Niezależne tylne zawieszenie Jaguara
niezależnego tylnego zawieszenia (IRS) Jaguara była wspólnym elementem wielu produkowanych samochodów Jaguara od 1961 roku, przechodząc przez dwie główne zmiany konfiguracji do 2006 roku i ostatnio używana w Jaguarze XK8 i Astonie Martinie DB7 . Ten artykuł koncentruje się na pierwszej generacji Jaguara IRS, który ugruntował reputację marki dzięki wyrafinowanemu zawieszeniu, łączącemu płynną jazdę z doskonałym trzymaniem się drogi oraz niskim poziomem hałasu, wibracji i szorstkości (NVH). Te dwie generacje nakładają się w czasie, ponieważ były używane zarówno w pełnowymiarowych , jak i sportowych modelach, które były aktualizowane w różnym czasie.
IRS pierwszej generacji (1961–1986)
Rozwój
brytyjskie samochody były stosunkowo rzadko wyposażone w tylne koła z niezależnymi resorami, większość produkowanych samochodów w tamtych czasach korzystała z osi pod napięciem . Niezależne układy zawieszenia mają tę zaletę, że mają mniejszą masę nieresorowaną , co poprawia trzymanie się drogi, a jeśli są odpowiednio zaprojektowane, to umożliwiają utrzymanie kół jezdnych prostopadle do nawierzchni podczas pokonywania zakrętów i w odpowiedzi na nierówną nawierzchnię, jeszcze bardziej poprawiając trzymanie się drogi. Zmniejszenie przenoszenia pionowych falowań nawierzchni drogi na nadwozie pojazdu zapewnia również płynniejszą jazdę.
Opracowanie pierwszego systemu IRS firmy Jaguar zajęło pięć lat. Sedan Mark 2 wyposażony w prototyp IRS wykazał zmniejszenie masy nieresorowanej o 190 funtów (86 kg) w porównaniu z osią na żywo. Jego pierwsze zastosowanie produkcyjne miało miejsce w E-Type od jego wprowadzenia na rynek w 1961 roku. Zespół został wyprodukowany w trzech różnych rozmiarach z różnymi rozstawami kół, aby pasował do różnych modeli. Jaguar IRS pierwszej generacji był nadal aktualizowany i używany do zakończenia produkcji XJS w 1996 roku, chociaż pochodna IRS była nadal używana przez Astona Martina w DB7 do 2004 roku.
IRS jest zbudowany wokół prefabrykowanej stalowej belki poprzecznej , która pozwala na stosunkowo łatwy demontaż z pojazdu jako kompletnego zespołu. Ta cecha sprawiła, że nadaje się do adaptacji jako niestandardowy element w innych pojazdach.
Przegląd
Kompletny zespół tylnego zawieszenia jest osadzony na stalowej belce poprzecznej (pokazanej na schemacie poniżej), która jest przymocowana do nadwozia pojazdu za pomocą czterech gumowych klinów typu V, a także obsługuje mechanizm różnicowy (niebieski) i hamulce wewnętrzne (czerwony ) . Tylne koła są umieszczone poprzecznie za pomocą cięgien górnych i wsporników kół (zielone) oraz cięgien dolnych (cyjan). Łącznik górny to półoś napędowa z przegubem uniwersalnym na każdym końcu. Cięgno dolne obraca się w sąsiedztwie obudowy mechanizmu różnicowego na swoim wewnętrznym końcu i w miejscu, w którym styka się z wspornikiem koła przy odlewie piasty koła (fioletowy) na jego zewnętrznym końcu. Łożyska przegubu na każdym końcu dolnego łącznika są szeroko rozstawione, aby zapewnić maksymalną sztywność wzdłużną. Zawieszenie zapewniają dwa zespoły sprężyn śrubowych i amortyzatorów (żółte) po każdej stronie obudowy mechanizmu różnicowego (w sumie cztery), zespoły sprężyn i amortyzatorów przymocowane do belki poprzecznej u góry i cięgła dolnego u dołu. Łączniki dolne znajdują się na dwóch promieniowych ramionach (patrz zdjęcie powyżej), z których każdy biegnie do przodu od cięgła dolnego do punktu na nadwoziu pojazdu i jest obracany na każdym końcu za pomocą gumowych tulei.
