Anotace
Práce se zabývá úpravou podvozku elektromobilu eTUL a konstrukci boxu ur eného pro nový typ baterií. Po provedení p edb žného návrhu následuje kinematický rozbor a optimalizace geometrických parametr p ední nápravy v prost edí programu Lotus Suspension Analysis. Dale je provedeno konstruk ní návrh úprav i analyzu pevnosti a tuhosti vybraných díl p ední
nápravy. Poslední ást se zabývá konstruk ním návrhem a pevnostní analyzou boxu pro nový typ baterií.
Klí ová slova: podvozek, eTUL, p ipojovací box baterií
Annotation
This diploma thesis is about modification of the chassis of electric car eTUL and about construction of the box for a new type of battery. Kinematic analysis and optimization of geometric parameters of the front axle in the program Lotus Suspension Analysis are followed after carrying out of the proposal draft. Then an engineering design of modifications and analysis of the strength and stiffness of selected components of the front axle were performed. The last part of this thesis is about engineering design and strength analysis of the box for a new type of battery.
Keywords: chassis, eTUL, box of the battery.
Pod kování
Cht l bych pod kovat svému vedoucímu diplomové práce Ing. Robertu Voženílkovi, PhD. za odborné vedení, pomoc p i ešení a v novaný as v pr hu psaní diplomové práce.
Dále d kuji Ing. Pavlu Jandu e za cenné rady p i návrhu p ipojovacího boxu baterií a konzultantu diplomové práce Ing. Martinu Bukvicu za vst ícný p ístup.
Seznam symbolů a zkratek
F Podélná síla [N]
F Boční síla [N]
M Hnací moment [Nm]
P Střed klopení kola [-]
S Střed klopení karosérie [-]
O Střed klonění karosérie [-]
K Průsečík středu stopy kola s osou vozidla [-]
KDMS Kolové dopravní a manipulační stroje [-]
ν sbíhavosti kol [˚]
γ Úhel odklonu kol [˚]
δ Úhel příklonu rejdové osy [˚]
r Poloměr rejdu [mm]
β Úhel záklonu rejdové osy [˚]
R Závlek rejdové osy [mm]
LSA Lotus Suspension Analysis [-]
r Poloměr kola [m]
Li Index zátěže pneumatiky [-]
Si Index rychlosti pneumatiky [-]
l Délka tlumiče [m]
z Zdvih tlumiče [m]
m Hmotnost elektromobilu eTUL [kg]
m Hmotnost rámu elektromobilu eTUL [kg]
m Hmotnost řidiče elektromobilu eTUL [kg]
m Hmotnost spolujezdce elektromobilu eTUL [kg]
m Hmotnost elektromotoru elektromobilu eTUL [kg]
m ř Hmotnost převodovky elektromobilu eTUL [kg]
m Hmotnost baterií elektromobilu eTUL [kg]
l Horizontální vzdálenost těžiště rámu od osy zadní nápravy [m]
l Horizontální vzdálenost těžiště řidiče od osy zadní nápravy [m]
l Horizontální vzdálenost těžiště spolujezdce od osy zadní nápravy [m]
l Horizontální vzdálenost těžiště elektromotoru od osy zadní nápravy [m]
l ř Horizontální vzdálenost těžiště převodovky od osy zadní nápravy [m]
l Horizontální vzdálenost těžiště baterie od osy zadní nápravy [m]
l Vertikální vzdálenost těžiště rámu od bodu styku s vozovkou [m]
l Vertikální vzdálenost těžiště řidiče od bodu styku s vozovkou [m]
l Vertikální vzdálenost těžiště spolujezdce od bodu styku s vozovkou [m]
l Vertikální vzdálenost těžiště elektromotoru od bodu styku s vozovkou [m]
l ř Vertikální vzdálenost těžiště převodovky od bodu styku s vozovkou [m]
l Vertikální vzdálenost těžiště baterie od bodu styku s vozovkou [m]
h Výška těžiště elektromobilu eTUL [m]
G Tíhová síla [N]
Z Svislá reakce na zadní nápravě [N]
Z Svislá reakce na přední nápravě [N]
g Gravitační zrychlení [m/s ]
l Vzdálenost těžiště od zadní nápravy [m]
l Vzdálenost těžiště od přední nápravy [m]
l Rozvor náprav [m]
F Hnací síla [N]
O
O Odpor valení [N]
O Odpor vzduchu [N]
Sou initel adheze [-]
a Zrychlení vozidla [m/s ]
Sou initel vlivu rota ních hmot [-]
B Brzdná síla na p ední náprav [N]
B Brzdná síla na zadní náprav [N]
Y Odst edivá síla [N]
Y Odst edivá síla na p ední náprav [N]
Y Odst edivá síla na zadní náprav [N]
Y´ Odst edivá síla na vnit ním kole p ední nápravy [N]
Y ´´ Odst edivá síla na vn jším kole p ední nápravy [N]
Y ´ Odst edivá síla na vnit ním kole zadní nápravy [N]
Y ´´ Odst edivá síla na vn jším kole zadní nápravy [N]
k Dynamický sou initel [-]
C Dovolené dynamické zatížení uniballu v radiálním sm ru [kN]
C Dovolené statické zatížení uniballu v radiálním sm ru [kN]
m Hmotnost p ipojovacího boxu baterií [kg]
a Dynamický sou initel tíhového zrychlení [-]
R Mez kluzu [MPa]
Obsah
1 Úvod ... 13
2 Teoretická ást – popís podvozk sou asných automobil ... 14
2.1 Pneumatiky a kola ... 14
2.1.1 Pláš pneumatiky ... 15
2.1.2 Kola vozidel ... 17
2.2 Zav šení kol ... 17
2.2.1 Nezávislé zav šení kol ... 18
2.3 Uložení kol ... 20
2.3.1 Uložení oto ného epu ... 21
2.4 Odpružení ... 21
2.4.1 Pružiny ... 22
2.4.2 Tlumi e pérování ... 23
2.5 ízení ... 24
2.5.1 Legislativní požadavky na ízení ... 25
2.5.2 Geometrie zav šení kol ... 25
2.5.3 Mechanismus ízení... 29
2.6 Brzdový systém ... 29
2.6.1 Bubnová brzda ... 29
2.6.2 Kotou ová brzda ... 30
2.6.3 Brzdový t men ... 30
3 Návrh základní geometrie p ední nápravy ... 32
3.1 Konstrukce st edu klopení karosérie a st edu klopení kola ... 32
3.2 Konstrukce st edu klon ní kola a nastavení parametru Anti-dive ... 33
3.3 Kinematický rozbor a optimalizace geometrie p ední nápravy v prost edí software LSA . 34 3.3.1 Zm na geometrie nápravy p i zdvihu kol po optimalizaci ... 36
3.3.2 Zm na geometrie nápravy p i náklonu karosérie po optimalizaci ... 37
3.3.3 Zm na geometrie nápravy p i zata ení po optimalizaci ... 39
4 Konstruk ní návrh úprav p ední nápravy elektromobilu eTUL ... 40
4.1 Pneumatiky a kola ... 40
4.2 Uložení kol ... 41
4.3 Zav šení kol ... 42
4.3.1 hlice ... 42
4.3.2 Horní segment t hlice ... 43
4.3.4 Kloubové hlavice - unibally ... 44
4.3.5 Spojení uniballu a trubky ... 44
4.3.6 Ramena zav šení ... 44
4.3.7 Držáky ramen zav šení... 45
4.4 ízení ... 46
4.5 P enos hnacího momentu ... 47
4.6 Brzdový systém ... 47
4.6.1 Brzdový kotou ... 47
4.6.2 Brzdový t men ... 48
4.6.3 Brzdové desti ky ... 49
4.7 Odpružení ... 50
4.7.1 Umíst ní tlumi e ... 50
4.7.2 Kinematické parametry tlumi e ... 50
4.8 Sestava p ední nápravy ... 51
5 Stanovení síl p sobících na vozidlo ... 53
5.1 Stanovení polohy t žišt elektromobilu eTUL ... 53
5.2 Statický režim ... 55
5.3 Rozjezd vozidla ... 56
5.4 Brzd ní vozidla ... 57
5.5 Pr jezd zatá kou ... 59
5.6 Dynamický režim ... 60
6 Kontrola pevnosti a tuhosti vybraných ástí podvozku pomocí MKP ... 62
6.1 Horní rameno ... 62
6.1.1 Analýza nap tí a deformací horního ramene pro režim brzd ní vozidla ... 63
6.1.2 Analýza nap tí a deformací horního ramene pro režim rozjezdu vozidla ... 64
6.1.3 Analýza nap tí a deformací horního ramene pro režim pr jezdu zatá kou ... 65
6.1.4 Analýza nap tí a deformací horního ramene pro režim brzd ní v zatá ce ... 66
6.2 Spodní rameno ... 67
6.2.1 Analýza nap tí a deformací spodního ramene pro režim brzd ní vozidla ... 69
6.2.2 Analýza nap tí a deformací spodního ramene pro režim rozjezdu vozidla ... 70
6.2.3 Analýza nap tí a deformací spodního ramene pro režim pr jezdu zatá kou ... 71
6.2.4 Analýza nap tí a deformací spodního ramene pro režim brzd ní v zatá ce ... 72
6.3 T hlice kola ... 73
6.3.1 Analýza nap tí a deformací t hlice kola pro režim brzd ní vozidla ... 75
6.3.2 Analýza nap tí a deformací t hlice kola pro režim rozjezdu vozidla ... 76
6.3.3 Analýza nap tí a deformací t hlice kola pro režim pr jezdu zatá kou ... 77
6.3.4 Analýza nap tí a deformací t hlice kola pro režim brzd ní v zatá ce ... 78
7 Návrh uspo ádání boxu s novým typem baterií ... 80
7.1 Konstruk ní návrh jednotlivých prvk boxu ... 80
7.1.1 ipojovací box ... 80
7.1.2 Moduly a bloky baterií ... 82
7.2 Chlazení bateriových lánk ... 84
7.2.1 Pasivní zp sob chlazení lánk – Battery Thermal Management ... 84
7.2.2 Aktivní zp sob chlazení lánk – návrh chladicího okruhu ... 85
7.2.3 Pohyb chladicí / oh ívací kapaliny rozvodem potrubí ... 87
7.3 Pevnostní kontrola p ipojovacího boxu ... 89
8 Záv r ... 91
9 Použité zdroje ... 93
Seznam p íloh ... 95
1. Úvod
Projekt elektromobilu eTUL vznikl na kated e vozidel a motor p ed n kolika lety ve spolupráci s Ústavem mechatroniky a technické informatiky TUL. B hem tohoto projektu byla vypracovaná celá ada diplomových a bakalá ských prací, zabývajících se návrhem
konstruk ních ástí elektromobilu, takových jako je rám, podvozek, p evodovka nebo brzdový systém. Moje práce, zam ená na dosažení nižší hmotnosti p ední nápravy a konstrukci boxu ur eného pro nový typ baterií, navazuje na p edchozí diplomové práce vztahující se k projektu eTUL, a to na:
„Elektromobil pro dv osoby“ od Ing. Lukáše Pilvouska, kde byl vypracovaný koncept daného vozidla a odkud byly použity takové parametry jako je rozchod kol, rozvor náprav, velikost kola a další.
