Salıncak kolu genellikle tekerlek ile gövde arasında bulunur ve sürücüyle ilgili bir güvenlik bileşenidir; kuvveti iletir, titreşim iletimini azaltır ve yönü kontrol eder.
Salıncak kolu genellikle tekerlek ile gövde arasında yer alır ve sürücüyle ilgili bir güvenlik bileşenidir; kuvveti iletir, titreşim iletimini azaltır ve yönü kontrol eder. Bu makalede, piyasadaki salıncak kollarının yaygın yapısal tasarımları tanıtılmakta ve farklı yapıların işlem, kalite ve fiyat üzerindeki etkileri karşılaştırılıp analiz edilmektedir.
Otomobil şasi süspansiyonu kabaca ön süspansiyon ve arka süspansiyon olmak üzere ikiye ayrılır. Hem ön hem de arka süspansiyonlarda tekerlekleri ve gövdeyi birbirine bağlayan salıncak kolları bulunur. Salıncak kolları genellikle tekerlekler ve gövde arasında yer alır.
Yönlendirme salıncak kolunun görevi, tekerleği ve şasiyi birbirine bağlamak, kuvveti iletmek, titreşim iletimini azaltmak ve yönü kontrol etmektir. Sürücüyü ilgilendiren bir güvenlik bileşenidir. Süspansiyon sisteminde kuvvet ileten yapısal parçalar bulunur, böylece tekerlekler belirli bir yörüngeye göre gövdeye göre hareket eder. Yapısal parçalar yükü iletir ve tüm süspansiyon sistemi aracın yol tutuş performansını sağlar.
Otomobil salıncak kolunun genel fonksiyonları ve yapısal tasarımı
1. Yük aktarımının gereksinimlerini karşılamak için, salıncak kolu yapısının tasarımı ve teknolojisi
Modern otomobillerin çoğu bağımsız süspansiyon sistemleri kullanır. Farklı yapısal formlarına göre bağımsız süspansiyon sistemleri, salıncak kollu, arka salıncak kollu, çok bağlantılı, yaylı ve McPherson tipi olarak sınıflandırılabilir. Çok bağlantılı sistemde, salıncak kollu ve arka salıncak kollu, iki bağlantı noktasına sahip tek kollu iki kuvvetli bir yapıdır. İki adet iki kuvvetli çubuk, belirli bir açıda üniversal mafsal üzerine monte edilir ve bağlantı noktalarının bağlantı çizgileri üçgen bir yapı oluşturur. McPherson ön süspansiyon alt kolu, üç bağlantı noktasına sahip tipik bir üç noktalı salıncak koludur. Üç bağlantı noktasını birleştiren çizgi, birden fazla yöndeki yükleri taşıyabilen sağlam bir üçgen yapıdır.
İki kuvvetli salıncak kolunun yapısı basittir ve yapısal tasarım genellikle her şirketin farklı mesleki uzmanlığına ve işleme kolaylığına göre belirlenir. Örneğin, preslenmiş sac metal yapı (Şekil 1'e bakınız), tasarım yapısı kaynak yapılmamış tek bir çelik levhadır ve yapısal boşluk çoğunlukla "I" şeklindedir; kaynaklı sac metal yapı (Şekil 2'ye bakınız), tasarım yapısı kaynaklı bir çelik levhadır ve yapısal boşluk daha çok "口" şeklindedir; veya tehlikeli pozisyonları güçlendirmek için yerel takviye plakaları kullanılır; çelik dövme makinesiyle işlenmiş yapı, yapısal boşluk katıdır ve şekil çoğunlukla şasi yerleşim gereksinimlerine göre ayarlanır; alüminyum dövme makinesiyle işlenmiş yapı (Şekil 3'e bakınız), yapısal boşluk katıdır ve şekil gereksinimleri çelik dövme ile benzerdir; çelik boru yapısı basit bir yapıya sahiptir ve yapısal boşluk daireseldir.