Szczegółowy opis
Trawers
W celu odizolowania kabiny pasażerskiej od hałasu, wibracji i szorstkości (NVH), niezależne tylne zawieszenie zostało zaprojektowane tak, aby można było je przenosić w oddzielnej belce poprzecznej przymocowanej do nadwozia pojazdu za pomocą czterech gumowych klinów. Jedynymi innymi punktami styku z nadwoziem pojazdu (tj. ramionami promieniowymi) są tuleje gumowe z metalowymi tulejami (Metalastik) , dzięki czemu nie ma kontaktu metal-metal między zawieszeniem a nadwoziem pojazdu. Wykonana ze stali belka poprzeczna podtrzymuje mechanizm różnicowy i hamulce wewnętrzne (jeśli są zamontowane).
Mechanizm różnicowy
Mechanizm różnicowy to jednostka Salisbury 4HU lub Dana z hipoidalną spiralną przekładnią stożkową. Zapewnia przełożenie przekładni głównej w zakresie od 2,88:1 do 4,55:1, w zależności od modelu Jaguara. Śruby mocujące mechanizm różnicowy do ramy pomocniczej mają małe otwory w łbach, dzięki czemu można je zabezpieczyć aby zapobiec ich odkręceniu, co w przeciwnym razie byłoby trudne do wykrycia, ponieważ dostęp do nich jest możliwy tylko po wyjęciu całego zespołu zawieszenia z samochodu. Mechanizm różnicowy o ograniczonym poślizgu był standardem w niektórych modelach, a opcjonalny w innych. IRS pierwszej generacji zawsze miał hamulce tarczowe zamontowane na pokładzie, a jednostki hamulcowe znajdowały się bezpośrednio obok mechanizmu różnicowego i hamowały jego wały wyjściowe.
Łącznik górny i wspornik koła
Łącznik górny to półoś o stałej długości , uniwersalnie łączona na każdym końcu. Przeguby uniwersalne pełnią rolę wewnętrznych i zewnętrznych sworzni górnego łącznika, który obraca się, przenosząc napęd z wewnętrznego sworznia na wyjściu mechanizmu różnicowego/hamulca na swój zewnętrzny czop przy wsporniku koła. Nośnik koła ma postać wielowypustowej zwrotnicy (do kół wybijanych ) lub zwrotnicę i tarczę piasty (dla kół z 5 występami). W późniejszych modelach XJS z zewnętrznymi tylnymi hamulcami wspornik koła, tarcze hamulcowe i bęben hamulca postojowego były pojedynczym zespołem ze staliwa. We wszystkich przypadkach wspornik koła porusza się na łożyskach zamontowanych w dużym aluminiowym wsporniku piasty.
Łącznik dolny i wspornik piasty
Każde cięgno dolne jest wykonane ze stalowej rury z dwuzębnym widelcem przyspawanym do każdego końca. Zewnętrzny koniec dolnego łącznika obraca się wokół wałka podparcia, który biegnie wzdłużnie przez spód każdego wspornika piasty. Wewnętrzne mocowanie punktu podparcia przylega do dolnej części obudowy mechanizmu różnicowego. Szeroki rozstaw łożysk sworznia zapewnia sztywność skrętną i przednią i tylną wspornika piasty. Zapobiega to skręcaniu się wspornika piasty względem mechanizmu różnicowego i jest również konieczne, ponieważ przy wałach napędowych działających jako górne wahacze zawieszenia wspornik piasty nie ma innego sposobu przeciwstawiania się ruchom do przodu i do tyłu.
Łożyska i tuleje
W sworzniach górnego i dolnego łącznika zastosowano łożyska wałeczkowe , zmniejszając tarcie w stosunku do łożysk ślizgowych i poprawiając zarówno płynność, jak i szybkość reakcji zawieszenia. Położenie i kształt gumowych klinów klinowych i tulei Metalastik zostały zaprojektowane tak, aby zapewnić wystarczająco sztywne mocowanie zawieszenia dla dobrej kontroli, jednocześnie skutecznie izolując nadwozie od NVH.