„Návrh podvozku elektromobilu“ od Ing. Jakuba Lindauera, kde byl vypracovaný kompletní návrh podvozku a odkud byla p evzata konstrukce ízení vozidla.
„Návrh rámu elektromobilu“ od Ing. Lukáše Pato ky, v této práci byl vypracovaný kompletní návrh rámu eTUL, z jehož zástavbového prostoru jsem vycházel p i návrhu
ipojovacího boxu baterií elektromobilu.
2. Teoretická ást – popís podvozk sou asných automobil
Podvozek je spodní ást motorového vozidla, ur ena pro p enos mechanické energie z motoru na hnací kola, pohyb vozu a jeho ízení. Podvozek má tyto hlavní ásti:
kolo s pneumatikou zav šení kol
odpružení ízení
brzdné za ízení [1].
Obr.2 Schématické zobrazení konstruk ních ástí podvozku [1]
2.1 Pneumatiky a kola
Kolo s pneumatikou zajiš uje spojení mezi vozidlem a vozovkou. Kola nesou hmotnost vozidla, posádky a nákladu, p enášejí hnací a brzdné momenty a hrají d ležitou roli v pružící soustav vozidla.
Vzduchová pneumatika je pneumatika, jejíž pracovní schopnost je ur ena p edevším tlakem vzduchu, který obsahuje. U sou asných osobních vozidel se používají pouze pneumatiky radiální, d íve se používaly také pneumatiky diagonální. Pojem pneumatika zahrnuje:
pláš s duši – (u pneumatik vybavených duší) vn jší ást, která zajiš uje spojení s vozovkou a svojí patkou dosedá na ráfek. U bezdušových pneumatik funkci duše p ebírá pláš s bezdušovým ventilem
ochranná vložka – chrání vzdušnici na plochých nebo šikmých ramenech ráfku proti narážení patek pneumatiky, použivá se pouze u n kterých typ ráfku
ventil [2].
2.1.1 Pláš pneumatiky
Hlavnímí ástmí plašt jsou kostra, bo nice, patka a b houn opat ený vzorkem.
Obr.2.1.1.1 Nejduležit jší ásti pneumatiky [2]
Nejd ležit jší ástí pneumatiky je kordová vložka, takzvaná kostra pneumatiky. Podle konstrukce kostry a z jakého materiálu jsou vytvo eny tkaniny rozlišujem pneumatiky radiální a diagonální konstrukce.Vlákna kordové tkaniny u radiální pneumatiky vedou nejkratší cestou od patky k patce. S obvodovou árou pneumatiky tvo í úhel 90°. P i pohledu na takovou
pneumatiku z boku, vedou vlákna v radiálním sm ru, proto písmeno „R“ (radiální) v ozna ení radiálních pneumatik ukazuje pr h vláken. V d sledku vedení vláken pod úhlem 90° vzhledem k obvodové e pneumatiky pruží radiální pneumatiky podstatn m eji než diagonální, kde vlákna kordové kostry svírají s obvodovou árou pneumatiky úhel 30° až 40° [2].
Obr.2.1.1.2 Druhy pláš podle konstrukce nosné struktury [2]
Mezi kostrou a b hounem pneumatiky je vložený pevnostní ocelový nárazník, který je u moderních radiálních pneumatik vyroben zásadn z pásu vyztuženého ocelovým kordem.
Ocelový nárazník pneumatiky se skládá z ocelových lanek uložených do pryžového pásu. V porovnání s d íve používanými diagonálními pneumatikami p inášejí radiální pneumatiky následující výhody:
tší plocha dotyku pneumatiky s vozovkou
lepší p ilnavost pneumatiky k vozovce
tší schopnost akcelerace a brzd ní (lepší p enos brzdných a hnacích moment ) menší opot ebení (kilometrový výkon)
dobré držení stopy (lepší p enos bo ních sil)
dochází k menšímu zah ívání pneumatiky v d sledku stabilizace b hounu nárazníkem jsou vhodn jší k použití jako zimní pneumatiky [2].
Ozna ení pneumatik
Obr.2.1.1.3 Hlavní rozm ry pneumatik [3] Obr.2.1.1.4 Ozna ení pneumatik [3]
205 - nominální ší ka pneumatiky v milimetrech (205 mm) 55 - pom r nominální výšky pneu k nominální ší ce v procentech
R - typ konstrukce kostry („R" radiální, „D" diagonální, „B" bias belted) 16 - nominální pr r p íslušného disku v palcích- vnit ní pr r pneu 91 - index nosnosti (numerický kód "91"=615kg) dle tabulky (viz níže) W - index rychlosti (kód abecedy "W"=270km/h) dle tabulky (viz níže)
Dále jsou na pneumatikách vyzna ovány texty ozna ující specifické vlastnosti:
TUBELESS - bezdušová / TUBETYPE = dušová
M+S, MUD+SNOW - (bláto+sníh) pneu ur ená pro zimní provoz RF , XL, C REINFORCED - zesílená kostra pro dodávky
DOT 24 1 týden a rok výroby pneumatiky (dvacátý tvrtý týden, rok 2001) OUTSIDE, INSIDE - vnit ní a venkovní bo nice
ROTATION - sm r otá ení [3].
2.1.2 Kola vozidel
Ocelová disková kola se skládají ze dvou ástí:
Ráfku – prstencové profilované ásti kola, který nese pneumatiku,
Disku nebo kotou e kola – slouží jako spojovací ást mezi nábojem a ráfkem kola.
Ob tyto ásti jsou dnes v tšinou pevn spojovány odporovým nebo obloukovým sva ováním do diskového kola. Ozna ení a rozm ry diskových kol jsou stanoveny normami DIN (nap . DIN 7817, 7820 aj.) a v sou asnosti jsou v souladu s mezinárodními standardy.
Ozna ení ráfk :
Ozna ení ráfk ukážeme na p íkladu ráfku použitého pro p ední kola eTUL 4x15 ET35 4x100 56
4 – ší ka ráfku v palcích
15 – jmenovitý pr r v palcích
ET35 – zális v milimetrech, vzdálenost dosedací plochy kola od pomyslné roviny d lící ší ku kola 4 – po et p ipev ovacích šroub
100 – pr r rozte né kružnice pro p ipev ovací šrouby v milimetrech
56 – pr r st edního otvoru kola v milimetrech.
Obr. 2.1.2.1 Hlavní rozm ry ráfku [4]
2.2 Zav šení kol
Zav šení kol – je zp sob p ipojení kola k rámu nebo karosérii.
Funkce zav šení kol:
umožnit svislý relativní pohyb kola vzhledem k rámu nebo karoserii enášet síly mezi kolem a rámem (karoserií)
za všech okolností zajistit trvalý kontakt všech kol s vozovkou eliminovat nežádoucí pohyby kola (bo ní posuv, nakláp ní) umožnit ízení
umožnit brzd ní + zachytit brzdné síly [5]
umožnit p enos momentu na hnací kola zajistit pohodlí jízdy [5].
Konstruk ní požadavky :
- tuhost a kinematická jednozna nost
- minimální zm na geometrie p i propružení - minimální opot ebení pneumatik
- dlouhá životnost
- minimální požadavky na prostor (nekonfliktnost) - odolnost v agresivním prost edí [5].
Druhy zav šení kol :
Závislé – kola na spole ném p ném nosníku (mostu), celek (tuhá náprava) je kinematicky vnímána jako jedno t leso kola se navzájem ovliv ují.
Nezávislé – každé kolo zav šeno samostatn , kola se p i propružení p ímo neovliv ují [5].
2.2.1 Nezávislé zav šení kol
U nezávislého zav šení nejsou pohyby pravých a levých kol p ímo vázány jako u tuhé nápravy, ale jen nep ímo p es karosérii [1].Tímto je dosaženo nasledujících p ínos :
nevzniká t epetání
menší hmotnost neodpružených ástí (rozvodovka a diferenciál není sou ástí nápravy) mezi uloženími je dostatek místa na motor nebo jiné konstruk ní ásti vozidla [5].
Druhy nezávislého zav šení kol:
1) ední nápravy : lichob žníková náprava McPherson 2) zadní nápravy : kyvadlová úhlová náprava
kliková náprava
kliková náprava s propojenými rameny (torzní kliková náprava) 3) ední i zadní nápravy : Elastokinematické zav šení
Multilink [5]
Vzhledem k tomu, že v dáné diplomové prací pro zav šení p ední nápravy je použito lichob žníkové nápravy, dálé detailn bude popsán tento typ nezávislého zav šení kol.
