สวิงอาร์มมักจะอยู่ระหว่างล้อและตัวถัง และเป็นส่วนประกอบด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับผู้ขับขี่ โดยจะส่งแรง ลดการส่งแรงสั่นสะเทือน และควบคุมทิศทาง
สวิงอาร์มมักจะอยู่ระหว่างล้อกับตัวถัง และเป็นส่วนประกอบด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับผู้ขับขี่ โดยจะส่งแรง ลดการส่งผ่านแรงสั่นสะเทือน และควบคุมทิศทาง บทความนี้จะแนะนำการออกแบบโครงสร้างทั่วไปของสวิงอาร์มในตลาด และเปรียบเทียบและวิเคราะห์อิทธิพลของโครงสร้างต่างๆ ที่มีต่อกระบวนการ คุณภาพ และราคา
ระบบกันสะเทือนของแชสซีรถยนต์แบ่งออกเป็นระบบกันสะเทือนหน้าและระบบกันสะเทือนหลังโดยประมาณ ระบบกันสะเทือนทั้งหน้าและหลังมีสวิงอาร์มเชื่อมต่อล้อและตัวถัง สวิงอาร์มมักจะอยู่ระหว่างล้อกับตัวถัง
บทบาทของสวิงอาร์มไกด์คือการเชื่อมต่อล้อกับเฟรม ส่งแรง ลดการส่งผ่านการสั่นสะเทือน และควบคุมทิศทาง เป็นองค์ประกอบด้านความปลอดภัยที่เกี่ยวข้องกับผู้ขับขี่ มีชิ้นส่วนโครงสร้างที่ส่งแรงในระบบกันสะเทือนเพื่อให้ล้อเคลื่อนที่สัมพันธ์กับตัวถังตามวิถีที่แน่นอน ชิ้นส่วนโครงสร้างจะส่งน้ำหนัก และระบบกันสะเทือนทั้งหมดรองรับประสิทธิภาพการควบคุมรถ
ฟังก์ชั่นทั่วไปและการออกแบบโครงสร้างของสวิงอาร์มรถยนต์
1. เพื่อตอบสนองความต้องการของการถ่ายโอนน้ำหนัก การออกแบบและเทคโนโลยีโครงสร้างสวิงอาร์ม
รถยนต์สมัยใหม่ส่วนใหญ่ใช้ระบบกันสะเทือนแบบอิสระ ตามรูปแบบโครงสร้างที่แตกต่างกัน ระบบกันสะเทือนอิสระสามารถแบ่งออกเป็นประเภทปีกนก ประเภทแขนลาก ประเภทมัลติลิงค์ ประเภทเทียน และประเภทแมคเฟอร์สัน แขนกางเขนและแขนต่อท้ายเป็นโครงสร้างแบบสองแรงสำหรับแขนข้างเดียวในมัลติลิงค์ โดยมีจุดเชื่อมต่อสองจุด แท่งสองแรงสองแท่งประกอบกันบนข้อต่อสากลที่มุมหนึ่งและเส้นเชื่อมต่อของจุดเชื่อมต่อก่อให้เกิดโครงสร้างสามเหลี่ยม แขนท่อนล่างของระบบกันสะเทือนหน้า MacPherson เป็นแบบสวิงอาร์มสามจุดทั่วไปที่มีจุดเชื่อมต่อสามจุด เส้นเชื่อมต่อจุดเชื่อมต่อทั้งสามจุดเป็นโครงสร้างสามเหลี่ยมที่มั่นคงสามารถรับน้ำหนักได้หลายทิศทาง
โครงสร้างของสวิงอาร์มสองแรงนั้นเรียบง่าย และการออกแบบโครงสร้างมักจะถูกกำหนดตามความเชี่ยวชาญระดับมืออาชีพที่แตกต่างกันและความสะดวกในการประมวลผลของแต่ละบริษัท ตัวอย่างเช่นโครงสร้างโลหะแผ่นประทับตรา (ดูรูปที่ 1) โครงสร้างการออกแบบเป็นแผ่นเหล็กแผ่นเดียวโดยไม่ต้องเชื่อม และช่องโครงสร้างส่วนใหญ่อยู่ในรูป "I" โครงสร้างรอยโลหะแผ่น (ดูรูปที่ 2) โครงสร้างการออกแบบเป็นแผ่นเหล็กเชื่อม