Ramiona promienia
Sam dolny łącznik nie jest przeznaczony do przenoszenia normalnych sił przyspieszania i hamowania, dlatego jest umieszczony za pomocą dwóch ramion promieniowych, które biegną do przodu od każdego dolnego łącznika do punktów na (jednolitej konstrukcji) nadwoziu pojazdu, pod tylną kabiną pasażerską. Każde ramię promieniowe mocuje się do swojego dolnego łącznika w punkcie tuż na zewnątrz dolnych mocowań sprężyny i obraca się pionowo wokół swojej śruby mocującej. Śruby mocujące przechodzą przez małą tuleję Metallastik, która składa się z metalowej tulei utrzymywanej w gumowej tulei. Tam, gdzie ramię promienia styka się z nadwoziem pojazdu, jest ono mocowane za pomocą pionowej śruby przechodzącej przez dużą tuleję Metalastic, która jest wciśnięta w przedni koniec ramienia promienia. Pasy zabezpieczające utrzymują ramiona promieniowe w pobliżu karoserii pojazdu w przypadku poluzowania się jednej z przednich śrub mocujących.
W związku z tym, że przednie mocowania wahaczy promieniowych nie znajdują się na osi wewnętrznych czopów wahaczy dolnych, na pierwszy rzut oka wydawałoby się, że swobodny ruch zawieszenia byłby niemożliwy bez wygięcia niektórych elementów lub ściśnięcia tulei elastomerowych wahacza wleczonego nadmiernie. Jednak, jak opisano powyżej, belka poprzeczna jest gumowana do korpusu. Belka poprzeczna i cięgła dolne utrzymują prawidłowy kąt zbieżności jednego koła względem drugiego, jednak ze względu na względne kąty ramion promienia wleczonego, przechyły nadwozia powodują, że cała belka poprzeczna i cięgła dolne obracają się nieznacznie wokół punktów mocowania belki poprzecznej, indukując w ten sposób niewielką ilość pasywne sterowanie tylnymi kołami , co może skutkować znaczną poprawą prowadzenia. Kiedy komponenty Jaguara są ponownie wykorzystywane w innych pojazdach, mechanizm różnicowy jest często sztywno montowany do podwozia, stosowane są różne konfiguracje ramion promieniowych, a efekt pasywnego kierowania tylnym kołem zostaje utracony.
Sprężynowanie i tłumienie
Sprężyny i tłumienie zapewniają cztery sprężyny śrubowe i amortyzatory, które są przymocowane do belki poprzecznej u góry i dolnych łączników u dołu. Zastosowanie dwóch zespołów sprężyn i amortyzatorów z każdej strony jest nietypowe i pozwala na zastosowanie mniejszych sprężyn, zajmujących mniej miejsca i mniej wystających w przestrzeń bagażową. Wyrównuje również obciążenie przenoszone na przód i tył belki poprzecznej
Stabilizator
Niektóre modele były również wyposażone w stabilizator , drążek skrętny mający na celu zmniejszenie przechyłów nadwozia na zakrętach.
Hamulce
Przez pierwsze 32 lata produkcji IRS pierwszej generacji hamulce tarczowe były montowane na wewnętrznych końcach półosi napędowych, aby zminimalizować masę nieresorowaną na zewnętrznych końcach. Hydrauliczne zaciski hamulcowe zostały zamontowane bezpośrednio na mechanizmie różnicowym . Zadbano o to, aby ciepło wytwarzane przez hamulce nie uszkodziło uszczelnień wyjściowych mechanizmu różnicowego, chociaż nigdy nie było to całkowicie skuteczne. Hamulec postojowy wykorzystywał oddzielne mechaniczne zaciski działające na tarcze.
W modelu XJS z lat 1993–1996 hamulce zostały przesunięte do pozycji zewnętrznej. Osiągnięto to za pomocą nośników piast z IRS drugiej generacji, które do tego czasu były już produkowane od siedmiu lat dla XJ6 (XJ40) . Przesunięcie tylnych hamulców na zewnątrz wyeliminowało problem z przenoszeniem ciepła i ułatwiło serwisowanie. Hamulec postojowy wykorzystywał wówczas szczęki hamulcowe wewnątrz bębna hamulcowego pośrodku tarczy.