Lichob žníková náprava
Lichob žníkové zav šení je realizováno pomocí dvou nestejn dlouhých p ných ramen, emž horní rameno je kratší. Prost ednictvím t chto ramen jsou kola zav šena k nápravnici, rámu, p ípadn sk íni rozvodovky. Vhodnou volbou vzájemného pom ru délky obou ramen lze dosáhnout velmi p íznivé kinematiky. Lichob žníková náprava je vhodná jako ídící a zárove
Lichob žníková náprava je tvo ena horním a dolním trojúhelníkovým ramenem. V pr tu do p né svislé roviny tato ramena tvo í lichob žník, odtud vznikl název nápravy.
Konce obou ramen jsou spojeny epem, na kterém je uloženo kolo [6]. Hmotnost a zatížení automobilu se p enáší z odpruženého spodního ramene p es pružinu. Proto je také spodní rameno robustn jší. Tlumi je instalován uvnit pružiny [8].
Obr.2.2.1.1 Konstrukce lichob žníkové nápravy [8].
Kinematika lichob žníkové nápravy
Budeme-li mít ob ramena lichob žníku rovnob žná a stejn dlouhá, bude kolo p i propružení svírat se zemí stále stejný úhel (nebude se m nit odklon). Ovšem rozchod kol se
ní. Pneumatika je smýkána, což vede k jejímu vyššímu opot ebení. Tento jev m že být zlepšen kratším horním ramenem a delším spodním. Pak pokud kolo p ejede p ekážku, ob ramena mají p i vychýlení tendenci kolo tla it dovnit . Avšak kratší horní rameno vykoná jinou úhlovou dráhu než spodní. Výsledný pohyb posune horní bod kola více, než spodní. Tedy, mírn se zm ní odklon kola. To má výhodu ve stabilizaci vozidla. Rozchod se také zm ní, ale jen minimáln [8].
Obr. 2.2.1.2 Zm na rozchodu p i stejn dlouhých ramenech [8].
Obr. 2.2.1.3 Zm na rozchodu p i kratším horním ramenu [8].
Vozidlové pružiny jsou v tšinou uloženy na spodním ramenu lichob žníkové nápravy.
Pon vadž spodní rameno vzhledem ke své velké délce koná p i propružení jen malé úhlové pohyby, m že být pružina pevn vetknuta. Kdyby byla uložena na horním ramenu, musela by být uložena kloubov , pon vadž jinak by vznikalo velké vyboulení [1].
sobící síly v lichob žníkovém zav šení
enos sil p sobících ve stop (bo ní sílaF , obvodová síla F ) a hnacího pop . brzdného momentu M p es ramena do karoserie vozidla je znázorn n na obr. 2.2.1.4 Zatížení kola je zanedbáno, nebo je do karoserie p enášeno v tšinou pružinami. Pon vadž v uložení ramen musí být zachycovány dvojice sil, jsou pro každé rameno zapot ebí dv úložná místa. Proto se
tšinou používají trojúhelníková ramena. Spodní rameno je siln ji zat žováno než horní, jelikož leží blíže k p sobiští sil (stopa). Aby p esto byly síly v uložení malé, musí být vzdalenost a co nejv tší [1].
Obr.2.2.1.4 Zachycení bo ních a obvodových sil na lichob žníkové náprav [1].
2.3 Uložení kol
Vozidlové kolo, aby se mohlo odvalovat, musí být vzhledem v pevné ásti (náprava, zav šení kola) uloženo. Krom tohoto uložení je u ízených kol ješt uložení rejdového epu (p íp. oto ného epu kola), aby bylo možné kolo natá et ídícími pohyby. Pro uložení kola se výhradn používají valivá ložiska. Pro uložení rejdového epu i kluzná ložiska [1]. Uložení kola má dv úlohy:
a) p enos sil p sobících ve stop pneumatiky.
b) uložit kolo, pokud možno bez v le, aby bylo zajišt no p esné otá ení [1].
Kola se zpravidla ukládají t mito zp soby:
pár ložisek – používáme kuli ková ložiska s kosoúhlým stykem nebo kuželíková ložiska Pomocí t chto typ ložisek dokážeme p enést i axiální síly
dvou adá ložiska – mají menší nároky na zástavbový prostor
ložiskové jednotky – použití pouze jednoho ložiska. Ložiskový kroužek je d lený nebo je sou ástí ložiska vn jší pop . i vnit ní p íruba. Výhodou je snadná montáž bez
zbyte ných dílu a malé nároky na prostor i hmotnost [1].
2.3.1 Uložení oto ného epu
ední tzv. ízené nápravy osobních automobil jsou p evážn typu McPherson nebo lichob žníkové. P i ízení se kolo otá í kolem tzv. osy ízení (rejdové osy). U lichob žníkové nápravy je osa ízení dána spojnicí horního kulového epu a spodního kulového epu, které jsou uchyceny v rozvidlení oto ného epu kola (též tzv. t hlice nebo nosník kola). U nápravy
McPherson je osa dána spojnicí st edu horního záv sného bloku (valivé ložisko) s kulovým epem na vn jší stran spodního p ného ramena. Osa ízení m že být n kdy totožná s osou teleskopické vzp ry [1].
2.4 Odpružení
Souhrn prvk automobilu, které vytvá ejí pružné spojení mezí nápravami a nástavbou (karosérií). Ú elem odpružení je zmírnit rázy a ot esy karosérie od nerovnosti vozovky, zmenšit namáhání rámu (zejmena krutem), udržet všechna kola ve stálém styku s vozovkou.
Odpružení je umíst no mezi nápravami a rámem (samonosnou karosérií) vozidla.
Spole s tlumením má vliv na:
pohodlí jízdy – takové prost edí v karosérii, vyvolávající co nejmenší únavu nervovou a svalovou (mechan. ot esy, hluk), m ítkem pohodli je frekvence vlastních kmit
karosérie
bezpe nost jízdy – p i p ejezdu nerovností dochází ke ztrat kontaktu kola vozidla s vozovkou – kola nep enášejí žádné síly (tažné, brzdné, suvné)
stabilitu vozidla v zata ce – p i rychlem pr jezdu zata kou dochází ke ztrat aheze kol s vozovkou (kola pohybující se uvnit zata ky) – vynášení vozidla ze zatá ky.
Celkovou hmotnost automobilu lze rozd lit na:
hmotu neodpruženou – zpravidla kola, nápravy, p íslušné ásti zav šení kol, pérování a tlumení
hmotu odpruženou – ást karosérie v etn posádky, pop . nákladu, p íslušné ásti náprav, pérování a tlumení.
Odpružené hmoty jsou od neodpružených odd leny pružinami a tlumi i – kmitání odpružených hmot p i jízd je tlumeno – pružina a tlumi jsou pružící a tlumící prvky mezi nápravou a karosérií automobilu [9].
2.4.1 Pružiny
Listová pera: jsou tvo ena jedním nebo n kolika listy z pružné oceli nebo plastu. Podle tvaru se rozd lují na tvrteliptická, p leliptická, t tvrt eliptická a celoeliptická pera. Podle uspo ádání pak na pera p ná a podélná, z ídka také šikmá.
Vinuté pružiny: jsou vyrobeny z pružné oceli. Mohou být válcové nebo soude kové, vinuté se stejným stoupáním nebo progresivn . Vinuté (šroubovité) pružiny jsou dnes nej ast ji používanými pružinami v osobních automobilech. Zabírají mén místa než listová pera a pom rn snadno mohou zabezpe it progresivní pérování - malé nerovnosti plavn pohltí, p i
tším propružení kladou v tší odpor a zlepšují tak jízdní vlastnosti vozu a komfort pérování.
Hydropneumatická jednotka: pro p enos pohybu kola používá kapalinu, vlastní pružení zabezpe uje plyn. Hydropneumatika m že také sloužit ke snadné zm ne sv tlé výšky a sou ástí pružicí jednotky m že být i tlumi pérování. Na obr. 2.4.1.1 vidíte plynokapalinovou jednotku vozu Citroën:
Obr.2.4.1.1 Hydropneumatická jednotka [10].
1 - ocelová koule napln ná plynem, který je stla ován p es membránu kapalinou 2 - kapalina, p enášející síly od kol
3 - válec z lehké slitiny
4 - píst, stla ující kapalinu 5 - pružící plynová nápl 6 - pryžová membrána [10]
Zkrutná pružina: (též zkrutná ty , torzní ty ) je ty s p ímou osou, obvykle kruhového pr ezu a na koncích jsou hlavice o v tším pr ru. Koncové hlavice mají bu kruhový pr ez s drážkováním nebo tvercový, obdélníkový i šestiúhelníkový profil. Zkrutná pružina zabírá velmi málo místa, má malou hmotnost a malé nároky na údržbu. Montují se s odpovídajícím
edp tím [1].
Pryžová pružina: pryž se používá prakticky u každého vozidla jako p ídavný pružící prvek. Použití pryže jako materiálu pro vozidlové pružiny má n kolik výhod: nízká cena, vysoká životnost, žádná údržba, vysoké vlastní tlumení. Na druhé stran má pryžový element adu nevýhod. Pryž je citlivá na teplotu, po así, chemikálie a olej. asem klesá statická únosnost pryžového elementu, modul pružnosti a modul smyku závisí na tvaru, pryžové sm si, teplot a
ní se zatížením. Rovn ž absorpce hluku a mez únavy jsou prom nlivé [1].
2.4.2 Tlumi e pérování
Tlumi e pérování tlumí kmitání a výkyvy v pružinách vozu. Tlumi e pérování zajiš ují kolik zásadních funkcí:
zajiš ují stálý a kontinuální kontakt kola s vozovkou i p i jízd po nerovném terénu tlumí nárazy a odpružení vozu
pokud má kolo stálý kontakt s vozovkou, je zajišt na kratší brzdná dráha, lepší vedení kola po vozovce, tedy lepší ovladatelnost vozidla a sm rová stabilita i v zatá kách i v extrému i p i smyku
snižují houpavost a naklán ní vozu v zatá kách, ímž p ispívají k bezpe nému projetí zatá ky
zajiš uje menší opot ebení b hounu pneumatiky
zvyšují komfort jízdy, protože tlumí nerovnosti vozovky, které se tak pln nep enášejí do vozidla, jeho konstrukce a neobt žují tak idi e [11].