และช่องโครงสร้างมีมากขึ้น มันอยู่ในรูปของ "口"; หรือใช้แผ่นเสริมแรงเฉพาะที่เพื่อเชื่อมและเสริมตำแหน่งที่เป็นอันตราย โครงสร้างการประมวลผลเครื่องตีเหล็ก ช่องโครงสร้างมีความแข็ง และรูปร่างส่วนใหญ่จะถูกปรับตามความต้องการโครงร่างของแชสซี โครงสร้างการประมวลผลเครื่องตีอลูมิเนียม (ดูรูปที่ 3) โครงสร้างโพรงเป็นของแข็ง และความต้องการรูปร่างคล้ายกับการตีเหล็ก โครงสร้างท่อเหล็กมีโครงสร้างเรียบง่าย และช่องโครงสร้างเป็นรูปวงกลม
โครงสร้างของสวิงอาร์มสามจุดนั้นซับซ้อน และการออกแบบโครงสร้างมักจะถูกกำหนดตามข้อกำหนดของ OEM ในการวิเคราะห์การจำลองการเคลื่อนไหว สวิงอาร์มไม่สามารถรบกวนส่วนอื่นๆ ได้ และส่วนใหญ่มีข้อกำหนดระยะห่างขั้นต่ำ ตัวอย่างเช่น โครงสร้างโลหะแผ่นประทับตราส่วนใหญ่จะใช้ในเวลาเดียวกันกับโครงสร้างเชื่อมโลหะแผ่น รูบังเหียนเซ็นเซอร์ หรือเหล็กกันโคลงยึดเชื่อมต่อก้านเชื่อมต่อ ฯลฯ จะเปลี่ยนโครงสร้างการออกแบบของสวิงอาร์ม ช่องโครงสร้างยังอยู่ในรูป "ปาก" และช่องสวิงอาร์มจะ โครงสร้างปิดดีกว่าโครงสร้างไม่ปิด การปลอมแปลงโครงสร้างเครื่องจักร ช่องโครงสร้างส่วนใหญ่เป็นรูปร่าง "I" ซึ่งมีลักษณะดั้งเดิมของความต้านทานแรงบิดและการดัดงอ โครงสร้างเครื่องจักรหล่อรูปร่างและโพรงโครงสร้างส่วนใหญ่จะติดตั้งซี่โครงเสริมและรูลดน้ำหนักตามลักษณะของการหล่อ การเชื่อมโลหะแผ่น โครงสร้างรวมกับการตีขึ้นรูป เนื่องจากความต้องการพื้นที่โครงร่างของโครงรถ ข้อต่อลูกปืนจึงถูกรวมเข้าในการตี และการตีนั้นเชื่อมต่อกับแผ่นโลหะ โครงสร้างการตัดเฉือนอะลูมิเนียมหล่อขึ้นรูปให้การใช้วัสดุและผลผลิตที่ดีกว่าการตีขึ้นรูป และมีความเหนือกว่าความแข็งแกร่งของวัสดุในการหล่อซึ่งเป็นการประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่
2. ลดการส่งแรงสั่นสะเทือนไปยังตัวถังและการออกแบบโครงสร้างขององค์ประกอบยางยืดที่จุดเชื่อมต่อของสวิงอาร์ม
เนื่องจากพื้นผิวถนนที่รถขับอยู่ไม่สามารถเรียบได้อย่างแน่นอน แรงปฏิกิริยาแนวตั้งของพื้นผิวถนนที่กระทำต่อล้อจึงมักจะส่งผลกระทบ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อขับด้วยความเร็วสูงบนพื้นผิวถนนที่ไม่ดี แรงกระแทกนี้ยังทำให้ผู้ขับขี่ รู้สึกอึดอัด มีการติดตั้งองค์ประกอบยืดหยุ่นในระบบกันสะเทือน และการเชื่อมต่อแบบแข็งจะถูกแปลงเป็นการเชื่อมต่อแบบยืดหยุ่น หลังจากที่องค์ประกอบยืดหยุ่นถูกกระแทก จะทำให้เกิดการสั่นสะเทือน และการสั่นสะเทือนอย่างต่อเนื่องทำให้ผู้ขับขี่รู้สึกไม่สบาย ดังนั้น ระบบกันสะเทือนจึงจำเป็นต้องมีองค์ประกอบลดแรงสั่นสะเทือนเพื่อลดความกว้างของการสั่นสะเทือนอย่างรวดเร็ว
