스윙암은 일반적으로 휠과 차체 사이에 위치하며 힘을 전달하고 진동 전달을 약화시키며 방향을 제어하는 운전자 관련 안전부품이다.
스윙암은 일반적으로 바퀴와 차체 사이에 위치하며 힘을 전달하고 진동 전달을 줄이며 방향을 제어하는 운전자 관련 안전부품이다. 이 기사에서는 시장에 출시된 스윙 암의 일반적인 구조 설계를 소개하고 다양한 구조가 공정, 품질 및 가격에 미치는 영향을 비교 및 분석합니다.
자동차 섀시 서스펜션은 크게 프론트 서스펜션과 리어 서스펜션으로 구분됩니다. 전면 및 후면 서스펜션 모두에는 바퀴와 차체를 연결하는 스윙 암이 있습니다. 스윙 암은 일반적으로 바퀴와 차체 사이에 위치합니다.
가이드 스윙암의 역할은 바퀴와 프레임을 연결하고, 힘을 전달하고, 진동 전달을 감소시키며, 방향을 조절하는 역할을 합니다. 운전자와 관련된 안전 부품입니다. 서스펜션 시스템에는 힘을 전달하는 구조 부품이 있어 바퀴가 특정 궤도에 따라 차체를 기준으로 움직입니다. 구조 부품은 하중을 전달하고 전체 서스펜션 시스템은 자동차의 핸들링 성능을 담당합니다.
자동차 스윙암의 공통 기능 및 구조 설계
1. 하중 전달, 스윙 암 구조 설계 및 기술 요구 사항을 충족합니다.
대부분의 현대 자동차는 독립 서스펜션 시스템을 사용합니다. 다양한 구조 형태에 따라 독립 서스펜션 시스템은 위시본형, 트레일링 암형, 멀티링크형, 캔들형 및 맥퍼슨형으로 나눌 수 있습니다. 크로스 암과 트레일링 암은 2개의 연결점이 있는 멀티 링크의 단일 암에 대한 2개의 힘 구조입니다. 두 개의 투포스 로드가 유니버셜 조인트에 일정한 각도로 조립되어 있으며 연결점의 연결선이 삼각형 구조를 형성합니다. MacPherson 프론트 서스펜션 하부 암은 3개의 연결 지점이 있는 전형적인 3점 스윙 암입니다. 세 개의 연결점을 연결하는 선은 여러 방향의 하중을 견딜 수 있는 안정적인 삼각형 구조입니다.
투포스 스윙암의 구조는 간단하며, 구조 설계는 각 회사의 다양한 전문 지식과 가공 편의성에 따라 결정되는 경우가 많습니다. 예를 들어, 스탬핑된 판금 구조(그림 1 참조), 설계 구조는 용접이 없는 단일 강판이며 구조 공동은 대부분 "I" 모양입니다. 판금 용접 구조(그림 2 참조), 설계 구조는 용접 강판이고 구조 공동은 더 많은 "구" 모양입니다. 또는 위험한 위치를 용접하고 강화하기 위해 국부 보강판을 사용합니다. 강철 단조 기계 가공 구조, 구조적 공동은 견고하고 섀시 레이아웃 요구 사항에 따라 모양이 대부분 조정됩니다. 알루미늄 단조 기계 가공 구조(그림 3 참조), 구조 캐비티는 단단하고 형상 요구 사항은 강철 단조와 유사합니다. 강관 구조는 구조가 간단하고 구조 공동은 원형입니다.
3점 스윙 암의 구조는 복잡하며 구조 설계는 OEM의 요구 사항에 따라 결정되는 경우가 많습니다. 모션 시뮬레이션 분석에서 스윙 암은 다른 부품을 간섭할 수 없으며 대부분 최소 거리 요구 사항이 있습니다. 예를 들어, 스탬핑 판금 구조는 판금 용접 구조, 센서 하니스 구멍 또는 스태빌라이저 바 커넥팅로드 연결 브래킷 등과 동시에 주로 사용되며 스윙 암의 설계 구조를 변경합니다. 구조적 공동은 여전히 "입" 모양이며 스윙 암 공동은 폐쇄된 구조가 폐쇄되지 않은 구조보다 낫습니다. 단조 가공 구조의 구조 공동은 대부분 "I" 모양이며 비틀림 및 굽힘 저항이라는 전통적인 특성을 가지고 있습니다. 주조 가공 구조, 형상 및 구조적 공동에는 주조 특성에 따라 대부분 보강 리브 및 경량화 구멍이 장착되어 있습니다. 판금 용접 단조와 결합된 구조는 차량 섀시의 배치 공간 요구 사항으로 인해 볼 조인트가 단조에 통합되고 단조가 판금과 연결됩니다. 주조단조 알루미늄 가공구조는 단조에 비해 소재활용도와 생산성이 우수하며, 신기술을 적용한 주조품의 소재강도보다 우수합니다.
