코르벳잎샘

Corvette leaf spring

코르벳잎 스프링은 일반적으로 기존의 코일 스프링 대신 섬유보강 플라스틱(FRP) 모노리프 스프링을 사용하는 독립형 서스펜션을 말한다. 그것은 원래 개발되고 처음 활용되었던 미국의 스포츠카인 [1]쉐보레 코르벳의 이름을 따서 지어졌다.[2][3][4][5][6] 이 서스펜션 구성의 주목할 만한 특징은 모노리프 스프링이 라이드 스프링과 앤티롤 스프링 역할을 모두 할 수 있도록 장착하는 것이다. 자동차 서스펜션 설계에서 리프 스프링의 많은 용도와는 대조적으로, 이 형식은 스프링을 로케이팅 링크로 사용하지 않는다. 이 서스펜션 유형은 시보레 콜벳의 여러 세대와 가장 관련이 있지만, 이 디자인은 볼보 자동차와 메르세데스-벤츠 스프린터 밴의 차량뿐만 아니라 다른 생산 제너럴 모터스 자동차에서도 사용되어 왔다. 피아트는 FRP 모노리프 스프링 대신 다엽강스프링을 이용해 비슷한 구성의 자동차를 생산했다.

디자인

C5 코르벳의 후면 서스펜션

한 바퀴의 이동이 다른 바퀴의 위치에 의해 결정되지 않기 때문에 리프 스프링 서스펜션 구성은 독립적이다.[6] 제어 암은 서스펜션이 압축될 때 휠의 움직임을 정의하기 위해 사용된다. 일반적인 코일 스프링은 자동차 폭에 걸쳐 있는 단일 FRP 스프링으로 대체된다. 코일 스프링을 사용하는 독립형 서스펜션 시스템에서처럼, 그리고 하치키스 후축을 지원하는 공통 리프 스프링과 달리 서스펜션 운동학도 제어 암에 의해서만 정의된다.

코일 스프링 서스펜션 설계에서와 같이 FRP 모노리프 스프링은 차량의 중량을 지지한다. 그러나 FRP 잎 스프링은 여러 가지 중요한 면에서 강철 코일 및 전통적인 강철 다엽 스프링과 다르다. FRP 플라스틱 스프링은 강철에 비해 중량당 변형 에너지 저장량이 4.3~5.5배 높다.[7] 이는 특정 용도에 대해 보다 가벼운 스프링이 되도록 한다. 4세대 코르벳에 사용되는 단일 FRP 모노리프 프런트 스프링은 코일 스프링의 등가 중량의 33%에 해당한다.[8] FRP를 유사한 용도의 기존 강철 잎 스프링과 비교했을 때, 절감된 무게는 훨씬 더 크다. 3세대 코르벳은 표준 다잎강철 스프링의 대안으로 FRP 모노리프 스프링(옵션)을 제공했고, 22kg(48lb)강철 스프링은 3kg(7lb) FRP 스프링으로 대체됐다.[9] 볼보는 2세대 XC90의 후면 서스펜션에 FRP 스프링을 사용함으로써 코일 스프링을 사용한 설계에 비해 5kg(10lb)의 중량 절감을 주장하고 있다.[10]

다잎강철 스프링의 잎의 상대적 미닫이운동은 스프링압축과 관련하여 마찰기반의 이력(Stiction-based hysteresis)을 유발한다. 이렇게 하면 서스펜션 준수성이 저하되고 승차감과 핸들링이 모두 손상될 수 있다.[11] 개개의 잎이 부족하여 단잎샘은 간을 피한다.[8]

FRP 스프링은 사이클 수명과 내식성이 뛰어나다고 광고하고 있다.[8] 제3세대 코르벳스프링을 비교한 GM의 실험 결과 다엽제강스프링의 고장은 20만 번의 풀트레이블 사이클 이후가 될 가능성이 높은 것으로 나타났다. 교체된 FRP 잎샘은 200만 사이클 풀 사이클 이후에도 성능 손실이 없었다.[9]