Druhy tlumi :
teleskopický dvoupláš ový tlumi
V pracovním (vnit ním) válci vypln ném kapalinou se pohybuje píst s pr tokovými ventily, který je upevn n na konci pístnice. P i pohybu pístu se kapalina protla uje otvory pr tokových ventil z jedné oblasti pracovního prostoru do druhé. Hydraulický odpor vznikající
i tomto škrceném pr toku je p inou vzniku tlumicí síly závisící na rychlosti pohybu pístu.
Pro správnou innost tlumi e je d ležité, aby pracovní proctor byl dokonale vypln n tlumi ovou kapalinou, bez vzduchového polštá e, v opa ném p ípad stla itelný vzduch v kapalin
zp sobuje kolísání tlumicí síly a tím zhoršuje ú inek tlumi e, tímto pádem tlumi nem že pracovat v libovolné poloze [12].
Obr.2.4.2.1 Funk ní schéma dvoupláš ového tlumi e [1]
teleskopický jednopláš ový tlumi
Pro pohlcení pohybové energie využívá kapalinového t ení, k n muž dochází škrcením kapaliny p i pr chodu p íslušnými ventilky. Tento kapalinový tlumi je dnes zpravidla
standardní výbavou osobních voz . Protože ale kapalina p i pr toku ventilky p ní, ú innost tlumi e se zhoršuje. Pro odstran ní této nedokonalosti byl vyvinut plynokapalinový tlumi , jehož
edností je, že pracovní kapalina je zachycena plynovým polštá em, který nedovolí její p ní [12].
Obr.2.4.2.2 Funk ní schéma jednopláš ového tlumi e [1]
2.5 ízení
ízení slouží k udržování nebo ke zm sm ru jízdy vozidla. Podle konstrukce se ízení lí na ízení jednotlivými koly a ízení celou nápravou. ízení celou nápravou se používá b žn jen u nákladních p ív . Motorová vozidla jsou obvykle ízena natá ením p edních kol kolem rejdového epu („osy ízení“). V posledních letech se u n kterých osobních automobil za íná používat i ízení všemi koly [1].
Podle zp sobu ovládání rozlišujeme:
ízení p ímé, ovládané jen silou idi e
ízení s posilovacím za ízením (servo ízení), kdy pohybem volantu je ovládán posilova , který pak ídí p ední kola.
2.5.1 Legislativní požadavky na ízení
Požadavky na ízení popisuje § 32 vyhl. . 102/1995 Sb. o podmínkách provozu vozidel na pozemních komunikacích.
a) snadná, rychlá a bezpe ná ovladatelnost. Mechanismus iditelné nápravy (náprav) a geometrie ízení musí být konstruovány a provedeny tak, aby nevznikaly kmity a rázy v ízení;
b) ízená kola se po projetí zatá ky musí samovoln vracet do p ímého sm ru, nebo aby k vracení kol do p ímého sm ru byla požadována podstatn menší síla než pro pohyb do zatá ky (tato podmínka neplatí pro vozidla se strojním za ízením);
c) ídící ústrojí nesmí mít v tší v le. U vozidel s nejv tší rychlostí p es 100 km/h je ípustná v le na volantu 18°, u vozidel s max. rychlosti 25 až 100 km/h do 27° a u vozidel s konstruk ní rychlostí nep esahující 25 km/h m že v le init 35°;
d) pokud není ízení vybaveno posilova em ízení, pak po et otá ek volantu nesmí být tší než 5 z polohy odpovídající vychýlení vnit ního kola o 35° zprava do stejné polohy vlevo nebo z jedné krajní polohy do druhé, pokud není docíleno úhlu vychýlení ízeného kola o 35°.
Krajní vychýlení kol musí být omezeno dorazy;
e) motorová vozidla, u nichž hmotnost p ipadající na ízenou nápravu (resp. nápravy) iní nejmén 3,5 t, musí mít ízení vybaveno posilovacím za ízením. P i selhání tohoto za ízení musí být možno ídit vozidlo (soupravu) svalovou silou idi e; Tato síla nesmí p esáhnout 600 N;
f) p i zatá ení z p ímé jízdy do oblouku o polom ru 12 m rychlostí 10 km/h nesmí ru ní síla na volantu p esáhnout 250 N; [1].
Další zákonný požadavek je stanoven v § 22 odst. 4 vyhl. . 102/1995 Sb., který udává maximální p ípustnou plochu zabírající vozidlem p i zatá ení. ízení musí spl ovat také homologa ní p edpis Evropské hospodá ské komise (EHK) OSN . 12 a EHK OSN . 79 [1].
2.5.2 Geometrie zav šení kol
Pod pojmem geometrie zav šení kol rozumíme soubor úhl nastavující kolo a jeho záv s i vozovce. Geometrií stanovujeme vlastnosti vozu v p ímém sm ru, stabilitu v zatá kách, opot ebení pneumatik a v neposlední ad také valivé odpory, tedy spot ebu paliva.
V následujících ádcích si povíme n co o sbíhavosti, odklonu kola, polom ru rejdu, závleku, záklonu a p íklonu rejdové osy [6].
Sbíhavost
í se ve výšce osy kol, od okraje ráfku k druhému. Uvádí se rozdíl hodnot L2-L1 nebo celkový úhel. Sbíhavost ovliv uje t i hlavní parametry podvozku: sm rovou stabilitu, ovládání vozu a opot ebení pneumatik. Pro minimální ztráty výkonu a opot ebení pneumatik p i jízd rovn vp ed by kola m la mít nulovou sbíhavost. Nadm rná sbíhavost, nebo rozbíhavost zp sobuje opot ebení kraj pneumatik, protože se odvalují mírn stranou. P i sbíhavosti kola sm ují do jednoho bodu p ed vozidlem. Kola mají tendenci se p i výchylce vracet a z stat v
vodním sm ru. Na druhou stranu rozbíhavost, neboli záporná sbíhavost zp sobuje jízdní nestabilitu. P i p ejezdu nerovností se bude v z snažit zato it [6].
Obr. 2.5.2.1 Geometrie zav šení kol: sbíhavost a rozbíhavost [6].
Úhel odklonu kol
Odklon je úhel kola ve vertikálním sm ru, stojíme-li p ed nebo za vozem. Pokud se horní ást kola naklání k podvozku jedná se o negativní odklon, pokud se odklání, hovo íme o
pozitivním odklonu. M í se ve stupních a minutách.
Z hlediska zrychlení v p ímém sm ru nám bude nejvíce vyhovovat nulový odklon, kde je pneumatika kolmo k vozovce. P i pr jezdu zatá kou je karoserie vlivem odst edivých sil
naklán na vn zatá ky. Z tohoto d vodu je pro zatížen jší vn jší kola výhodn jší záporný, protože nastavuje kolo do lepší pozice. Na druhou stranu pro vnit ní kolo by byl lepší kladný odklon.
U nezávislého zav šení kol dochází p i pružení ke zm odklonu, což budí bo ní síly sobící opot ebení pneumatik a zvýšené namáhání zav šení kola. Kolo se naklápí a setrva nými
silami vzniká moment, který má snahu nakláp t karoserii. Mimoto vzniká gyroskopický moment k ose rejdu, který p sobí na ízení. To vše jsou d vody, pro je snaha p i návrhu zav šení, aby se
i pohybu kola odklon m nil co nejmén [6].
Obr. 2.5.2.2 Geometrie zav šení kol: odklon kola, kladný na obrázku zleva, a záporný zprava [6].
Závlek a záklon rejdové osy
Závlek je vzdálenost mezi pr se íky svislé osy kola s vozovkou a osy rejdového epu s vozovkou p i pohledu z boku. Je kladný pokud se pr se ík osy rejdového epu nachází p ed svislou osou. Z toho plyne, že kolo je vle eno. Záklon rejdového epu je v principu to samé, ale hovo íme o úhlu.
Pozitivní závlek má tendenci narovnávat kolo p i pohybu rovn a udržovat tím p vodní sm r. U naklon né rejdové osy najdeme výhodu také v zatá ce. Zp sobuje totiž, že zatá ející vn jší kolo získává negativní odklon, zatímco vnit ní kladný odklon. Jak jsme si již ekli u odklonu, toto je p i pr jezdu zatá kou p íznivé pro nastavení kola [6].
Obr. 2.5.2.3 Geometrie zav šení kol: závlek a záklon rejdové osy [6].
Polom r rejdu
Všechna p ední, ízená kola jsou upevn na na oto ných epech. Vzdálenost od pr se íku jejich osy se zemí a svislice ze st edu kola se nazývá polom r rejdu. Je-li pr se ík osy rejdu p ed rovinou st edu kola, je kladný, opa záporný. Uvažujeme-li kladný polom r rejdu a vozidlo pojede rovn , hnací síly budou p sobit p es epy kola, kdežto valivé odpory v opa ném sm ru.
Výsledné síly p sobící kolem rejdové osy se budou snažit vytá et kola ven, tedy do rozbíhavosti.
Pokud pojedeme po hladké vozovce, síly na obou stranách se p es ízení vykrátí a pojedeme rovn . P i p ejezdu nerovností se však rovnováha poruší a k udržení rovného sm ru bude muset zasahovat idi . Proto se nastavuje záporný polom r rejdu, který stabilizuje ízení [6].
Obr. 2.5.2.4 Geometrie zav šení kol: polom r rejdu [6].
íklon rejdové osy
ikloníme-li rejdovou osu k ose automobilu a zato íme volantem, zp sobí tato geometrie, že se bude karoserie v záv sech zvedat. Vznikají síly, které je t eba p ekonat p i to ení volantem. Ovšem tyto síly také zp sobí, že pustíme-li volant, kola se budou stá et zp t do neutrální polohy. Tedy p íklon rejdové osy pomáhá vracet kola do p ímého sm ru [6].
Obr. 2.5.2.5 Geometrie zav šení kol: p íklon rejdové osy [6].