จุดเชื่อมต่อในการออกแบบโครงสร้างของสวิงอาร์มคือการเชื่อมต่อองค์ประกอบยืดหยุ่นและการเชื่อมต่อข้อต่อลูกหมาก องค์ประกอบที่ยืดหยุ่นช่วยลดแรงสั่นสะเทือนและองศาอิสระในการหมุนและการสั่นจำนวนเล็กน้อย บูชยางมักใช้เป็นส่วนประกอบยืดหยุ่นในรถยนต์ และยังใช้บูชไฮดรอลิกและบานพับขวางด้วย
รูปที่ 2 สวิงอาร์มเชื่อมโลหะแผ่น
โครงสร้างของบุชยางส่วนใหญ่จะเป็นท่อเหล็กที่มียางอยู่ด้านนอก หรือโครงสร้างประกบ ท่อเหล็ก-ยาง-ท่อเหล็ก ท่อเหล็กด้านในต้องการความต้านทานแรงดันและเส้นผ่านศูนย์กลาง และรอยหยักป้องกันการลื่นไถลเป็นเรื่องปกติที่ปลายทั้งสองข้าง ชั้นยางจะปรับสูตรวัสดุและโครงสร้างการออกแบบตามความต้องการด้านความแข็งแกร่งที่แตกต่างกัน
วงแหวนเหล็กด้านนอกสุดมักมีข้อกำหนดด้านมุมนำเข้า ซึ่งเอื้อต่อการสวมอัด
บุชชิ่งไฮดรอลิกมีโครงสร้างที่ซับซ้อนและเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีกระบวนการที่ซับซ้อนและมีมูลค่าเพิ่มสูงในประเภทบุชชิ่ง มีช่องในยางและมีน้ำมันอยู่ในช่อง การออกแบบโครงสร้างโพรงนั้นดำเนินการตามความต้องการด้านประสิทธิภาพของบุชชิ่ง หากน้ำมันรั่ว แสดงว่าบูชเสียหาย บูชไฮดรอลิกสามารถให้เส้นโค้งความแข็งที่ดีขึ้น ซึ่งส่งผลต่อการขับขี่โดยรวมของยานพาหนะ
บานพับขวางมีโครงสร้างที่ซับซ้อนและเป็นส่วนประกอบของบานพับยางและลูกปืน สามารถให้ความทนทานได้ดีกว่าบุชชิ่ง มุมสวิง และมุมการหมุน เส้นโค้งความแข็งพิเศษ และตอบสนองความต้องการด้านประสิทธิภาพของยานพาหนะทั้งคัน บานพับไขว้ที่เสียหายจะทำให้เกิดเสียงดังในห้องโดยสารเมื่อรถกำลังเคลื่อนที่
3. ด้วยการเคลื่อนที่ของล้อ การออกแบบโครงสร้างขององค์ประกอบสวิงที่จุดเชื่อมต่อของสวิงอาร์ม
พื้นผิวถนนที่ไม่เรียบทำให้ล้อกระโดดขึ้นลงโดยสัมพันธ์กับตัวถัง (เฟรม) และในขณะเดียวกันล้อก็เคลื่อนที่ เช่น การหมุน ไปทางตรง ฯลฯ ทำให้วิถีของล้อต้องเป็นไปตามข้อกำหนดบางประการ สวิงอาร์มและข้อต่ออเนกประสงค์ส่วนใหญ่เชื่อมต่อกันด้วยบานพับแบบบอล
บานพับลูกปืนสวิงอาร์มสามารถให้มุมสวิงได้มากกว่า ±18° และสามารถให้มุมการหมุนได้ 360° ตรงตามข้อกำหนดการส่ายของล้อและการบังคับเลี้ยวอย่างสมบูรณ์ และบานพับลูกปืนเป็นไปตามข้อกำหนดการรับประกัน 2 ปีหรือ 60,000 กม. และ 3 ปีหรือ 80,000 กม. สำหรับรถยนต์ทั้งคัน