Üç noktalı salıncak kolunun yapısı karmaşıktır ve yapısal tasarım genellikle OEM'in gereksinimlerine göre belirlenir. Hareket simülasyon analizinde, salıncak kolu diğer parçalarla etkileşime girmemeli ve çoğunun minimum mesafe gereksinimleri vardır. Örneğin, preslenmiş sac metal yapısı çoğunlukla sac metal kaynaklı yapıyla aynı anda kullanılır; sensör kablo deliği veya dengeleyici çubuk bağlantı braketi vb. salıncak kolunun tasarım yapısını değiştirecektir; yapısal boşluk hala "ağız" şeklindedir ve salıncak kolu boşluğunun kapalı bir yapıda olması, açık bir yapıdan daha iyidir. Dövme işlenmiş yapıda, yapısal boşluk çoğunlukla "I" şeklindedir ve burulma ve eğilme direnci gibi geleneksel özelliklere sahiptir; döküm işlenmiş yapıda, şekil ve yapısal boşluk çoğunlukla dökümün özelliklerine göre takviye nervürleri ve ağırlık azaltıcı deliklerle donatılmıştır; sac metal kaynaklı yapıda, araç şasisinin yerleşim alanı gereksinimleri nedeniyle, bilyalı mafsal dövme ile entegre edilir ve dövme sac metal ile bağlanır; Dökme-dövme alüminyum işleme yapısı, dövmeye kıyasla daha iyi malzeme kullanımı ve verimlilik sağlar ve dökümün malzeme dayanımından üstündür; bu da yeni bir teknolojinin uygulamasıdır.
2. Titreşimin gövdeye iletimini azaltmak ve salıncak kolunun bağlantı noktasındaki elastik elemanın yapısal tasarımını iyileştirmek.
Aracın üzerinde seyrettiği yol yüzeyi tamamen düz olamayacağından, yol yüzeyinin tekerleklere uyguladığı dikey tepki kuvveti genellikle şiddetlidir, özellikle kötü yol yüzeyinde yüksek hızda sürüş yaparken bu darbe kuvveti sürücünün rahatsızlık hissetmesine neden olur. Bu nedenle süspansiyon sistemine elastik elemanlar yerleştirilir ve sert bağlantı elastik bağlantıya dönüştürülür. Elastik eleman darbe aldığında titreşim üretir ve sürekli titreşim sürücünün rahatsızlık hissetmesine neden olur, bu nedenle süspansiyon sisteminin titreşim genliğini hızla azaltmak için sönümleme elemanlarına ihtiyacı vardır.
Salıncak kolunun yapısal tasarımındaki bağlantı noktaları, elastik eleman bağlantısı ve bilyalı mafsal bağlantısıdır. Elastik elemanlar titreşim sönümlemesi ve az sayıda dönme ve salınım serbestlik derecesi sağlar. Otomobillerde elastik bileşen olarak genellikle kauçuk burçlar kullanılır; hidrolik burçlar ve çapraz menteşeler de kullanılır.
Şekil 2 Sac metal kaynak döner kolu
Kauçuk burcun yapısı çoğunlukla dış kısmı kauçuk kaplı çelik boru veya çelik boru-kauçuk-çelik boru sandviç yapısından oluşur. İçteki çelik borunun basınç dayanımı ve çap gereksinimlerini karşılaması gerekir ve her iki ucunda da kaymayı önleyici tırtıllar yaygındır. Kauçuk tabaka, farklı rijitlik gereksinimlerine göre malzeme formülünü ve tasarım yapısını ayarlar.
En dıştaki çelik halka genellikle presleme işlemine uygun bir giriş açısı gereksinimine sahiptir.
Hidrolik burç karmaşık bir yapıya sahiptir ve burç kategorisinde karmaşık bir işlem ve yüksek katma değere sahip bir üründür. Kauçukta bir boşluk bulunur ve bu boşlukta yağ bulunur. Boşluk yapısı tasarımı, burcun performans gereksinimlerine göre yapılır. Yağ sızıntısı olursa burç hasar görür. Hidrolik burçlar daha iyi bir sertlik eğrisi sağlayarak genel araç sürüş performansını etkiler.