포장은 용도에 따라 코일 스프링과 비교하여 가로 FRP 잎 스프링의 장점과 단점 모두로 인용된다. FRP 스프링은 일반적으로 서스펜션에서 낮게 설정되어 있어 무게중심이 낮아진다. 또한 제조업체는 높은 스프링 마운트를 피할 수 있으므로 서스펜션에 대한 하중 바닥이 평평해진다.[10] 제임스 셰프터는 C5와 이후 코벳에서 사용된 것처럼 OEM 코일로버 댐퍼 스프링을 사용하면 섀시 엔지니어들이 충격 타워를 수직으로 올리거나 안으로 이동시킬 수 밖에 없었다고 보고한다. 후방에서 이것은 트렁크 공간을 줄였을 것이다. 전면에서는 이것이 엔진 포장을 방해했을 것이다. 잎샘을 사용하면 충격 흡수기 조립체의 지름을 댐퍼와 스프링이 아닌 댐퍼의 지름을 그대로 유지하면서, 스프링이 섀시 아래에 위치하도록 할 수 있었다.[12] 그러나 경주용 자동차 설계와 같은 다른 용도에서는 차량 폭에 걸쳐야 할 필요성이 상당한 설계 한계를 초래했다. 코일 및 토션 스프링은 레이싱 용도에 더 나은 포장 옵션을 제공한다. 또한 FRP 스프링은 코일 스프링에 비해 가용성과 선택이 제한적이다.[13] 생산용 로드카에서 FRP스프링과 코일스프링 비교 시 비용 상승도 단점으로 지적됐다.[14]

특성.

하중을 받는 리프 스프링의 FEA 모델 스프링의 처음 접히지 않은 모양은 실루엣 박스로 표시된다. 스프링 우측의 상향 편향은 좌측의 상향 이동을 작게 한다.

FRP 가로 리프 스프링의 이점은 넓은 간격으로 회전 가능한 마운트로 지지되는 경우 앤티롤 바를 교체할 수 있다는 것이다. 일반적으로 충분한 주행 속도를 제공하는 스프링은 서스펜션 롤 레이트를 증가시키기 위해 보충 스프링(안티롤 바)이 필요하다. 횡방향 리프 스프링의 양쪽을 차량 전체에 걸쳐 결합하면 안티롤 바와 같은 동작이 발생한다. 코르벳 엔지니어들은 7세대 코르벳의 일부 버전에서 더 가벼운 앤티롤 바를 사용할 수 [9]있고 심지어 후방 앤티롤 바를 제거할 수 있는 것으로 이 속성을 언급했다.[15]

어느 한쪽 휠이 위쪽으로 꺾이면 스프링의 중심 범위(피벗을 수 있는 마운트 사이의 부분)가 아래로 꺾인다. 두 휠이 동시에 위쪽으로 꺾일 경우(예: 도로의 혹에 부딪힐 때) 중심 부분은 피벗 마운트 사이에서 균일하게 구부러진다. 롤에서는 한 바퀴만 위쪽으로 꺾여 스프링의 중심을 S자형 곡선으로 형성하는 경향이 있다. 그 결과 서스펜션의 한쪽 휠 속도는 다른 쪽의 변위에 따라 달라진다.[8][9][13] 스프링이 앤티롤 바 역할을 하는 정도는 피벗 마운트 사이의 거리와 그 강성에 따라 달라진다.[8]

중앙 강체 마운트가 있는 가로 잎 스프링. 두 개의 봄 반쪽은 사실상 격리되어 있다. 봄의 절반의 움직임은 다른 절반에 영향을 주지 않는다.

단순화된 평탄하고 직사각형 모양의 스프링은 이 원리를 보여준다. 스프링의 우측을 꺾으면 좌측이 상승한다. 이에 비해 단단한 중앙 마운트(2세대 및 3세대 코벳 및 기타 차량)는 한쪽이 꺾일 때 한쪽으로 움직임이 없다.[6]

적용들

다수의 제조사가 항롤 효과가 있는 가로잎 스프링이 지원하는 독립된 전면 또는 후면 서스펜션을 활용한 차량이나 개념을 제작했다.

최근 특허 및 관련 연구

몇몇 자동차 회사들은 코르벳과 유사한 방식으로 지원되는 가로 합성 잎-스프링을 사용하여 정지 설계 특허를 출원했다.

  • 포드 글로벌 테크놀로지스, 2006, 특허 #7029017, 가로잎 스프링이 달린 자동차용 휠 서스펜션.[25]
  • 포르쉐 AG, 2000년 특허 # 6029987, 자동차용 프론트 액슬 가로 리프 스프링 시스템에 의해 지지되는 스트럿 서스펜션 시스템을 코르벳에 의해 사용되는 것과 거의 동일하다. 포르쉐 특허는 이 약정의 유익한 안정화 효과를 언급하고 있다.[26]
  • Honda, 1992, 횡잎 스프링형 서스펜션 특허 #5141209.[27]
  • 다임러크라이슬러, 2004, 특허 #6811169, 일반 또는 능동형 서스펜션 시스템의 하부 컨트롤 암 기능도 수행하는 복합 스프링 설계.[28]
  • ZF는 2009년 10월 복합 스프링 기반 리어 서스펜션을 사용하여 컨셉 리어 서스펜션 설계를 출시했다. 스트럿 기반 서스펜션은 횡방향 리프 스프링을 사용하여 승차감과 앤티롤 스프링으로 모두 기능한다. ZF 개념은 잎샘을 서스펜션 링크 중 하나로 사용함으로써 코르벳에서 사용되는 시스템과 다르다.[29][30]

