Стойка Чепмена - Chapman strut

Лотос Двенадцать

Стойка Чепмена представляет собой конструкцию независимой задней подвески, используемой для легких автомобилей, особенно спортивных и гоночных автомобилей . Он получил свое название от Колина Чепмена из Lotus и наиболее известен своим использованием им .

Характерной особенностью стойки Чепмена является длинная вертикальная стойка, сочетающая в себе цилиндрическую пружину и амортизатор , а сам универсальный шарнирный приводной вал образует нижнее звено подвески.

Происхождение

Крепкий скарабей

Происхождение дизайна связано с созданием Уильяма Стаута « Крепкого скарабея» 1932 года . В этом автомобиле с задним расположением двигателя использовалась независимая задняя подвеска с качающейся осью , с длинными почти вертикальными стойками койловера из высоких точек крепления на шасси с пространственной рамой . Стаут также был авиаконструктором и считал, что олео-стойки с большим ходом делают «шасси самолета [является] самым простым типом ходовой части, обеспечивающим комфорт, из когда-либо созданных». Нижние концы подкосов крепились к картерам полуосей поворотными втулками. Стержни с передним радиусом обрабатывали продольные силы.

Стойка Макферсон

В 1947 году Эрл Макферсон запатентовал стойку Макферсона для использования на Chevrolet Cadet . Это была первая настоящая амортизационная подвеска для автомобилей: цапфовая ось была жестко прикреплена к стойке, поэтому всегда сохраняла с ней один и тот же угол, а не прикреплялась через шарнирное соединение, как у Stout's Scarab.

В стойке Макферсона использовались унитарные автомобильные кузова, появляющиеся на новых заводах после Второй мировой войны : стойка требует высокой верхней точки крепления, которую было бы трудно разместить для лестничного шасси , но она также полезна для унитарной конструкции, поскольку распределяет нагрузки на подвеску. на большем объеме кузова. Новые конструкции автомобилей также были легче и быстрее, чем довоенные автомобили, дешевый автомобиль массового производства, теперь обладающий характеристиками, которые ранее были прерогативой дорогих спортивных автомобилей. Водители требовали устойчивости на дороге и комфорта, для чего требовалась независимая передняя подвеска . Стойка Макферсона была дешевой в изготовлении и надежной в эксплуатации, имела мало подвижных соединений и использовала новые телескопические амортизаторы , а не предыдущие рычаги . В стойку MacPherson также встроен стабилизатор поперечной устойчивости , не только для контроля крена кузова, но и для повторного использования его в качестве неотъемлемой части подвески, что позволяет избежать необходимости в поперечных рычагах или радиусной штанге в пользу простого рычага подвески.

Стойка MacPherson, похоже, мало повлияла на Чепмена в то время (хотя позже он безуспешно использовал ее для передней подвески своего Lotus 17 ). Подвеска с двойным поперечным рычагом была уже хорошо зарекомендовала себя для передней части высокопроизводительных автомобилей. Передняя стойка также потребовала бы гораздо большей высоты, чем была бы доступна в гоночном автомобиле.

Гоггомобиль

В 1957 году в легком Goggomobil использовалась подвеска, аналогичная конструкции Scarab. Гораздо проще, Goggomobil имел голые приводные валы, которые также действовали как звенья подвески, а силы подвески проходили через внутренние шарниры Hooke . Валы качающейся оси поддерживались только стержнями с продольным радиусом, а не кожухом оси, а длинные стойки были укорочены до простого амортизатора с катушкой.

Дизайн Чепмена

Лотос Двенадцать . Пружина стойки, карданный вал снизу и радиусный стержень видны на виду.

В 1956 году Чепмен использовал задние мосты de Dion для своих гоночных автомобилей Lotus, а также Vanwall . Первоначально в них использовались поперечные листовые рессоры , но позже они были заменены амортизаторами типа Coilover. Чепмен определил некоторые недостатки de Dion, в том числе его большой неподрессоренный вес , необходимость в скользящих шлицах в задних карданных валах, а также (типичная фиксация Чепмена) его нечувствительность к изменениям веса при расходе топлива. Первые автомобили Lotus Twelve Formula 2 использовали ту же систему, хотя масса de Dion была недостатком для легкого одноместного гоночного автомобиля.

На встрече 750 Motor Club в 1957 году Чепмен увидел систему Goggomobil и был впечатлен ее простотой и легкостью, напоминающей Lotus. Использование приводных валов как для привода, так и в качестве компонента подвески привлекло Чепмена, который всегда отдавал предпочтение решениям, позволяющим заставить один компонент выполнять двойную функцию.

Стойки Чепмена были введены в первый одноместный автомобиль Lotus - Lotus Twelve . Он был разработан как 1,5-литровый двигатель Формулы 2 в 1957 году, но в 1958 году был модернизирован и он также участвовал в Формуле-1 . Этот же автомобиль также представил шаткое колесо от Lotus .

