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Le bras oscillant est généralement situé entre la roue et la carrosserie, et c'est un élément de sécurité lié au conducteur qui transmet la force, affaiblit la transmission des vibrations et contrôle la direction.

Le bras oscillant est généralement situé entre la roue et la carrosserie, et c'est un élément de sécurité lié au conducteur qui transmet la force, réduit la transmission des vibrations et contrôle la direction. Cet article présente la conception structurelle courante du bras oscillant sur le marché, compare et analyse l'influence des différentes structures sur le processus, la qualité et le prix.

La suspension du châssis de voiture est grossièrement divisée en suspension avant et suspension arrière. Les suspensions avant et arrière sont dotées de bras oscillants pour relier les roues et la carrosserie. Les bras oscillants sont généralement situés entre les roues et la carrosserie.

Le rôle du bras oscillant de guidage est de relier la roue et le cadre, de transmettre la force, de réduire la transmission des vibrations et de contrôler la direction. C'est un élément de sécurité impliquant le conducteur. Le système de suspension comporte des pièces structurelles qui transmettent la force, de sorte que les roues se déplacent par rapport à la carrosserie selon une certaine trajectoire. Les pièces structurelles transmettent la charge et l'ensemble du système de suspension supporte les performances de maniabilité de la voiture.

Fonctions communes et conception de la structure du bras oscillant de la voiture

1. Pour répondre aux exigences de transfert de charge, de conception et de technologie de la structure du bras oscillant

La plupart des voitures modernes utilisent des systèmes de suspension indépendants. Selon différentes formes structurelles, les systèmes de suspension indépendants peuvent être divisés en type à triangle, type à bras oscillant, type multibras, type à bougie et type McPherson. La traverse et le bras oscillant sont une structure à deux forces pour un seul bras dans le multibras, avec deux points de connexion. Deux tiges à deux forces sont assemblées sur le joint universel sous un certain angle, et les lignes de connexion des points de connexion forment une structure triangulaire. Le bras inférieur de suspension avant MacPherson est un bras oscillant typique à trois points avec trois points de connexion. La ligne reliant les trois points de connexion est une structure triangulaire stable capable de résister à des charges dans plusieurs directions.

La structure du bras oscillant à deux forces est simple et la conception structurelle est souvent déterminée en fonction des différentes expertises professionnelles et des commodités de traitement de chaque entreprise. Par exemple, pour la structure en tôle emboutie (voir Figure 1), la structure de conception est une seule plaque d'acier sans soudure et la cavité structurelle a principalement la forme d'un « I » ; la structure soudée en tôle (voir Figure 2), la structure de conception est une plaque d'acier soudée et la cavité structurelle est plus en forme de « 口 » ; soit des plaques de renfort locales sont utilisées pour souder et renforcer la position dangereuse ; la structure de traitement de la machine de forgeage de l'acier, la cavité structurelle est solide et la forme est principalement ajustée en fonction des exigences de disposition du châssis ; la structure de traitement de la machine de forgeage de l'aluminium (voir Figure 3), la structure La cavité est solide et les exigences de forme sont similaires à celles du forgeage de l'acier ; la structure de tuyaux en acier est de structure simple et la cavité structurelle est circulaire.

La structure du bras oscillant à trois points est compliquée et la conception structurelle est souvent déterminée en fonction des exigences du constructeur OEM. Dans l'analyse de simulation de mouvement, le bras oscillant ne peut pas interférer avec d'autres pièces, et la plupart d'entre elles ont des exigences de distance minimale. Par exemple, la structure en tôle emboutie est principalement utilisée en même temps que la structure soudée en tôle, le trou du faisceau de capteur ou le support de connexion de bielle de barre stabilisatrice, etc. modifieront la structure de conception du bras oscillant ; la cavité structurelle a toujours la forme d'une « bouche » et la cavité du bras oscillant. Une structure fermée vaut mieux qu'une structure non fermée. Structure usinée en forgeage, la cavité structurelle est principalement en forme de « I », qui présente les caractéristiques traditionnelles de résistance à la torsion et à la flexion ; la structure, la forme et la cavité structurelle usinées par moulage sont pour la plupart équipées de nervures de renforcement et de trous de réduction de poids en fonction des caractéristiques du moulage ; soudage de tôle La structure combinée avec le forgeage, en raison des exigences d'espace de disposition du châssis du véhicule, la rotule est intégrée dans le forgeage et le forgeage est relié à la tôle ; la structure d'usinage en aluminium forgé offre une meilleure utilisation des matériaux et une meilleure productivité que le forgeage, et est supérieure à la résistance matérielle des pièces moulées, qui est l'application d'une nouvelle technologie.