참고 항목

참조

  1. ^ Corvette - The Great American Sports Car - Staff of Old Cars Weekly. 1975-10-02. p. 81. ISBN 9781440217647. Retrieved 2016-11-14.[데드링크]
  2. ^ "The Top 5 Technological Advancements In Corvette History". Corvette Online. 2015-05-16. Retrieved 2016-11-14.
  3. ^ "Chevrolet Corvette History". Edmunds.com. Retrieved 2016-11-14.
  4. ^ "Composite leaf springs: Saving weight in production suspension systems". CompositesWorld. 2014-02-03. Retrieved 2016-11-14.
  5. ^ "ACMA: Automotive Composites Alliance - Auto Composites 101: History of Automotive Composites". Autocomposites.org. Archived from the original on 2017-01-17. Retrieved 2016-11-14.
  6. ^ a b c Chris Longhurst (2016-10-26). "The Suspension Bible". Car Bibles. Retrieved 2016-11-14.
  7. ^ Yu, W.J.; Kim, H.C. (1988). "Double tapered FRP beam for automotive suspension leaf spring". Composite Structures. 9 (4): 279–300. doi:10.1016/0263-8223(88)90049-9.
  8. ^ a b c d e Lamm, Michael (1983). The Newest Corvette. Corvette from A to Z-15 (1st ed.). Lamm-Morada Publishing. p. 44. ISBN 978-0932128041. Archived from the original on February 19, 2012.
  9. ^ a b c d McLellan, Dave (2002). Corvette from the Inside. Cambridge, MA: Bentley Publishers. pp. 86–87. ISBN 0-8376-0859-7.
  10. ^ a b "Benteler-SGL mass-produces composite leaf springs for the new Volvo XC90 using Loctite Matrix resin from Henkel". Composites Industry News. FRP Today. Retrieved 2015-07-30.[데드링크]
  11. ^ Knowles, Don (2010). Today's Technician: Automotive Suspension & Steering. Cengage Learning. p. 115.
  12. ^ Schefter, James (1998). All Corvettes Are Red. Gallery Books. ISBN 978-0671685010.
  13. ^ a b Smith, Carroll (1984). Engineer to Win. Motorbooks. p. 207. ISBN 9780879381868. If I were involved in the design of a new passenger vehicle, however, I would give serious consideration to the use of a transverse composite single leaf spring of unidirectional glass or carbon filament in an epoxy matrix. This would be the lightest practical spring configuration and, although space constraints would seem to limit its use in racing, it should be perfectly feasible on road-going vehicles, from large trucks to small commuter cars. (Since I wrote this paragraph the new-generation Corvette has come out with just such a spring to control its independent suspension systems-at both end of the car.)
  14. ^ Edmunds, Dan. "2014 Chevrolet Corvette Stingray Z51 Suspension Walkaround". Edmunds. Retrieved 2015-07-30.
  15. ^ Noordeloos, Marc. "Vette Engineering Manager Explains the C7 Chassis". Automobile Magazine. Retrieved 2015-08-01.
  16. ^ McCosh, Dan (April 1998). "Luxury coupes: $24,000 a seat". Popular Science. Retrieved 2015-07-30.
  17. ^ Schuon, Marshal (Oct 23, 1994). "Behind the Wheel/1995 Volvo 960; A Box That's Well Rounded". The New York Times. Retrieved 2015-07-30.
  18. ^ Stoklosa, Alexander. "10 Things You Need to Know About the 2016 Volvo XC90". Car and Driver. Retrieved 2015-08-01.
  19. ^ Amanda Jacob (15 October 2014). "Volvo XC90 features polyurethane composite leaf spring". Retrieved 2018-02-02.
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  25. ^ "Patent US7029017 – Wheel suspension for a motor vehicle with a transverse leaf spring". Retrieved 2015-08-03.
  26. ^ "Patent US6029987 – Front axle for a motor vehicle". 1997-05-26. Retrieved 2015-08-03.
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  28. ^ "Patent US6811169 – Composite spring design that also performs the lower control arm function for a conventional or active suspension system". Retrieved 2015-08-03.
  29. ^ Buchholz, Kami (March 31, 2010). "Composites take prime chassis roles at ZF". Society of Automotive Engineers. Retrieved December 22, 2016.
  30. ^ "Lightweight Construction: Fighting the Fab". ZF Company corporate website. ZF Company. Retrieved December 22, 2016.