ตามวิธีการเชื่อมต่อที่แตกต่างกันระหว่างสวิงอาร์มและบานพับลูก (ข้อต่อลูกหมาก) สามารถแบ่งออกเป็นการเชื่อมต่อแบบสลักเกลียวหรือหมุดย้ำ บานพับลูกมีหน้าแปลน การเชื่อมต่อสัญญาณรบกวนแบบกดพอดี บานพับลูกไม่มีหน้าแปลน ผสานรวมสวิงอาร์มและบานพับแบบบอลเข้าด้วยกัน สำหรับโครงสร้างโลหะแผ่นเดียวและโครงสร้างรอยโลหะหลายแผ่น การเชื่อมต่อสองประเภทก่อนหน้านี้มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น การเชื่อมต่อแบบหลังเช่นการตีเหล็ก การตีอลูมิเนียม และเหล็กหล่อ มีการใช้กันอย่างแพร่หลายมากขึ้น
บานพับลูกต้องเป็นไปตามความต้านทานการสึกหรอภายใต้สภาวะโหลด เนื่องจากมุมการทำงานที่ใหญ่กว่าบุชชิ่ง ความต้องการอายุการใช้งานที่สูงขึ้น ดังนั้นบานพับลูกปืนจึงต้องได้รับการออกแบบให้เป็นโครงสร้างแบบผสมผสานรวมถึงการหล่อลื่นที่ดีของวงสวิงและระบบหล่อลื่นแบบกันฝุ่นและกันน้ำ
รูปที่ 3 สวิงอาร์มอะลูมิเนียมฟอร์จ
ผลกระทบของการออกแบบสวิงอาร์มที่มีต่อคุณภาพและราคา
1. ปัจจัยด้านคุณภาพ: ยิ่งเบายิ่งดี
ความถี่ตามธรรมชาติของร่างกาย (หรือที่เรียกว่าความถี่การสั่นสะเทือนอิสระของระบบสั่นสะเทือน) ที่กำหนดโดยความแข็งของระบบกันสะเทือนและมวลที่รองรับโดยสปริงกันสะเทือน (มวลสปริง) เป็นหนึ่งในตัวบ่งชี้ประสิทธิภาพที่สำคัญของระบบกันสะเทือนที่ส่งผลต่อ การขับขี่ที่สบายตัวของรถ ความถี่การสั่นสะเทือนในแนวตั้งที่ร่างกายมนุษย์ใช้คือความถี่ที่ร่างกายเคลื่อนที่ขึ้นลงระหว่างการเดินซึ่งอยู่ที่ประมาณ 1-1.6Hz ความถี่ธรรมชาติของร่างกายควรใกล้เคียงกับช่วงความถี่นี้มากที่สุด เมื่อความแข็งของระบบกันสะเทือนคงที่ ยิ่งมวลสปริงน้อยลง การเสียรูปตามแนวตั้งของระบบกันสะเทือนก็จะยิ่งน้อยลง และความถี่ธรรมชาติก็จะยิ่งสูงขึ้น
เมื่อน้ำหนักบรรทุกในแนวตั้งคงที่ ยิ่งระบบกันสะเทือนแข็งกระด้างน้อยลง ความถี่ตามธรรมชาติของรถก็จะยิ่งน้อยลง และพื้นที่ว่างที่จำเป็นสำหรับล้อในการกระโดดขึ้นและลงก็จะมากขึ้นตามไปด้วย
เมื่อสภาพถนนและความเร็วของรถเท่ากัน ยิ่งมวลจากสปริงน้อยลง แรงกระแทกต่อระบบกันสะเทือนก็จะน้อยลงตามไปด้วย มวลที่ยังไม่ได้สปริง ได้แก่ มวลล้อ ข้อต่อสากล และมวลแขนนำ เป็นต้น
โดยทั่วไป สวิงอาร์มอะลูมิเนียมจะมีมวลเบาที่สุด และสวิงอาร์มเหล็กหล่อจะมีมวลมากที่สุด คนอื่นอยู่ระหว่างนั้น
เนื่องจากมวลของชุดสวิงอาร์มส่วนใหญ่น้อยกว่า 10 กก. เมื่อเทียบกับรถยนต์ที่มีน้ำหนักมากกว่า 1,000 กก. มวลของสวิงอาร์มจึงมีผลเพียงเล็กน้อยต่อการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิง
2. ปัจจัยด้านราคา: ขึ้นอยู่กับแผนการออกแบบ