St ed klopení kol a karosérie
St ed klopení kola P je st ed kružnice, po které se pohybuje kolo p i vzájemném pohybu kola v i karoserii. St ed klopení karosérie S je bod, kolem kterého se karoserie otá í b hem nakláp ní. Okamžitý st ed klopení kola leží na pr se íku os horního a dolního ramene zav šení.
Jsou-li ramena rovnob žná, nachází se bod P v nekone nu. Okamžitý st ed klopení karoserie Sk ur uje pr se ík spojnice bodu P a st edu stopy kola K s osou vozidla. Pro p ípad rovnob žných ramen zav šení leží st ed klopení karoserie na vozovce. ím dále se nachází st ed klopení kola P od kola samotného, tím menší zm na rozchodu a odklonu kola nastává p i klopení karosérie.[13]
Obr. 2.5.2.6 St ed klopení kol (P) a karosérie (S) [1].
St ed klon ní
St ed klon ní je tvo en pr se íkem spojnic trojúhelníkových ramen v podélném sm ru vozidla. Tvo í ho pr se ík spojnic p ední a zadní nápravy s bodem dotyku pneumatiky s vozovkou v podélném sm ru.
Obr. 2.5.2.7 Ur ení st edu klon ní karosérie O. [1]
2.5.3 Mechanismus ízení
Nato ení ízených kol v zatá ce musí spl ovat ur ité geometrické podmínky, aby se kola pouze odvalovala a nevznikalo smýkání pneumatik (opot ebení pneumatik). P edpokládáme-li, že kola jsou bo nepoddajná, musí st ed otá ení vozidla ležet na prodloužené ose zadní nápravy (za p edpokladu, že jsou ízena jen p ední kola). Hovo íme o teoretické tzv.
Ackermannov geometrii ízení. Pro spln ní teoretické podmínky se používá tzv. lichob žník ízení, tzn. ídící páky spolu se spojovací ty í mají tvar lichob žníku. [1]
Mechanismus ízení má tyto úlohy:
enos ídícího pohybu z p evodky ízení na ízená kola
zajiš uje rozdílné nato ení vnit ního a vn jšího kola p i zatá ení udržuje p ední kola ve vzájemn nastavené poloze
Uspo ádání mechanismu ízení (po et ty í, táhel a pák) závisí na druhu zav šení (závislé, nezávislé) a použité p evodce ízení. [1]
2.6 Brzdový systém
Úkolem brzd je zajistit spolehlivé zpomalování vozidla, p ibrz ování až do zastavení a zabrán ní pohybu p i parkování. Princip innosti spo ívá v t ení rotující ástí a t ecího, brzdného lenu, ímž se kinetická energie m ní v teplo. [6]
2.6.1 Bubnová brzda
Bubnová brzda je konstruk starší než kotou ová. Pracuje na principu t ení brzdových element - elistí (2), na vnit ní stranu brzdového bubnu (1), který je pevn p ipevn n k náboji a rotuje spolu s kolem. P i uvoln ní brzdového pedálu jsou elisti vráceny zp t pružinou (4).
elisti jsou k bubnu p itla ovány rozp rným prvkem (3), který je bu hydraulický - válec s pístem tzv. prasátko, nebo mechanický – rozp rnou pákou v p ípad parkovací brzdy. Ru ní brzda na ovládána mechanicky (5). Bubnové brzdy m žeme rozd lit dle toho, jestli mají elisti jeden spole ný vále ek - Simplex nebo dva, pro každou stranu samostatný - Duplex a Duo- Duplex. [6]
Obr. 2.6.1.1 Konstrukce bubnové brzdy [6]
2.6.2 Kotou ová brzda
Stejn jako u bubnové brzdy i zde jde o princip t ení. Kotou je spojen s kolem a brzdným elementem je desti ka, která je k n mu p itla ována. Po sešlápnutí brzdového pedálu
sobí hydraulická kapalina na brzdový píst a ten na desti ky. Kotou ová brzda je sestavena z kotou e (1), desti ek (2) n kdy se senzorem opot ebení (6) a t menu (3). V nejvyšším míst
menu se nachází odvzduš ovací ventil (4). Brzdová kapalina je dopravena brzdovou hadi kou (5). Vlivem t ení vzniká p i brzd ní teplo a brzdy, p edevším kotou e se zah ívají. To vedlo ke vzniku kotou chlazených. Jde o dva tenké disky spojené žebrováním, kterým proudí chladící vzduch. [6]
Obr. 2.6.2.1 Konstrukce kotou ové brzdy [6]
2.6.3 Brzdový t men
men slouží pro uchopení desti ek a zárove je v n m uložen brzdový píst. U drahých, i sportovních automobil bývá píst více. Tím se docílí rovnom rn jšího rozvedení tlaku na plochu desti ky. Píst tla í po sešlápnutí pedálu desti ky ke kotou i. Jeho další funkcí je
nastavovat v li mezi kotou em a desti kami v klidovém režimu, aby nedocházelo b hem jízdy k ibrz ování. Dnes jsou písty samostavitelné a udržují stejnou v li i p i opot ebení desti ek i kotou e. Kotou ové brzdy existují v provedení s pevným nebo plovoucím t menem. [6]
Kotou ové brzdy s pevným t menem
Uspo ádání tohoto typu se v tšinou používá v provedení jako dvou nebo ty pístkové. T men (4) je p ipevn n k záv su kola a
obklopuje kotou (3) z obou stran, na každé stran jsou brzdové vále ky (2), ležící v párech proti sob . P i brzd ní jsou ob protilehlé desti ky (1) p itla ovány ke kotou i. [6]
Obr. 2.6.3.1 Kotou ové brzdy s pevným t menem
Kotou ové brzdy s plovoucím t menem
Toto provedení se skládá z držáku (5) a plovoucího t menu (4).
Držák je p ipevn n na záv s kola, t men má možnost pohybu a je veden bu zuby, nebo epem. Princip je v tom, že píst (2) ve t menu tla í na vnit ní desti ku (1') proti brzdovému kotou i. Reak ní síla pak t men posune, ímž se uvede v innost i druhá, vn jší desti ka (1"). [6]
Obr. 2.6.3.2 Kotou ové brzdy s plovoucím t menem
3. Návrh základní geometrie p ední nápravy
i návrhu jednotlivých parametr geometrie jsem se inspiroval používanými parametry edních náprav menších m stských osobních vozidel. Zvlášt jsem se orientoval na parametry geometrie vozu Škody Fabia. Parametry geometrie p ední nápravy pro statickou polohu
eletromobilu eTUL byly zvoleny na základ : zástavbového prostoru zav šení kola
analýzy údaj jednotlivých parametr geometrie, které byly rozebrány na p ednáškách oborového p edm tu KDMS
porovnání s technickými daty, která jsou uvedena v dílenské p íru ce pro Škoda Fabia 2000
dohody s vedoucím diplomové práce.
Parametry geometrie jsou následující:
úhel sbíhavosti = 0 – taková hodnota sbíhavosti zaru uje minimální ztráty výkonu a opot ebení pneumatik p i jízd rovn vp ed
úhel odklonu kola = 0 - je vhodný z hlediska opot ebení pneumatik
úhel p íklonu rejdové osy = 8 11´– p i konstrukci tohoto geometrického parametru, vycházel jsem se zdroje [19], kde je uvedený rozsah (0 až 14 ). Snahou bylo docílit horní meze tohoto rozsahu, to znamená 14 . Vzhledem k zástavbovému prostoru vyšel úhel p íklonu rejdové osy menší.
polom r rejdur = -11,36mm – zvolený z hlediska stabilizace ízení
úhel záklonu rejdové osy = 4 20'- zvolený z rozsahu (-1 až +14 ), snahou bylo docílit hodnoty úhlu 4 28', jak je uvedeno v dílenské p íru ce pro v z Škoda Fabia
závlekR = 13,7 mm - zvolený z rozsahu (10 až 15mm).
3.1 Konstrukce st edu klopení karosérie a st edu klopení kola
Pro statickou polohu vozu byla zvolena výška st edu klopení karosérie 30mm. Tento údaj využijeme pro konstrukci st edu klopení kola. Jak už bylo eno v teoretické ásti práce,
okamžitý st ed klopení karoserieS ur uje pr se ík spojnice st edu klopení kola P a st edu stopy kola K s osou vozidla. Víme také, že st ed klopení kola P leží na pr se íku os horního a dolního ramene zav šení. Pro zjišt ní st edu klopení kola P umístíme bodS – st ed klopení karosérie, na osu vozidla v p né rovin ve vzdálenosti 30mm od vozovky. Spojíme st ed klopení karosérieS a st ed stopy kola K. Prodloužíme tuto p ímku. Zárove prodloužíme osy horního a dolního ramene zav šení. Pr se ík t chto os (st ed klopení kola) m žeme libovoln posouvat na
prodloužené p ímce KS, aniž bychom zm nili výšku st edu klopení rámu. Polohu st edu klopení
kola na prodloužené p ímce KS ur ujeme ze skute nosti, že ím dále leží st ed klopení kola od samotného kola, tím menší zm na rozchodu a odklonu kola nastává p i klopení karoserie.
Umíst ní tohoto bodu záleží zárove na kinematických požadavcích na zav šení a vhodných místech pro p ipojení ramen s rámem.
3.2 Konstrukce st edu klon ní kola a nastavení parametru Anti-dive
i akceleraci nebo brzd ní vozidla vzniká v t žišti setrva ná síla, p sobící v protism ru zm ny rychlosti. Tato síla zp sobí moment, který nakloní karosérii vozidla v podélném sm ru.
Moment je daný velikostí setrva né síly a svislé vzdálenosti mezi t žišt m a st edem klon ní karosérie. Moment klon ní zp sobí zm nu zatížení p ední a zadní nápravy. Chování p ední nápravy p i brzd ní vozidla, kdy vlivem setrva né síly dochází k p edklán ní karosérie, popisuje parametr Anti – Dive. Tento parametr uvád ný v procentech, nabývá hodnot od 0% až k 100%.
edklán ní vozidla záleží na tom, kolik zatížení p i brzd ní p enáší zav šení a kolik odpružení.
i hodnot Anti – Dive 100% veškeré zatížení p enášejí ramena zav šení a k p edklon ní nedochází. P i hodnot Anti – Dive 0% veškeré zatížení p enáší odpružení a dochází k maximálnímu p edklon ní.