Çapraz menteşe karmaşık bir yapıya sahiptir ve kauçuk ve bilyalı menteşelerin kompozit bir parçasıdır. Burçlara göre daha iyi dayanıklılık, salınım açısı ve dönüş açısı, özel bir sertlik eğrisi sağlar ve tüm aracın performans gereksinimlerini karşılar. Hasarlı çapraz menteşeler, araç hareket halindeyken kabine gürültü yayar.
3. Tekerleğin hareketiyle birlikte, salıncak kolunun bağlantı noktasındaki salıncak elemanının yapısal tasarımı
Yolun düzensiz yüzeyi, tekerleklerin gövdeye (şasiye) göre yukarı ve aşağı doğru hareket etmesine neden olur ve aynı zamanda tekerlekler, dönüş yapma, düz gitme vb. gibi hareketler gerçekleştirir; bu da tekerleklerin yörüngesinin belirli gereksinimleri karşılamasını gerektirir. Salıncak kolu ve üniversal mafsal çoğunlukla bilyalı menteşe ile bağlanır.
Salıncak kolu bilyalı menteşesi, ±18°'den daha büyük bir salınım açısı ve 360°'lik bir dönüş açısı sağlayabilir. Tekerlek salınımı ve direksiyon gereksinimlerini tamamen karşılar. Ayrıca, bilyalı menteşe, aracın tamamı için 2 yıl veya 60.000 km ve 3 yıl veya 80.000 km'lik garanti şartlarını karşılar.
Salıncak kolu ile bilyalı mafsal (bilyalı bağlantı) arasındaki farklı bağlantı yöntemlerine göre, cıvata veya perçin bağlantısı (bilyalı mafsalda flanş bulunur); geçmeli bağlantı (bilyalı mafsalda flanş bulunmaz); ve entegre bağlantı (salıncak kolu ve bilyalı mafsalın tek parça halinde olması) olmak üzere üç tipe ayrılabilir. Tek sac metal yapılar ve çok sac metal kaynaklı yapılar için ilk iki bağlantı tipi daha yaygın olarak kullanılır; çelik dövme, alüminyum dövme ve dökme demir gibi son bağlantı tipleri ise daha yaygın olarak kullanılır.
Bilyalı menteşe, burçtan daha büyük çalışma açısı nedeniyle yük altında aşınma direncini karşılamalı ve daha yüksek ömür gereksinimine sahip olmalıdır. Bu nedenle, bilyalı menteşe, salınımın iyi yağlanmasını ve toz geçirmez ve su geçirmez yağlama sistemini içeren birleşik bir yapı olarak tasarlanmalıdır.
Şekil 3 Dövme alüminyum salıncak kolu
Salıncak kolu tasarımının kalite ve fiyat üzerindeki etkisi
1. Kalite faktörü: Ne kadar hafifse o kadar iyi
Süspansiyon sertliği ve süspansiyon yayı tarafından desteklenen kütle (yaylı kütle) tarafından belirlenen vücudun doğal frekansı (titreşim sisteminin serbest titreşim frekansı olarak da bilinir), otomobilin sürüş konforunu etkileyen süspansiyon sisteminin önemli performans göstergelerinden biridir. İnsan vücudunun kullandığı dikey titreşim frekansı, yürüyüş sırasında vücudun yukarı ve aşağı hareketinin frekansıdır ve yaklaşık 1-1,6 Hz'dir. Vücudun doğal frekansı bu frekans aralığına mümkün olduğunca yakın olmalıdır. Süspansiyon sisteminin sertliği sabit olduğunda, yaylı kütle ne kadar küçükse, süspansiyonun dikey deformasyonu o kadar küçük olur ve doğal frekans o kadar yüksek olur.