От этих предшественников стойки Чепмена было два отличия. Поскольку у Lotus Twelve были внутренние дисковые тормоза , не было необходимости передавать тормозной момент через радиальные стержни. Чепмен также отказался от поворотной оси и ее развала колес в зависимости от хода подвески, отдав предпочтение приводному валу с двумя универсальными шарнирами. Соединение между держателем ступицы и основанием амортизатора было жестким, благодаря чему пружинный блок превратился в стойку, а также контролировался угол развала колес. Использование самого приводного вала для управления задней гусеницей означало, что вал мог иметь фиксированную длину, что исключает необходимость в скользящем шлицевом соединении и проблем с его залипанием .

Чепмен подал заявку на патент на свою конструкцию стойки 13 июня 1957 года.

Стойка Чепмена также появилась на Lotus Sixteen 1958 года. В 1959 году эта конструкция была пересмотрена, и в ней использовались более низкие поперечные рычаги. Это, в свою очередь, потребовало возврата к скользящему шарниру приводного вала.

Сравнение со стойкой Макферсон

Стойку Chapman часто путают со стойкой MacPherson , поскольку обе используют почти вертикальную верхнюю стойку. Отличие заключается в том, что для стойки MacPherson всегда требуется нижний рычаг управления гусеницей, тогда как Chapman использует приводной вал и штангу с малым радиусом.

Поскольку для этого требуется приводной вал, стойку Чепмена можно использовать только на ведомой стороне автомобиля. Для дизайнов Lotus, к которым он применялся, это была их задняя часть. Стойки МакФерсон чаще всего используются для передней подвески, а ось стойки образует опору шкворня для рулевого управления. Существует небольшая причина, по которой стойка Чепмена не могла использоваться подобным образом, хотя нет никаких свидетельств того, что она применялась на переднеприводном или полноприводном автомобиле. Обе конструкции представляют собой подкосы, в которых основание подкоса жестко прикреплено к держателю ступицы.

Чепмен действительно использовал стойки MacPherson для передней подвески Lotus 17 . Они не увенчались успехом из-за проблем с застреванием, которые Чепмен старался избежать с шарниром скользящего карданного вала. Комплект для переоборудования поперечных рычагов был позже разработан бывшим инженером Lotus Лен Терри .

Приложения

Автомобиль Lotus 16 Grand Prix
Обратите внимание на высоту задней стойки

Гоночные автомобили

• Лотос Двенадцать
• Лотос 15
• Лотос Шестнадцать
• Лотос 17

Дорожные автомобили

Магистральное шасси Lotus Elan

Дорожные автомобили Lotus после Twelve также использовали стойку Чепмена для задней подвески. К ним относятся стеклопластиковая платформа-шасси Elite и магистральное шасси Elan . Стойки Chapman и их широкое разделение путей загрузки в шасси хорошо подходили к конструкции с напряженной обшивкой, такой как Elite, и, возможно, повлияли на ее выбор. Они были менее подходящими для магистрального шасси, требуя широких выносных опор для несения верхних нагрузок на стойки, что не было похоже на Чепменовскую особенность, которая добавляла вес только для одной цели и которую было трудно сделать достаточно жесткой. Было высказано предположение, что пружинные силы этих стоек лучше поддерживаются торсионами , которые затем можно было бы прикрепить к основной стойке подвески.

Europa со средним расположением двигателя использовала модифицированную версию стойки Chapman. Из-за необходимости изолировать двигатель и трансмиссию от шасси, чтобы уменьшить шум и вибрацию, резиновые опоры приводили к чрезмерному боковому смещению приводных валов. При этом боковое расположение ступиц контролировалось увеличенным диагональным радиусом стержня вперед. Были разработаны резиновые многослойные крепления, которые позволяли вертикальное движение с одновременным контролем бокового движения. Аналогичные проблемы с вибрацией возникли и с Elite, но поскольку они управляли только вибрацией дифференциала, а не вибрацией двигателя, с этим можно было справиться с помощью подходящей конструкции резиновых опор.

• Lotus Elite (Лотос 14)
• Лотус Элан
• Lotus Europa

Преемники

Lotus 18 с поперечной подвеской

Успешный Lotus 18 1960 года с центральным расположением двигателя больше не имел высокого кузова за сиденьем водителя, на котором можно было установить верхние части распорок. Вместо этого использовалась задняя подвеска на поперечных рычагах с широкими нижними поперечными рычагами, несущими амортизаторы. Однако верхние поперечные рычаги были, опять же в стиле стойки Чепмена, с использованием самих приводных валов и переднего радиального стержня. Это похоже на независимую заднюю подвеску Jaguar , которая также использует карданные валы в качестве верхнего рычага подвески .

В полноприводной версии кроссовера Fiat 500X 2016 года на базе Jeep Renegade используется многорычажная подвеска со стойками Чепмена сзади, со стойками Макферсон спереди. Хотя карданные валы являются звеном подвески, что делает его стойкой Чепмена, есть и дополнительные поперечные звенья.

Рекомендации