2. 진동이 차체로 전달되는 것을 줄이고, 스윙암 연결점에 탄성요소를 구조설계하였다.
자동차가 주행하는 노면은 완전히 평평할 수 없기 때문에 바퀴에 작용하는 노면의 수직 반력이 충격을 주는 경우가 많으며, 특히 나쁜 노면에서 고속으로 주행할 때 이 충격력은 운전자에게도 영향을 미치게 됩니다. 불편함을 느끼기 위해. , 서스펜션 시스템에 탄성 요소가 설치되고 강체 연결이 탄성 연결로 변환됩니다. 탄성요소가 충격을 받은 후 진동이 발생하고, 지속적인 진동으로 인해 운전자가 불편함을 느끼기 때문에 서스펜션 시스템에는 진동 진폭을 급격히 줄이기 위한 댐핑 요소가 필요합니다.
스윙암 구조설계의 연결점은 탄성요소연결과 볼조인트 연결이다. 탄성 요소는 진동 감쇠와 적은 수의 회전 및 진동 자유도를 제공합니다. 자동차의 탄성부품으로는 고무부싱이 많이 사용되며, 유압부싱, 크로스힌지 등도 사용됩니다.
그림 2 판금 용접 스윙 암
고무 부싱의 구조는 대부분 외부에 고무가 있는 강관이거나 강관-고무-강관의 샌드위치 구조이다. 내부 강관에는 내압성 및 직경 요구 사항이 필요하며 양쪽 끝에 미끄럼 방지 톱니가 일반적입니다. 고무층은 다양한 강성 요구 사항에 따라 재료 공식과 디자인 구조를 조정합니다.
가장 바깥쪽의 강철 링에는 압입에 유리한 리드인 각도 요구 사항이 있는 경우가 많습니다.
유압부싱은 구조가 복잡하여 부싱 카테고리에서 공정이 복잡하고 부가가치가 높은 제품입니다. 고무에 구멍이 있고, 구멍에 오일이 묻어있습니다. 캐비티 구조 설계는 부싱의 성능 요구 사항에 따라 수행됩니다. 오일이 누출되면 부싱이 손상됩니다. 유압 부싱은 더 나은 강성 곡선을 제공하여 전반적인 차량 주행성에 영향을 미칠 수 있습니다.
크로스힌지는 고무와 볼힌지가 복합된 구조로 이루어진 복잡한 구조의 힌지입니다. 부싱, 스윙 각도 및 회전 각도, 특수 강성 곡선보다 더 나은 내구성을 제공하고 전체 차량의 성능 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 크로스 힌지가 손상되면 차량이 움직일 때 운전실에 소음이 발생합니다.
3. 휠의 움직임에 따라 스윙암 연결점의 스윙요소 구조설계
고르지 못한 노면으로 인해 바퀴가 차체(프레임)에 대해 위아래로 튀어오르는 동시에 회전, 직진 등 바퀴가 움직이기 때문에 바퀴의 궤적이 특정 요구 사항을 충족해야 합니다. 스윙 암과 유니버셜 조인트는 대부분 볼 힌지로 연결됩니다.
스윙 암 볼 힌지는 ±18° 이상의 스윙 각도와 360°의 회전 각도를 제공할 수 있습니다. 휠 런아웃 및 스티어링 요구 사항을 완전히 충족합니다. 그리고 볼 힌지는 차량 전체에 대해 2년 또는 60,000km와 3년 또는 80,000km의 보증 요구 사항을 충족합니다.
스윙 암과 볼 힌지(볼 조인트) 사이의 다양한 연결 방법에 따라 볼트 연결 또는 리벳 연결로 나눌 수 있으며 볼 힌지에는 플랜지가 있습니다. 압입 간섭 연결, 볼 힌지에는 플랜지가 없습니다. 스윙 암과 볼 힌지가 일체형으로 통합되어 있습니다. 단일 판금 구조 및 다중 판금 용접 구조의 경우 이전 두 가지 유형의 연결이 더 널리 사용됩니다. 강철 단조, 알루미늄 단조 및 주철과 같은 후자 유형의 연결이 더 널리 사용됩니다.
볼 힌지는 부싱보다 작동 각도가 크고 수명 요구 사항이 높기 때문에 하중 조건에서 내마모성을 충족해야 합니다. 따라서 볼힌지는 스윙의 윤활성이 좋고 방진·방수 윤활시스템을 포함한 복합구조로 설계되어야 한다.