Poloha st edu klon ní kola je ur ena vzájemným sklonem ramen zav šení v podélném sm ru. Pro ur ení polohy ramen zav šení bylo zvoleno Anti – Dive 50% a rozložení brzdné síly mezi nápravy 60:40 (PN:ZN). T žišt vozidla, jehož výpo et bude provedený v paté kapitole, leží ve vzdálenosti 1220 mm od osy p ední nápravy ve výšce 546 mm.
Obr. 3.2.1 Sestrojení st edu klon ní kola
Na obr. 3.2.1 na zelené p ímce se parametr Anti – Dive rovná 100%. Tuto p ímku sestrojíme následujícím zp sobem. Ve vzdálenosti 1320 mm od osy p ední nápravy nakreslíme svislou p ímku. Pr t bodu t žišt vozidla na tuto svislou p ímku spojíme s bodem dotyku
nápravu (60% x rozvor 0,6 x 2200 = 1320 mm). Z hlediska zmenšení p edklán ní rámu vozidla p i brzd ní, volíme st ed klon ní ve v tší vzdálenosti od osy p ední nápravy. Ve vzdálenosti 1935 mm od osy p ední nápravy povedeme svislou p ímku k p ímce, na které se hodnota Anti – Dive rovná 100%. Ve st edu této svislé p ímky (Anti – Dive jsme zvolily 50%) leží st ed klon ní kola p ední nápravy. P i jeho spojení s vn jším kloubem spodního ramene zav šení kola dostaneme sklon spodního ramene 6,34 a p i spojení s vn jším kloubem horního ramene dostaneme sklon horního ramene 2,02 .
3.3 Kinematický rozbor a optimalizace geometrie p ední nápravy v prost edí softwaru Lotus Suspension Analysis
Ov ení navržené geometrie nápravy bylo provedeno pomocí softwaru Lotus Suspension Analysis (LSA). Ten provádí simulace zm n geometrie nápravy p i propružení kola p i pr jezdu nerovností, p i naklopení karoserie b hem pr jezdu zatá ky a p i zatá ení vozidla po vysunutí
ídicí ty e pomocí nástroj Bump, Roll a Steering kinematics.
Obr. 3.3.1 Model p ední nápravy v programu LSA
Pro vytvo ení modelu v LSA bylo pot eba získat sou adnice všech geometrických bod zav šení, ur ujících polohu ramen, a také sou adnice díl odpružení a ízení. Tyto sou adnice byly ur eny ze softwaru Inventor od spole nosti Autodesk, ve kterém byl proveden návrh 3D modelu nápravy a pozd ji vytvo ena veškerá nezbytná výkresová dokumentace. Krom
sou adnic bod do LSA byly také zadány parametry použitých kol a pneumatik, rozvor náprav a dynamické parametry, jako je poloha t žišt a rozložení brzdné síly mezi nápravami.
Po zadání výše uvedených parametr do programu LSA byl vytvo en model p ední nápravy a následn byla provedena simulace zm ny geometrie zav šení p i propružení. Zm nu odklonu kola a sbíhavosti uvád jí grafy 3.3.1 a 3.3.2.
Graf 3.3.1 Zm na odklonu p i zdvihu kola Graf 3.3.2 Zm na sbíhavosti p i zdvihu kola Jak je vid t z t chto graf , p i zdvihu kola +60 mm (t eba p i p ejezdu zpomalovacího pruhu) se odklon kola rovná -1,6 a sbíhavost kol je 2,8 a p i zdvihu kola -60 mm (t eba p i
ejezdu výmolu), je odklon kola -0,6 a sbíhavost 1,9 , což p edstavuje velký rozdíl hodnot chto parametr od statické polohy. Nevyhovující pr h odklonu a sbíhavosti v zadaném rozsahu zdvihu kola je zp sobený malou délkou ramen zav šení, která je ovlivn na rozchodem kola a zástavbovým prostorem, dáným konstrukcí rámu elektromobilu. Proto optimalizace geometrie nápravy bude spo ívat hlavn v prodloužení ramen zav šení a v p izp sobení rámu
tší délce ramen. Cílem optimalizaci bylo dosáhnout v celém rozsahu zdvihu kola zm ny:
odklonu v mezích 1 sbíhavosti v mezích 2
polohy st edu klopení kol v rozmezí 30 – 40mm, p i zabrán ní vzniku záporných hodnot tohoto parametru.
Prodloužením jenom horních ramen zav šení se sice poda ilo zmenšit rozsah odklonu a sbíhavosti, ale sou asn se zv tšil rozsah zm ny polohy st edu klopení kol. Bylo rozhodnuto prodloužit také délku spodních ramen. Nakonec bylo p i prodloužení horních ramen o 70 mm a spodních ramen o 80 mm dosaženo vyhovující zm ny všech geometrických parametr b hem zdvihu kola. V tab.3.3.1 jsou uvedeny nejd ležit jší kinematické parametry nápravy ve statickém stavu po optimalizaci v programu Lotus Suspension Analysis.
Odklon kola
Sbíhavost kol
Úhel p íklonu rejd. osy
Polom r rejdu R
Záklon ZávlekR Výška st edu klopení nápravy
5,19 9 mm 4,16 13,6 mm 31,28 mm
Tab. 3.3.1 Kinematické parametry nápravy ve statickém stavu po optimalizaci v LSA 3.3.1 Zm na geometrie nápravy p i zdvihu kol po optimalizaci
Graf 3.3.1.1 Zm na odklonu p i zdvihu kola Graf 3.3.1.2 Zm na sbíhavosti p i zdvihu kola
Graf 3.3.1.3 Zm na záklonu p i zdvihu kola Graf 3.3.1.4 Zm na p íklonu rejdové osy p i zdvihu kola
Graf 3.3.1.5 Zm na polohy st edu klopení kol p i zdvihu kola
Graf 3.3.1.6 Zm na rozchodu kol p i zdvihu kola
Zdvih kola [mm]
60 40 20 0 -20 -40 -60
Odklon kola [ ] -1,0877 -0,5901 -0,2321 0 0,1143 0,1124 -0,0121
Sbíhavost kol [ ] 1,8547 0,9607 0,3444 0 -0,0703 0,1454 0,6723
Záklon kola [ ] 6,0571 5,4054 4,7729 4,1596 3,5658 2,9922 2,4398
Úhel p íklonu rejdové osy kola [ ]
6,1041 5,7039 5,4022 5,1944 5,0809 5,0679 5,1693
Poloha st edu klopení [mm] 2,93 10,7 20,15 31,28 44,13 58,77 75,39
Zm na rozchodu kol [mm] -1,47 0,02 0,53 0 -1,62 -4,39 -8,4
Zm na rozvoru náprav [mm] 4,59 2,71 1,2 0 -0,91 -1,52 -1,82
Tab. 3.3.1.1 Zm na geometrických parametr p i zdvihu kola
V tab. 3.3.1.1 jsou znázorn ny zm ny nejd ležit jších geometrických parametr p i zdvihu kola.
3.3.2 Zm na geometrie nápravy p i náklonu karosérie po optimalizaci
Graf 3.3.2.1 Zm na odklonu kol p i naklopení rámu
Graf 3.3.2.2 Zm na sbíhavosti p i naklopení rámu
Graf 3.3.2.3 Zm na záklonu p i naklopení rámu
Graf 3.3.2.4 Zm na úhlu p íklonu rejdové osy p i naklopení rámu
Vn jší kolo Vnit ní kolo
Vnit ní kolo Vn jší kolo
Graf 3.3.2.5 Zm na polohy st edu klopení i naklopení rámu
Graf 3.3.2.6 Zm na rozchodu kol p i naklopení rámu
Naklopení karosérií [ ]
3 2 1 0 -1 -2 -3
Odklon vnit ního kola [ ] -2,8721 -1,8843 -0,9268 0 0,8957 1,7595 2,59 Odklon vn jšího kola [ ] 2,59 1,7595 0,8957 0 -0,9268 -1,8843 -2,8721 Sbíhavost vnit ního kola [ ] 0,009 -0,0684 -0,0708 0 0,1432 0,3583 0,6453 Sbíhavost vn jšího kola [ ] 0,6453 0,3583 0,1432 0 -0,0708 -0,0684 0,009 Záklon vnit ního kola [ ] 3,2744 3,5636 3,8588 4,1596 4,4661 4,7778 5,0947 Záklon vn jšího kola [ ] 5,0947 4,7778 4,4661 4,1596 3,8588 3,5636 3,2744 Úhel p íklonu rejdové osy
vnit ního kola [ ]
8,0608 7,0792 6,1241 5,1944 4,2896 3,4095 2,5539
Úhel p íklonu rejdové osy vn jšího kola [ ]
2,5539 3,4095 4,2896 5,1944 6,1241 7,0792 8,0608
Poloha st edu klopení [mm] 23,07 27,44 30,29 31,28 30,29 27,44 23,07
Zm na rozchodu kol [mm] -0,52 -0,22 -0,05 0 -0,05 -0,21 -0,45
Zm na rozvoru náprav [mm] -1,27 -0,94 -0,51 0 0,57 1,17 1,8
Tab. 3.3.2.1 Zm na geometrických parametr p i naklopení karosérie
V tab. 3.3.2.1 jsou znázorn ny zm ny nejd ležit jších geometrických parametr p i náklonu karosérie.