2. Réduisez la transmission des vibrations au corps et la conception structurelle de l'élément élastique au point de connexion du bras oscillant

Étant donné que la surface de la route sur laquelle la voiture roule ne peut pas être absolument plate, la force de réaction verticale de la surface de la route agissant sur les roues a souvent un impact, en particulier lors de la conduite à grande vitesse sur une mauvaise chaussée, cette force d'impact provoque également le conducteur se sentir mal à l'aise. , des éléments élastiques sont installés dans le système de suspension, et la liaison rigide est transformée en liaison élastique. Une fois que l'élément élastique est impacté, il génère des vibrations, et les vibrations continues rendent le conducteur inconfortable. Le système de suspension a donc besoin d'éléments amortisseurs pour réduire rapidement l'amplitude des vibrations.

Les points de connexion dans la conception structurelle du bras oscillant sont la connexion des éléments élastiques et la connexion à rotule. Les éléments élastiques assurent un amortissement des vibrations et un petit nombre de degrés de liberté en rotation et en oscillation. Les bagues en caoutchouc sont souvent utilisées comme composants élastiques dans les voitures, et des bagues hydrauliques et des charnières transversales sont également utilisées.

Figure 2 Bras oscillant pour le soudage de la tôle

La structure de la bague en caoutchouc est principalement un tuyau en acier avec du caoutchouc à l'extérieur, ou une structure sandwich composée d'un tuyau en acier-caoutchouc-acier. Le tuyau en acier intérieur nécessite des exigences de résistance à la pression et de diamètre, et des dentelures antidérapantes sont courantes aux deux extrémités. La couche de caoutchouc ajuste la formule du matériau et la structure de conception en fonction des différentes exigences de rigidité.

L'anneau en acier le plus à l'extérieur nécessite souvent un angle d'entrée, ce qui favorise le montage à la presse.

La bague hydraulique a une structure complexe, et c'est un produit avec un processus complexe et une forte valeur ajoutée dans la catégorie des bagues. Il y a une cavité dans le caoutchouc et il y a de l’huile dans la cavité. La conception de la structure de la cavité est réalisée en fonction des exigences de performance de la traversée. Si de l'huile fuit, la bague est endommagée. Les bagues hydrauliques peuvent fournir une meilleure courbe de rigidité, affectant la maniabilité globale du véhicule.

La charnière croisée a une structure complexe et est une pièce composite de charnières en caoutchouc et à bille. Il peut offrir une meilleure durabilité que la bague, l'angle de pivotement et l'angle de rotation, une courbe de rigidité spéciale et répondre aux exigences de performance de l'ensemble du véhicule. Les charnières transversales endommagées généreront du bruit dans la cabine lorsque le véhicule est en mouvement.

3. Avec le mouvement de la roue, la conception structurelle de l'élément oscillant au point de connexion du bras oscillant

La surface inégale de la route fait sauter les roues de haut en bas par rapport à la carrosserie (châssis), et en même temps les roues bougent, comme tourner, aller tout droit, etc., exigeant que la trajectoire des roues réponde à certaines exigences. Le bras oscillant et le joint universel sont pour la plupart reliés par une charnière à rotule.

La charnière à bille du bras oscillant peut fournir un angle d'oscillation supérieur à ± 18° et peut fournir un angle de rotation de 360°. Répond pleinement aux exigences de voile et de direction des roues. Et la charnière à rotule répond aux exigences de garantie de 2 ans ou 60 000 km et de 3 ans ou 80 000 km pour l'ensemble du véhicule. 

Selon les différentes méthodes de connexion entre le bras oscillant et la charnière à rotule (joint à rotule), elle peut être divisée en connexion par boulon ou rivet, la charnière à rotule a une bride ; connexion à interférence par pression, la charnière à bille n'a pas de bride ; intégré, le bras oscillant et la charnière à bille tout en un. Pour les structures en tôle simple et les structures soudées multi-tôles, les deux premiers types de connexions sont plus largement utilisés ; ce dernier type de connexion tel que le forgeage de l'acier, le forgeage de l'aluminium et la fonte est plus largement utilisé 

La charnière à bille doit répondre à la résistance à l'usure dans des conditions de charge, en raison de l'angle de travail plus grand que la bague, ce qui entraîne une durée de vie plus élevée. Par conséquent, la charnière à bille doit être conçue comme une structure combinée, comprenant une bonne lubrification de la balançoire et un système de lubrification étanche à la poussière et à l'eau. 