그림 3 알루미늄 단조 스윙 암
스윙암 디자인이 품질과 가격에 미치는 영향
1. 품질 요소: 가벼울수록 좋습니다.
서스펜션 강성과 서스펜션 스프링이 지지하는 질량(스프링 질량)에 의해 결정되는 신체의 고유 주파수(진동 시스템의 자유 진동 주파수라고도 함)는 서스펜션 시스템의 중요한 성능 지표 중 하나입니다. 자동차의 승차감. 인체가 사용하는 수직진동주파수는 보행 시 신체가 상하로 움직이는 주파수로 약 1~1.6Hz 정도이다. 신체 고유 주파수는 이 주파수 범위에 최대한 가까워야 합니다. 서스펜션 시스템의 강성이 일정할 때 스프링 질량이 작을수록 서스펜션의 수직 변형이 작아지고 고유 주파수가 높아집니다.
수직 하중이 일정할 때 서스펜션 강성이 작을수록 자동차의 고유 주파수가 낮아지고 바퀴가 위아래로 점프하는 데 필요한 공간이 커집니다.
도로 조건과 차량 속도가 동일한 경우 스프링 하 질량이 작을수록 서스펜션 시스템에 가해지는 충격 하중도 작아집니다. 스프링 아래 질량에는 휠 질량, 유니버설 조인트 및 가이드 암 질량 등이 포함됩니다.
일반적으로 알루미늄 스윙암의 질량이 가장 가볍고, 주철 스윙암의 질량이 가장 큽니다. 다른 것들은 그 사이에 있습니다.
스윙암 세트의 질량은 대부분 10kg 미만이므로 질량이 1000kg 이상인 차량에 비해 스윙암의 질량은 연료 소비에 거의 영향을 미치지 않습니다.
2. 가격 요소 : 설계 계획에 따라 다름
요구 사항이 많을수록 비용이 높아집니다. 스윙 암의 구조적 강도와 강성이 요구 사항을 충족한다는 전제하에 제조 공차 요구 사항, 제조 공정 난이도, 재료 유형 및 가용성, 표면 부식 요구 사항 모두 가격에 직접적인 영향을 미칩니다. 예를 들어, 부식 방지 요소: 전기 아연 도금 코팅, 표면 패시베이션 및 기타 처리를 통해 약 144시간을 달성할 수 있습니다. 표면 보호는 음극 전기 영동 페인트 코팅으로 나누어지며 코팅 두께와 처리 방법을 조정하여 240시간 내식성을 달성할 수 있습니다. 아연-철 또는 아연-니켈 코팅으로 500시간 이상의 부식 방지 테스트 요구 사항을 충족할 수 있습니다. 부식 테스트 요구 사항이 증가함에 따라 부품 비용도 증가합니다.
스윙암의 설계 및 구조 방식을 비교하여 비용을 절감할 수 있습니다.
우리 모두 알고 있듯이, 서로 다른 하드 포인트 배열은 서로 다른 주행 성능을 제공합니다. 특히, 동일한 하드포인트 배열과 서로 다른 접속점 설계로 인해 비용이 달라질 수 있다는 점을 지적해야 한다.
구조 부품과 볼 조인트 사이의 연결에는 표준 부품(볼트, 너트 또는 리벳)을 통한 연결, 억지 끼워 맞춤 연결 및 통합의 세 가지 유형이 있습니다. 억지끼워맞춤 연결 구조는 표준 연결 구조에 비해 볼트, 너트, 리벳 등 부품 종류를 줄여줍니다. 억지끼워맞춤 연결구조보다 일체형 일체형으로 볼조인트 조인트 쉘의 부품수를 줄였습니다.
구조 부재와 탄성 요소 사이에는 두 가지 형태의 연결이 있습니다. 전면 및 후면 탄성 요소는 축 방향으로 평행하고 축 방향으로 수직입니다. 다양한 방법으로 다양한 조립 프로세스가 결정됩니다. 예를 들어, 부싱의 가압 방향은 스윙 암 본체와 동일한 방향 및 수직입니다. 단일 스테이션 더블 헤드 프레스를 사용하면 전면 및 후면 부싱을 동시에 압입할 수 있어 인력, 장비 및 시간이 절약됩니다. 설치 방향이 일관되지 않은 경우(수직) 단일 스테이션 더블 헤드 프레스를 사용하여 부싱을 연속적으로 눌러 설치하여 인력과 장비를 절약할 수 있습니다. 부싱이 내부에서 압입되도록 설계된 경우 2개의 스테이션과 2개의 프레스가 필요하며 부싱을 연속적으로 압입합니다.
