Pružinová konstanta závěsu automobilu je síla potřebná ke stlačení pružiny závěsu o jednu jednotku délky. Pokud zatížení 500 N stlačí vinutou pružinu o 10 mm, je konstanta pružiny 50 N/mm. Inženýři používají toto číslo k předpovědi jízdního komfortu, náklonu karoserie, nosnosti a frekvence odpružení. Výběr správné konstanty pružiny není o tom, aby pružina byla co nejtvrdší nebo nejměkčí; jde o přizpůsobení tuhosti pružiny hmotnosti vozidla, zamýšlenému použití a tlumení.
Definice a Hookův zákon
Pružina odpružení automobilu se v normálním provozním rozsahu chová jako lineární pružný prvek. Hookeův zákon říká, že síla je úměrná výchylce:
F = k x
kde F je působící síla, x je průhyb a k je konstanta pružiny. Pro závěsnou pružinu je k obvykle vyjádřeno jako newtony na milimetr (N/mm) nebo newtony na metr (N/m). Jeden N/mm se rovná 1000 N/m.
Chcete-li změřit k, umístěte pružinu do zkoušečky tlaku, zaznamenejte zatížení ve dvou nebo více bodech průhybu a vydělte změnu zatížení změnou průhybu:
k = (F2 - F1) / (x2 - x1)
- Jestliže pružina potřebuje 1200 N ke stlačení z volné délky na 20 mm a 1800 N ke stlačení na 40 mm, pak k = (1800 - 1200) / (40 - 20) = 30 N/mm.
- Měkčí pružina může mít rychlost blízkou 20 N/mm, zatímco výkonná pružina může dosáhnout 70 N/mm nebo více.
Proč neustálé jaro ovlivňuje jízdu a ovladatelnost
Odpružené pružiny definují vlastní frekvenci odpružené hmoty. S tuhým tělesem o hmotnosti m na pružině k v jednom rohu je jízdní frekvence:
f = (1 / 2π) x sqrt (k / m)
U typického osobního automobilu se frekvence jízdy obvykle pohybuje kolem 1,0 až 1,5 Hz. Vyšší tuhost pružin zvyšuje tuto frekvenci a činí vůz pevnějším; nižší sazba ji snižuje a vůz působí měkčím dojmem.
- Vyšší tuhost pružiny: menší naklánění a náklon karoserie, rychlejší odezva řízení, větší nosnost, ale tvrdší nárazy a menší přilnavost na hrubém asfaltu.
- Nižší tuhost pružiny: plynulejší jízda, lepší kontakt pneumatik na malých nerovnostech, ale větší pohyb těla a větší riziko, že se pod zatížením dostane na dno.
- Pružina a tlumič musí být sladěné. Pružina s vysokou rychlostí se slabým tlumením může po nárazu dále oscilovat.
Rohová hmota zahrnuje odpruženou hmotu, ale ne neodpružené součásti, jako jsou kola a řídicí ramena. To je důvod, proč stejná pružina působí odlišně na těžším a lehčím voze.
Typické konstantní rozsahy pružin
Neexistuje jediná správná konstanta pružiny pro všechna auta. Konstruktéři odpružení volí sazby na základě zatížení nápravy, zdvihu odpružení, cílové tuhosti náklonu a kvality jízdy.
| Kategorie vozidla | Typická tuhost pružiny (N/mm) |
|---|---|
| Lehké městské auto | 20–28 |
| Sedan střední třídy | 30–45 |
| SUV / lehký nákladní automobil | 40–60 |
| Orientace na výkon / trať | 50–80 |
Tato čísla představují vlastní rychlost vinuté pružiny. Efektivní rychlost na kole se může lišit, když geometrie zavěšení zesiluje nebo snižuje pohyb pružiny.
Jarní sazba vs. kolová sazba
Když je pružina připojena k řídicímu rameni nebo vzpěře MacPherson, vertikální síla na kontaktní ploše pneumatiky není vždy rovna síle pružiny. Poměr zdvihu pružiny k zdvihu kola se nazývá pohybový poměr. Efektivní vertikální rychlost na kole je:
tuhost kola = tuhost pružiny x (zdvih pružiny / dráha kola)²
Pokud se pružina stlačí o 0,6 mm, když se kolo pohne o 1,0 mm, je síla kola pouze 0,36 násobek síly pružiny. Vůz s pružinou 40 N/mm by tedy měl efektivní točivý moment kola v tomto rohu asi 14,4 N/mm. Tento výpočet je nezbytný při porovnávání uvedených pružinových konstant mezi různými konstrukcemi zavěšení.
Jak vybrat správnou konstantu pružiny
Před výběrem náhradní nebo upravené pružiny odpružení definujte cílové zatížení, povolený zdvih a požadovanou frekvenci jízdy.
- Začněte s původní tuhostí pružiny a volnou délkou výrobce pro standardní výměnu.
- Pro nosnou aplikaci zvolte pružinu s vyšší tuhostí v normální světlé výšce, ne pouze delší pružinu.
- U sníženého vozu udržujte dostatečnou dráhu nárazu, aby se pružina nesvinula.
