történhet számítógéppel irányított külső energia bevezetésével vagy önszabályozással.

39 FELFÜGGESZTÉS ÖNSZABÁLYOZÁSSAL Az önszabályozású felfüggesztés nem igényel külső energiát a kerékgeometria célfüggvény szerinti változtatásához. A konstrukció olyan felépítésű, amely saját maga képezi a referencia jel szenzorjait és a végrehajtás szerveit (aktuátorait). Valójában ezeknél az önszabályozott rendszereknél a szoftver benne van a hardverben. A referencia jel lehet: a kerék ki – berugózása, oldalirányú erő, fékerő, vonóerő.

40 FELFÜGGESZTÉS ÖNSZABÁLYOZÁSSAL Az aktuátorok szerepét a megfelelő hosszúságú és beépítési szögű lengő rudak és lengőkarok, valamint a nagy térfogatú gumiágyazások (elasztométerek) töltik be. Az önszabályozott felfüggesztések lehetnek: elmozdulás szabályozása; erőszabályozású; integrált szabályozású

41 ELMOZDULÁS SZABÁLYOZÁS A rövid felső lengőkar befelé és hátrafelé lejt, ennek következtében a kerék ki- berugózásakor változtatja a kerékdőlést, a csapterpesztést és a csaphátradőlést. Mindezek következtében a kerékdőlés a jármű oldalgyorsulásától függő kerékmozgás függvényében változik. Kis járműsebességnél parkolás közben a kerékdőlés nem változik. A kocsitest dőlését szabályzó (ABC) rendszer az intelligens háromszög-trapéz keresztlengőkaros futóműveknél csökkenti az önszabályozás intervallumát.

42 ELMOZDULÁS SZABÁLYOZÁS Alfa Romeo 156 első futóműve.

43 ERŐSZABÁLYOZÁS A csatolt hosszlengőkaros hátsó futóműveknél alkalmazott aszimmetrikus nagytérfogatú gumiágyazás következtében a kanyarodás közben fellépő oldalerő hatására az egész futómű a függőleges tengely körül elfordul, ezáltal változik a kerékösszetartási szöge, ami csökkenti a jármű hátsó részének sodródását (kifarolását) vagyis a jármű túlkormányzását. Golf I (bal oldal) és Golf II (jobb oldal) hátsó futóművének rögzítése

44 INTEGRÁLT SZABÁLYOZÁS Honda Accord hátsó felfüggesztés

45 INTEGRÁLT SZABÁLYOZÁS Integrált szabályozás szemléltetése a Honda Accord futóművén

46 INTEGRÁLT SZABÁLYOZÁS Az oldalerő hatására bekövetkező összetartás növekedés megakadályozza a jármű oldalcsúszását, túlkormányzását. A kerék ki-berugózásakor változik a kerékdőlés szöge. Az erő és az elmozdulás alapú önszabályozás kiegészíti egymást. Az integrált szabályozású futóművek nem érzékenyek a felépítmény billenésének csökkentésére, szabályozására. Integrált felfüggesztés szabályozású a BMW 5 hátsó futóműve