Dikey yük sabit olduğunda, süspansiyon sertliği ne kadar az olursa, aracın doğal frekansı o kadar düşük olur ve tekerleğin yukarı aşağı hareket etmesi için gereken mesafe o kadar büyük olur.
Yol koşulları ve araç hızı aynı olduğunda, yaylanmayan kütle ne kadar küçükse, süspansiyon sistemine gelen darbe yükü de o kadar küçük olur. Yaylanmayan kütle; tekerlek kütlesi, üniversal mafsal ve kılavuz kol kütlesi vb. unsurları içerir.
Genel olarak, alüminyum salıncak kolu en hafif kütleye, dökme demir salıncak kolu ise en ağır kütleye sahiptir. Diğerleri ise bu ikisinin arasında yer alır.
Salıncak kollarının kütlesi çoğunlukla 10 kg'dan az olduğundan, 1000 kg'dan fazla kütleye sahip bir araçla karşılaştırıldığında, salıncak kolunun kütlesinin yakıt tüketimi üzerinde çok az etkisi vardır.
2. Fiyat faktörü: tasarım planına bağlıdır.
Gereksinimler ne kadar fazla olursa, maliyet de o kadar yüksek olur. Salıncak kolunun yapısal mukavemeti ve rijitliğinin gereksinimleri karşılaması koşuluyla, üretim toleransı gereksinimleri, üretim süreci zorluğu, malzeme türü ve bulunabilirliği ve yüzey korozyon gereksinimleri fiyatı doğrudan etkiler. Örneğin, korozyon önleyici faktörler: elektro-galvaniz kaplama, yüzey pasivasyonu ve diğer işlemlerle yaklaşık 144 saat dayanım sağlayabilir; yüzey koruması, kaplama kalınlığı ve işlem yöntemlerinin ayarlanmasıyla 240 saat korozyon direnci sağlayabilen katodik elektroforetik boya kaplamasına; 500 saatten fazla korozyon önleyici test gereksinimlerini karşılayabilen çinko-demir veya çinko-nikel kaplamaya ayrılır. Korozyon testi gereksinimleri arttıkça, parçanın maliyeti de artar.
Salıncak kolunun tasarım ve yapı şemalarını karşılaştırarak maliyet düşürülebilir.
Hepimizin bildiği gibi, farklı bağlantı noktası düzenlemeleri farklı sürüş performansı sağlar. Özellikle, aynı bağlantı noktası düzenlemesinin farklı bağlantı noktası tasarımlarıyla farklı maliyetlere yol açabileceğine dikkat çekilmelidir.
Yapısal parçalar ve bilyalı mafsallar arasında üç tür bağlantı vardır: standart parçalar (cıvata, somun veya perçin) ile bağlantı, sıkı geçme bağlantı ve entegrasyon. Standart bağlantı yapısına kıyasla, sıkı geçme bağlantı yapısı cıvata, somun, perçin ve diğer parçalar gibi parça türlerini azaltır. Entegre tek parça yapı ise sıkı geçme bağlantı yapısına göre bilyalı mafsal gövdesinin parça sayısını azaltır.
Yapısal eleman ile elastik eleman arasında iki bağlantı şekli vardır: ön ve arka elastik elemanlar eksenel olarak paralel ve eksenel olarak diktir. Farklı yöntemler farklı montaj süreçlerini belirler. Örneğin, burcun presleme yönü aynı yönde ve salıncak kolu gövdesine dik ise, tek istasyonlu çift başlıklı bir pres kullanılarak ön ve arka burçlar aynı anda preslenerek takılabilir, bu da iş gücü, ekipman ve zamandan tasarruf sağlar; montaj yönü tutarsız (dikey) ise, tek istasyonlu çift başlıklı bir pres kullanılarak burçlar sırayla preslenip takılabilir, bu da iş gücü ve ekipmandan tasarruf sağlar; burç içeriden preslenerek takılacak şekilde tasarlanmışsa, iki istasyon ve iki pres gereklidir ve burçlar sırayla preslenerek takılır.