- Zkontrolujte charakteristiky komprese a odskoku tlumiče; tuhost pružiny, která je příliš daleko od nastavení tlumiče, způsobuje rušnou nebo plovoucí jízdu.
- Zvažte progresivní pružiny, pokud chcete pohodlnou odezvu v nízkých otáčkách a pevnější rychlost při zatížení nebo v zatáčkách.
Tovární náhradní pružiny
Náhradní pružiny odpružení původního vybavení by měly obnovit tovární konstantní pružinu, volnou délku a konstrukci uložení. Správná OE náhrada je vyrobena s podobným průměrem drátu, počtem aktivních cívek a celkovým počtem cívek jako originál.
OE náhradní pružiny pro osobní a nákladní automobily Tento seznam zahrnuje náhradní pružiny podle továrního nastavení navržené tak, aby obnovily původní světlou výšku a tuhost pružiny. Vyhovuje majitelům, kteří upřednostňují předvídatelné ovládání a pohodlí, aniž by měnili geometrii odpružení vozidla. Zobrazit produkt → Upravené a výkonné pružiny
Upravené pružiny odpružení se obvykle montují v nižší světlé výšce a s vyšší konstantou pružiny, aby se snížilo naklánění karoserie. Účelem není jen udělat auto tužší; jde o posunutí použitelného frekvenčního rozsahu směrem k lepší odezvě řízení a stabilitě za cenu určité poddajnosti jízdy.
Upravené pružiny pro terénní a silniční auta Vylepšené pružiny se zde zaměřují na menší naklánění karoserie a nižší světlou výšku a zároveň zlepšují odezvu řízení. Slouží nadšencům, kteří akceptují tužší poddajnost pro lepší stabilitu na chodníku nebo náročném terénu. Zobrazit produkt → Pro podrobné srovnání lineárních a progresivních návrhů čtěte srovnání lineárních a progresivních pružin .
Ověření konstanty pružiny
Výrobní závěsné pružiny nejsou definovány pouze volnou délkou. Spolehlivý dodavatel měří zatížení ve specifikovaných stlačených výškách a uvádí tuhost pružiny v rámci tolerance.
- Nainstalujte pružinu na kalibrovaný tester komprese.
- Usaďte pružinu mezi ploché desky nebo pružinová sedla, která odpovídají geometrii vozidla.
- Stlačte pružinu do výšky předpětí a zaznamenejte sílu.
- Stlačit na druhou definovanou výšku a znovu zaznamenat sílu.
- Odečtěte obě zatížení a vydělte je průhybem, abyste získali konstantu pružiny.
Výrobci, kteří dodržují postupy kvality IATF/TS16949, obvykle řídí tuhost pružiny s tolerancí zhruba ±5 % pro standardní spirálové pružiny. Zatížení ve stanovené výšce je často praktičtějším kritériem přijatelnosti než samotná teoretická konstanta pružiny.
Zhejiang Zongheng Spring Co., Ltd. používá tento přístup měření ve své laboratoři pomocí zátěžových testerů, únavových testerů a zařízení pro analýzu materiálů k ověření konzistence šarže. Pokud potřebujete pružiny s definovanou konstantou pružiny, kontaktujte náš technický tým s typem vašeho vozidla, cílovou sazbou a požadavky na zatížení.
Často kladené otázky o konstantní pružině odpružení
Jaká je typická konstanta pružiny pro pružinu odpružení automobilu?
Většina spirálových pružin osobních automobilů má lineární rychlost mezi 20 a 60 N/mm. Kompaktní vozy mají tendenci být blízko nižšího konce, zatímco SUV a výkonná auta sedí blízko vyššího konce. Přesná hodnota závisí na zatížení nápravy a konstrukci zavěšení.
Je vyšší konstanta pružiny vždy tužší?
Ano, pro lineární pružinu. Vyšší k znamená, že na každý milimetr vychýlení je potřeba větší síla. Ale pocit závisí také na poměru pohybu, tlumení, tuhosti pneumatik a dorazech.
Mohu měřit konstantu pružiny bez demontáže pružiny?
Ne přesně. Pružinu je potřeba z auta vyjmout nebo alespoň změřit na závěsném dynamometru, abychom získali spolehlivou křivku zatížení-průhyb. Výpočty rychlosti kol z testů odskoku jsou užitečné pro ověření, ale zahrnují vliv pneumatik a pouzder.
Co se stane, když je konstanta pružiny příliš vysoká?
Příliš vysoká rychlost snižuje využití zdvihu odpružení, přenáší více rázů vozovky na tělo a snižuje poddajnost pneumatik na nerovném povrchu. Může také překopat tlumič a způsobit, že vozidlo bude skákat.
Může řezání vinuté pružiny změnit její pružinovou konstantu?
Řezání závitu odstraňuje aktivní závity a zvyšuje tuhost pružiny, ale také mění dosedací plochy pružiny a může vytvářet koncentrace napětí. Není to spolehlivý způsob ladění odpružení a obvykle se nedoporučuje pro silniční vozidla.