Figure 3 Bras oscillant forgé en aluminium

L'impact de la conception du bras oscillant sur la qualité et le prix

1. Facteur de qualité : plus c’est léger, mieux c’est

La fréquence propre du corps (également connue sous le nom de fréquence de vibration libre du système de vibration) déterminée par la rigidité de la suspension et la masse supportée par le ressort de suspension (masse suspendue) est l'un des indicateurs de performance importants du système de suspension qui affecte la confort de conduite de la voiture. La fréquence de vibration verticale utilisée par le corps humain est la fréquence du corps qui monte et descend pendant la marche, qui est d'environ 1 à 1,6 Hz. La fréquence naturelle du corps doit être aussi proche que possible de cette plage de fréquences. Lorsque la rigidité du système de suspension est constante, plus la masse suspendue est petite, plus la déformation verticale de la suspension est faible et plus la fréquence propre est élevée.

Lorsque la charge verticale est constante, plus la rigidité de la suspension est faible, plus la fréquence naturelle de la voiture est faible et plus l'espace requis pour que la roue saute de haut en bas est grand.

Lorsque les conditions routières et la vitesse du véhicule sont identiques, plus la masse non suspendue est faible, plus la charge d'impact sur le système de suspension est faible. La masse non suspendue comprend la masse de la roue, la masse du joint universel et du bras de guidage, etc.

En général, le bras oscillant en aluminium a la masse la plus légère et le bras oscillant en fonte a la masse la plus grande. D'autres sont entre les deux.

Étant donné que la masse d'un ensemble de bras oscillants est généralement inférieure à 10 kg, par rapport à un véhicule dont la masse est supérieure à 1 000 kg, la masse du bras oscillant a peu d'effet sur la consommation de carburant. 

2. Facteur prix : dépend du plan de conception

Plus les exigences sont nombreuses, plus le coût est élevé. En partant du principe que la résistance structurelle et la rigidité du bras oscillant répondent aux exigences, les exigences de tolérance de fabrication, la difficulté du processus de fabrication, le type et la disponibilité des matériaux et les exigences de corrosion de surface affectent tous directement le prix. Par exemple, les facteurs anticorrosion : le revêtement électrogalvanisé, grâce à la passivation de surface et à d'autres traitements, peut atteindre environ 144 heures ; la protection de surface est divisée en revêtement de peinture électrophorétique cathodique, qui peut atteindre une résistance à la corrosion de 240 heures grâce à l'ajustement de l'épaisseur du revêtement et des méthodes de traitement ; revêtement zinc-fer ou zinc-nickel, qui peut répondre aux exigences des tests anticorrosion de plus de 500h. À mesure que les exigences en matière de tests de corrosion augmentent, le coût de la pièce augmente également. 

Le coût peut être réduit en comparant les schémas de conception et de structure du bras oscillant.

Comme nous le savons tous, différentes dispositions de points durs offrent des performances de conduite différentes. En particulier, il convient de souligner que la même disposition des points durs et des conceptions différentes des points de connexion peuvent entraîner des coûts différents. 

Il existe trois types de liaison entre pièces de structure et rotules : liaison par pièces standards (boulons, écrous ou rivets), liaison par ajustement serré et intégration. Par rapport à la structure de connexion standard, la structure de connexion à ajustement serré réduit les types de pièces, telles que les boulons, écrous, rivets et autres pièces. La structure de connexion monobloc intégrée à la structure de connexion à ajustement serré réduit le nombre de pièces de la coque du joint à rotule.

Il existe deux formes de liaison entre l'élément de structure et l'élément élastique : les éléments élastiques avant et arrière sont axialement parallèles et axialement perpendiculaires. Différentes méthodes déterminent différents processus d'assemblage. Par exemple, la direction de pression de la bague est dans la même direction et perpendiculaire au corps du bras oscillant. Une presse à double tête à station unique peut être utilisée pour enfoncer les bagues avant et arrière en même temps, économisant ainsi de la main d'œuvre, de l'équipement et du temps ; Si la direction d'installation est incohérente (verticale), une presse à double tête à station unique peut être utilisée pour presser et installer la bague successivement, économisant ainsi de la main d'œuvre et de l'équipement ; lorsque la douille est conçue pour être enfoncée de l'intérieur, deux stations et deux presses sont nécessaires pour emmancher successivement la douille.