ยิ่งมีข้อกำหนดมากเท่าใดต้นทุนก็จะสูงขึ้นเท่านั้น บนสมมติฐานที่ว่าความแข็งแรงของโครงสร้างและความแข็งแกร่งของสวิงอาร์มเป็นไปตามข้อกำหนด ข้อกำหนดความทนทานต่อการผลิต ความยากในกระบวนการผลิต ประเภทวัสดุและความพร้อมใช้งาน และข้อกำหนดการกัดกร่อนของพื้นผิว ล้วนส่งผลโดยตรงต่อราคา ตัวอย่างเช่น ปัจจัยป้องกันการกัดกร่อน: การเคลือบสังกะสีด้วยไฟฟ้า ผ่านการเคลือบผิวและการบำบัดอื่น ๆ สามารถบรรลุผลได้ประมาณ 144 ชั่วโมง การป้องกันพื้นผิวแบ่งออกเป็นการเคลือบสีแบบคาโทดิกอิเล็กโตรโฟเรติกซึ่งสามารถต้านทานการกัดกร่อนได้นานถึง 240 ชั่วโมงโดยการปรับความหนาของการเคลือบและวิธีการรักษา เหล็กสังกะสีหรือการเคลือบสังกะสี - นิกเกิลซึ่งสามารถตอบสนองข้อกำหนดการทดสอบการป้องกันการกัดกร่อนนานกว่า 500 ชั่วโมง เนื่องจากข้อกำหนดในการทดสอบการกัดกร่อนเพิ่มขึ้น ต้นทุนของชิ้นส่วนก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน
สามารถลดต้นทุนได้โดยการเปรียบเทียบรูปแบบการออกแบบและโครงสร้างของสวิงอาร์ม
ดังที่เราทราบกันดีว่าการจัดจุดแข็งที่แตกต่างกันทำให้สมรรถนะการขับขี่แตกต่างกัน โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ควรชี้ให้เห็นว่าการจัดเรียงจุดแข็งเดียวกันและการออกแบบจุดเชื่อมต่อที่แตกต่างกันสามารถให้ต้นทุนที่แตกต่างกันได้
การเชื่อมต่อระหว่างชิ้นส่วนโครงสร้างและข้อต่อลูกหมากมีสามประเภท: การเชื่อมต่อผ่านชิ้นส่วนมาตรฐาน (สลักเกลียว น็อต หรือหมุดย้ำ) การเชื่อมต่อแบบสอดแทรก และการบูรณาการ เมื่อเปรียบเทียบกับโครงสร้างการเชื่อมต่อมาตรฐาน โครงสร้างการเชื่อมต่อที่สอดแทรกสัญญาณรบกวนจะช่วยลดประเภทของชิ้นส่วน เช่น สลักเกลียว น็อต หมุดย้ำ และชิ้นส่วนอื่นๆ โครงสร้างการเชื่อมต่อแบบชิ้นเดียวที่รวมเข้าด้วยกันมากกว่าโครงสร้างการเชื่อมต่อแบบรบกวนจะช่วยลดจำนวนชิ้นส่วนของเปลือกข้อต่อลูกหมาก
การเชื่อมต่อระหว่างส่วนประกอบโครงสร้างและองค์ประกอบยืดหยุ่นมีรูปแบบการเชื่อมต่อสองรูปแบบ: องค์ประกอบยืดหยุ่นด้านหน้าและด้านหลังเป็นแบบขนานในแนวแกนและตั้งฉากกับแกน วิธีการที่แตกต่างกันจะกำหนดกระบวนการประกอบที่แตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ทิศทางการกดของบุชชิ่งอยู่ในทิศทางเดียวกันและตั้งฉากกับตัวสวิงอาร์ม สามารถใช้เครื่องกดสองหัวสถานีเดียวเพื่อกดให้พอดีกับบูชด้านหน้าและด้านหลังในเวลาเดียวกัน ช่วยประหยัดกำลังคน อุปกรณ์ และเวลา หากทิศทางการติดตั้งไม่สอดคล้องกัน (แนวตั้ง) สามารถใช้การกดสองหัวแบบสถานีเดียวเพื่อกดและติดตั้งบุชชิ่งได้อย่างต่อเนื่อง ช่วยประหยัดกำลังคนและอุปกรณ์ เมื่อบุชชิ่งได้รับการออกแบบให้กดเข้าจากด้านใน ต้องใช้ 2 สถานีและการกด 2 ครั้ง จากนั้นจึงสวมพุชให้พอดี