3.3.3 Zm na geometrie nápravy p i zatá ení po optimalizaci
Graf 3.3.3.1 Zm na odklonu kol p i zatá ení Graf 3.3.3.2 Zm na sbíhavosti kol p i zatá ení
Graf 3.3.3.3 Polom r zatá ky v závislosti na vysunutí ídící ty e Vysunutí ídicí ty e [mm]
50 30 10 0 -10 -30 -50
Odklon vnit ního kola [ ] -1,07 -0,73 -0,27 0 0,3 1,01 1,89
Odklon vn jšího kola [ ] 1,89 1,01 0,3 0 -0,27 -0,73 -1,07
Sbíhavost vnit ního kola [ ] 19,5 11,72 3,94 0 -4 -12,31 -21,36
Sbíhavost vn jšího kola [ ] -21,36 -12,31 -4 0 3,94 11,72 19,5
Polom r zatá ky p i zatá ení [m] 5,917 10,344 31,721 0 31,721 10,344 5,917 Tab. 3.3.3.1 Zm na geometrických parametr p i jízd zatá kou
V tab. 3.3.3.1 jsou znázorn ny zm ny nejd ležit jších geometrických parametr p i náklonu karosérie.
Vn jší kolo Vnit ní kolo
4 Konstruk ní návrh úprav p ední nápravy elektromobilu eTUL V této kapitole bude popsán návrh úprav p ední nápravy elektromobilu eTUL a její základní geometrie. Návržená náprava p edstavuje celkem nové konstruk ní ešení a zásadn se liší od návrh konstruk ního uspo ádání, které uvedly ve svých diplomových prácech Ing. Lukáš Pilvousek a Ing. Jakub Lindauer. Základem pro návrh nápravy slouží koncept elektromobilu popsaný v diplomové prácí ”Elektromobil pro dv osoby” od Ing. Lukáše Pilvouska, odkud byly použity následující základní parametry vozidla:
pohon p ední nápravy rozchod kol – 1108mm ší ka vozidla 1260mm rozvor náprav – 2200mm
brzdy na p ední náprav – kotou ové polom r kola r = 0,325m
Obr. 4.1 Rozvor náprav eTUL [14] Obr. 4.2 Rozchod kol a ší ka eTUL [14]
4.1 Pneumatiky a kola
Výb r kola a pneumatiky býl ovlivn n n kolika ukazateli. Z hlediska snížení momentu setrva nosti bylo jednak zapot ebí zmenšit rozm ry kola (v konceptu byla definována kola 5,5x15) a jednak byl požádavek na zachování obvodu kola, uvedeného v konceptu. Bylo vy ešeno použití užšího kola, p i zachování obvodu. Snahou bylo vybrat co nejúžší kolo v provedení z lehké slitiny, které by umož ovalo použití náboje kola z vozidla Škoda Fabia a zabudování do ráfku t hlicí nápravy. Zvažoval jsem mezi t i varianty ráfk :
4Jx15 H2 ET27 rozte šroub 3x112, st edicí díra 57mm od výrobce Smart 3.5Jx15H ET20,5 rozte šroub 3x112, st edicí díra 57mm od výrobce Smart 4Jx15 ET35 rozte šroub 4x100, st edící díra 56mm od výrobce Citroen
Z hlediska rozm se zdála nejvhodn jší druhá varianta, nebo ší ka 3.5 palc ideáln spl uje požadavek na downsizing rozm . Rozte šroub však neumož ovala použití žádaného náboje kola, nebo jeho rozte ná kružnice je 100mm. Proto byla nakonec zvolena t etí varianta, ráfek z vozidla Citroen. Tento disk je výrobený z plechu, jelikož hliníková kola se vyráb jí výrazn ši ší.
K tomuto disku p ísluší pneumatika 165/80 R15 50L, kde index zát že je Li = 50, to znamená, že zát ž na jedno kolo je 190kg, index rychlosti Si = L ukazuje max. rychlost 120km/hod.
Obr. 4.1.1 Kolo eTUL
4.2 Uložení kol
Kola p ední nápravy jsou uložena na nábojích. Náboj kola tvo í ep kola a ložisková jednotka. Tyto díly jsou použity z vozidla Škoda Fabia. K náboji je také p ipevn n brzdový kotou , proto je na náboji osazení Ø65mm pro jeho uložení. Poloosa je spojena s nábojem kola pomocí drážkování a je zajišt ná pomocí matice, která je vybavena pojistkou proti povolení takovým zp sobem, že se p i povolení poškodí a je t eba ji tedy vždy vym nit. Kolo je upevn no pomocí ty šroub M14x1,5x30.
Jelikož jsme použili kolo od jiného výrobce, bude pot eba upravit následující geometrické rozm ry náboje kola:
Zmenšit vn jší pr r pro nalisování ráfku z Ø 57mm na Ø 56mm na délce 14mm, dle výkresu, p iloženého k této diplomové práci.
Pomocí sva ování zaslepit p t stávajících otvor pro závit M14x1,5 na rozte né kružníci 100mm.
Navrtat ty i nové otvory pro závit M14x1,5 na rozte né kružnici 100mm pro upevn ní kola, dle výkresu, p iloženého k této diplomové práci.
Obr. 4.2.1 Náboj kola
4.3 Zav šení kol
Jedním z hlavních cíl diplomové práce je dosažení nižší hmotnosti použitých díl , z tohoto d vodu je výhodné použití lichob žníkové nápravy pro zav šení kol. Tento typ nápravy má také dobré kinematické vlastnosti. P i návrhu tohoto agregátu jsem se inspiroval konstrukcí zav šení kol, kterou používají v projektu Formule Student. Pro daný projekt je zav šení kol vy ešeno pomocí lichob žníkové nápravy, kde horní a dolní ramena jsou sva ena z ocelových trubek ve tvaru trojúhelníku a ty jsou p ipevn ny na jedné stran k t hlici a na druhé stran k rámu vozidla pomocí kloubových hlav – uniball . V následujících odstavcích budou popsány konstruk ní díly vybraného zav šení.
4.3.1 hlice
hlice nápravy p enáší síly, které p sobí od pohybujícího se kola po vozovce na rám vozidla, a je jednou ze základních sou ástí nápravy. K t hlici jsou prost ednictvím držák
ipevn na ramena zav šení, ídící ty mechanismu ízení a brzdový t men. T hlice je
nalisovaná na ložiskovou jednotku náboje kol a p enáší veškeré síly a momenty z vozovky na vozidlo a naopak. Ložiska v ložiskové jednotce jsou radiální s kosoúhlým stykem, takže jsou schopna zachytit síly jak v radiálním, tak i v axiálním sm ru.
Velikost t hlice je ovlivn na vybraným ráfkem kola a p edevším prostorem v ráfku. Pro zajišt ní kinematiky zav šení kol by horní a dolní ramena m la být umíst na co nejdále od sebe.
Konstrukce t hlice by m la zajistit správnou kinematiku nápravy a zabránit kolizi mezi
jednotlivými prvky nápravy, zvlášt ramen a samotné t hlice s ráfkem, a také brzdového za ízení s ráfkem kola.
i návrhu t hlice je pot eba zohlednit zp sob výroby daného dílu. T hlice bude vyrobena na CNC stroji, tvar sou ástí musí být p izp soben obráb címu nástroji – fréze. Velikost
jednotlivých rádi t hlice nesmí být menší než 3mm.
hlice je umíst na na kole vozidla, proto pat í k neodpruženým hmotám, které mají zásadní vliv na nalad ní podvozku. To znamená, že je pot eba v novat pozornost hmotnosti této sou ásti. Z tohoto d vodu bude t hlice vyrobena z lehkých slitin hliníku. Vybraný materiál
hlice nápravy (AlZnMg3Cu (Certal)) má nízkou hmotnost, dobré mechanické vlastnosti, mezi které pat í vysoká pevnost, a vynikající technologické vlastnosti, zvlášt obrobitelnost.
Obr. 4.3.1.1 T hlice nápravy
4.3.2 Horní segment t hlice
Horní segment t hlice slouží k uchycení horního ramene zav šení kola prost ednictvím uniballu. Tento segment je p ichycen k t hlici pomocí šroubového spoje.
Obr.4.3.2.1 Horní segment t hlice
4.3.3 Držák ídící ty e
Držák ídící ty e slouží k uchycení ídící ty e prost ednictvím uniballu. Tato sou ást je ichycena k t hlici pomocí svárového spoje.
4.3.4 Kloubové hlavice – unibally
Kloubové hlavice jsou použity od fírmy SKF. Unibally se skládají z hlavice tvaru oka s íkem, v n mž je uloženo standardní kloubové ložisko. Kloubové hlavice jsou opat eny levým i pravým vnit ním nebo vn jším závitem podle ISO 965/1:1980. [15]
Kloubové hlavice SKF nevyžadují domazávání, mají speciální kluzné vrstvy z moderních kluzných materiál , které se vyzna ují nízkým t ením. Hlavice jsou ur eny zvlášt pro uložení, která musí dosahovat dlouhé provozní trvanlivosti bez domazávání. V prvé ad jsou však ur eny pro uložení, v nichž má p sobící zatížení konstantní sm r. [15]
Pro p ipevn ní ramen zav šení byly vybrány unibally typu SAKB 14 F s pr rem oka 14mm. Pro p ipevn ní ídící ty e na stran t hlice je použit uniball typu SAKB 8 F s pr rem oka 8mm a na stran ízení typu SAKB 12 F s pr rem 12mm. Všechny vybrané kloubové hlavice jsou opat eny pravým závitem. Výkresy s technickými údaji pro jednotlivé použité unibally budou uvedeny v p íloze.
4.3.5 Spojení uniballu a trubky
Uniball je spojen s trubkou prost edníctvím ocelové vložky a matice. Jak je ukázáno na obrázku, do trubky je nava ená zavitová vložka. Do vložky je našroubována kloubová hlavice, která je zajišt na maticí proti otá ení.