Oryginalne aplikacje
Następujące samochody Jaguar zostały wyposażone w IRS pierwszej generacji w ramach ich oryginalnej specyfikacji. Druga kolumna wskazuje przybliżony rozstaw kół tylnych pojazdu , w zależności od tego, czy zastosowano wąską, średnią czy szeroką wersję zespołu zawieszenia.
| Model | Ścieżka |
|---|---|
| E-Type 1 i 2 | 50 cali (1270 mm) |
| E-Type 3 | 54 cale (1372 mm) |
| Typ S | 54 cale (1372 mm) |
| 420 | 54 cale (1372 mm) |
| Marek X | 58 cali (1473 mm) |
| 420G | 58 cali (1473 mm) |
| Seria XJ6 i XJ12 1,2,3 | 58 cali (1473 mm) |
| XJS | 58 cali (1473 mm) |
| Daimlera DS420 | 58 cali (1473 mm) |
Inne aplikacje
Ze względu na swoją samodzielną konstrukcję, IRS pierwszej generacji był popularny jako modernizacja innych samochodów, a także wśród hot-rodderów. Został zamontowany jako modyfikacja w wielu innych pojazdach, w tym w następujących:
- Repliki AC Cobry
- Ford Mustang
- MG MGB
- Pantera J.72
- Pantera Lazer
- Pantera De Ville
- Reliant Scimitar
- Toyotę Hilux
- Triumph TR7
IRS drugiej generacji (1986–2006)
Jaguar dokonał kilku fundamentalnych zmian w projekcie IRS dla nowego modelu XJ40 , wprowadzonego na rynek w 1986 roku.
Kształt ramy pomocniczej zmienił się w przybliżony trójkąt, przykręcony do przedniej części mechanizmu różnicowego i przymocowany do samochodu w przybliżeniu w tych samych punktach, co ramiona promienia IRS pierwszej generacji. Tylna część mechanizmu różnicowego była dodatkowo podparta parą drążków łączących mocujących go do konstrukcji tylnej podłogi samochodu. Gumowe tuleje w punktach mocowania zapewniły niezbędny poziom NVH .
Wał napędowy o stałej długości jako górny łącznik zawieszenia pozostał, ale dolny wahacz stał się prefabrykowaną stalową sekcją skrzynkową ze znacznie szerszą podstawą. Umieszczenie przednich i tylnych czopów wahaczy tak daleko od siebie oznaczało, że ramiona promienia mogły zostać (i zostały) wyeliminowane.
Oryginalne bliźniacze sprężyny z każdej strony zostały zastąpione pojedynczą sprężyną i amortyzatorem, które działają na nadwozie samochodu zamiast na tylną ramę pomocniczą. Hamulce zostały przeniesione na zewnętrzne końce wałów napędowych, aby umożliwić lepsze odprowadzanie ciepła i łatwiejszą obsługę. Rezultatem netto było zmniejszenie masy całkowitej, ale masa nieresorowana wzrosła z powodu przeniesienia hamulców z nawiązką, co zrekompensowało zmniejszenie masy sprężyn i amortyzatorów, a izolacja NVH nieznacznie się pogorszyła .
W 1993 roku w późnych modelach XJ40 mocowanie dolnego wahacza do wspornika piasty zostało zmienione na śrubę z mimośrodowym łbem, co umożliwiło regulację zbieżności tylnej osi, która wcześniej nie była możliwa bez zginania ramion.
Oryginalne aplikacje
Następujące samochody Jaguar i Aston Martin zostały wyposażone w IRS drugiej generacji w ramach ich oryginalnej specyfikacji:
Obecny IRS (od 1998 r.)
W celu wprowadzenia na rynek modelu Jaguar S-Type (X200), firma Jaguar , należąca do Forda , opracowała nowy i złożony zespół zawieszenia wielowahaczowego dla platformy Ford DEW98 . Wały napędowe przestały być teraz strukturalną częścią zawieszenia, więc można je było wyposażyć w przeguby o stałej prędkości , które pozwalały na zmianę ich długości wraz ze skokiem zawieszenia. Ten system z modyfikacjami został teraz włączony do Jaguara XJ (X350) w 2003 r., Jaguara XK (X150) w 2006 r., Jaguar XF (X250) w 2007 r., poprawiony Jaguar XJ (X351) w 2010 r., Jaguar XF Sportbrake (X250) w 2012 r. i Jaguar F-Type (X152) w 2013 r. Mocno zmieniona wersja będzie również podstawą przyszłych produktów Land Rovera, począwszy od Range Rovera (L405) .