Obr.4.3.5.1 Spojení kloubové hlavice s trubkou
4.3.6 Ramena zav šení
Ramena zav šení se skládají z :
horního ramene – sva enec ze t í trubek a ocelové zpev ující desky 3. Trubka 1 má pr r Ø28mm a tlouš ku 3mm, trubka 2 má pr r 22mm a tlouš ku 2mm. Rameno je opat eno držáky pro uchycení tlumi e pérování s pružinou. Na koncích trubek jsou upevn ny kloubové hlávy 4 (unibally) prost ednictvím ocelových vložek
spodního ramene – sva enec ze t ech trubek a ocelové zpev ující desky 3. Trubka 1 má pr r Ø28mm a tlouš ku 3mm, trubka 2 má pr r 22mm a tlouš ku 2mm. Na koncích trubek jsou upevn ny kloubové hlávy 4 (unibally) prost ednictvím ocelových vložek ty e ízení – skládá se z trubky 1, pr rem Ø20mm s tlouš kou 2mm, a uniball 2 a 3 Ramena zav šení jsou vyrobena z bezešvých trubek z nízkolegované oceli 15 230.
Obr.4.3.6.1 Horní ramena zav šení Obr.4.3.6.2 Dolní ramena zav šení
Obr.4.3.6.3 Ty ízení
4.3.7 Držáky ramen zav šení
Držáky ramen slouží k uchycení ramen zav šení k rámu prost ednictvím uniballu. Na držaku 1 je upevn ný šroub 2, sloužící osou uniballu, na n mž jsou umíst ny kuželové
vale ky 3, které zajiš ují p esnou polohu uniballu uprost ed držaku. Držáky horních ramen se ímo upev ují k rámu vozidla pomocí šroub , a držáky spodních ramen se p ipev ují
k rámu prost ednictvím uchyt 4.
Obr.4.3.7.1 Držáky horních ramen na stran rámu
Obr.4.3.7.2 Držáky spodních ramen na stran rámu
1 2
3
1 2
3 4 1
2 3
1
2 3
4 4
1
2 3
4.4 ízení
Systém ízení byl p evzat z diplomové práce Ing. Jakuba Lindauera ”Návrh podvozku elektromobilu“. Toto ešení bylo dopln no ídící ty í, která byla popsána v p edešlém odstavci.
ídící ty spojuje t hlicí s ramenem pomocí kloubu.
Ve své diplomové práci Ing. Jakub Lindauer použil p evodku ízení od fírmy Titan. Její ešení je možné upravit p esn dle pot eb zákazníka. Firma Titan nabízí dv základní verze svého ízení. Na jejich stránkách je možno stáhnout datasheet, který vymezuje jen maximální a minimální rozm ry. Zákazník si vše ur í sám dle svých pot eb a ízení je pak na základ
požadavk vyrobeno. První verze je ur ena pro klasická vozidla (eccentric) a druhá pro vozidla s osou volantu umíst nou ve st edu vozu (fixed centre). [16]
Obr 4.4.1 Datasheet fixed centre ízení od spole nosti Titan [17].
K výše zmín né p evodce ízení (na obr. 4.4.2 schematicky žlutou barvou) byla použita ramena s klouby op t z vozu Škoda Fabia (na obr. 4.4.2 šedou barvou) a stejn tak i uložení
ebene v pryžových blocích (na obr. 4.4.2 oranžovou barvou) a manžety ízení (na obr. 4.4.2 ernou barvou). Byly navrženy nové svorky (na obr. 4.4.2 modrou barvou), upev ující h eben ízení na vrchní st edový díl nápravy. [16]
Obr. 4.4.2 Kone ná podoba celého systému ízení [16]
4.5 enos hnacího momentu
Pro p enos hnacího momentu na p ední kola elektromobilu eTUL byly zvoleny poloosy z vozu Škoda Fabia. Jelikož náboj kola je zvolený také ze stejného vozu, nebyly s upevn ním poloos potíže. Z d vodu menší ší ky elektromobilu eTUL bude použita kratší poloosa pro ob dv p ední kola.
4.6 Brzdový systém
Pro koncept elektromobilu byly definovány kotou ové brzdy a já jsem ve svém návrhu stal také u tohoto provedení brzdového systému. Jednotlivé komponenty za ízení byly voleny na základ sériovosti jejich výroby, dostupnosti na trhu a také s ohledem na zástavbový prostor kola.
4.6.1 Brzdový kotou
i výb ru brzdového kotou e jsem vycházel z n kolika variant. Jelikož kolo bylo
zvoleno od firmy Citroen první varianta byla použít brzdový kotou od stejného výrobce. Kotou šlo bezproblémov zabudovat do kola, ale docházelo ke kolizi s t hlicí. Druhou variantou bylo použít kotou od amerického výrobce Wilwood, ten používají i r zné týmy pro projekt Formule Student. Kotou je výrobený z hliníkových slitin, jeho výhodou je nižší hmotnost, ale rozm ry neumož ovaly p ípevn ní k náboji kola.
Nakonec byla zvolena t etí varianta – kotou od firmy Brembo pro v z Škoda Fabia. Je to vnit ventilovaný kotou pro chlazení vzduchem, výrobený z šedé litiny. Pon vadž náboj kola je použit také ze Škody Fabia, stejn jako poloosa, nevyskytnou se potíže z p ipevn ním kotou e k náboji kola, na kterém je osazení o pr ru 65mm pro upevn ní brzdového kotou e.
Vzhledem k použití kola od Citroenu, bude t eba p evrtat díry upev ovacích šroub , stejn jako u náboje kol. Takže:
pomocí sva ování zaslepit p t stávajících otvor Ø15,8 mm na rozte né kružnici 100mm navrtat ty i nové otvory Ø15,8 mm na rozte né kružnici 100mm pro upevn ní kola, dle výkresu, p iloženého k této diplomové práci.
Obr. 4.6.1.1 Brzdový kotou od firmy Brembo
4.6.2 Brzdový t men
Brzdový t men je výbraný od firmy Wilwood s ozna ením Wilwood Powerlite Caliper 120-8729. Základní údaje t menu jsou shrnuté níže:
po et píst - 4
efektivní plocha píst – 1935,5mm2 materiál – hliník
hmotnost – 0,9kg
montážní strana - univerzální minimální ší ka kotou e – 21,8mm maximální pr r kotou e – 279,4mm minimální pr r kotou e – 240mm [18].
Vybraný brzdový t men je pevným t menem, takže jeho 4 hydraulické válce jsou uspo adány proti sob po obou stranách kotou e (dva válce proti dv ma), a t leso t menu je nepohyblivé.
Obr.4.6.2.1 Brzdový t men Wilwood 120-8729. [18]
Obr.4.6.2.2 Základní rozm ry brzdového t menu Wilwood 120-8729. [18]
Sou ástí t menu je držák, který se p ipev uje ke t menu radiáln a pak je uchycen k t hlici.
Obr.4.6.2.3 Rozm ry držáku brzdového t menu Wilwood 120-8729. [18]
4.6.3 Brzdové desti ky
i výb ru brzdového t menu byly k n mu zvoleny p íslušné brzdové desti ky podle doporu ení výrobce – firmy Wilwood, s ozna ením Wilwood 7912. Z nabízeného seznamu desti ek na obr. 2.6.3 volíme typ 7912 10 BP-10 Smart Pad, který je ur en pro brzdový kotou z šedé litiny.
Obr. 4.6.3.1 Rozm ry a objednávací íslo brzdových desti ek Wilwood 7912
4.7 Odpružení
Odpružení a tlumení kmit nápravy zp sobené nerovností vozovky bude uskute no pomocí tlumi e s pružinou, které budou upevn ny na horním ramenu zav šení nápravy. Pružina bude namontována na tlumi i. Po dohod s vedoucím diplomové práce bude samotná tlumicí jednotka zvolena a otestována ve spolupráci s místním výrobcem na výrobu tlumi a bude vy ešena v rámci bakalá ské práce n kterého ze student katedry vozidel a motor TUL.
Cílem dané diplomové práce (pokud se týká odpružení) je navrhnout umíst ní tlumicí jednotky a stanovit požadované parametry, ze kterých bude vycházet student ve své bakalá ské práci p i návrhu nebo výb ru této tlumicí jednotky.
4.7.1 Umíst ní tlumi e
Jak už již bylo uvedeno, tlumi bude uchycený na horním ramenu. Je tomu tak proto, že ední náprava je hnací a p i umíst ní tlumi e na dolní ramena, což se v tšinou používá
v lichob žníkové náprav , by docházelo ke kolizi s poloosou nápravy. Pro zjednodušení konstrukcí bylo rozhodnuto obejít komplikované ešení úchytu tlumi e na dolních ramenech, abychom se vyhnuli kolizi s poloosou, a umístit tlumi na horní ramena zav šení. Takže tlumicí jednotka bude umíst na mezi rámem a horním ramenem zav šení kola. Držáky tlumi e budou
iva eny jednak k obdélníkovému profilu 50x50x2 na rámu vozu a zárove k zpev ující desce mezi trubky horního ramene na stran zav šení kola. Tlumi pérování bude opat ený záv snými oky na koncích a bude p ípevn n k držák m pomocí šroub a matic. Bude umíst n v šikmé poloze, proto musí být vybrán jednopláš ový plynokapalinový tlumi , který na rozdíl od tlumi e dvoupláš ového, m že pracovat v této poloze.
4.7.2 Kinematické parametry tlumi e
Pro zajišt ní navržené kinematiky, která bude popsána níže, a vedení kola p i jeho propružení, by m l mít tlumi délku:
ve statické poloze na vozul = 360mm, i max.stla eníl = 320mm
i max. roztaženíl = 390mm.
Vzhledem k málemu požadovanému zdvihu tlumi ez 60mm a pom rn malé hmotnosti elektromobilu m 600kg, p ipadá v úvahu použití tlumicí jednotky z n jaké t žší motorky.
4.8 Sestava p ední nápravy
Obr. 4.8.1 Pohled zep edu na sestavu p ední nápravy – zav šení levého kola
Obr. 4.8.2 Pohled zprava na sestavu p ední nápravy – zav šení levého kola
Obr. 4.8.3 Izometrický pohled na sestavu p ední nápravy – zav šení levého kola
Obr. 4.8.4 Izometrický pohled na sestavu p ední nápravy – zav šení levého kola
