حرکت متداول صنعت خودرو به سمت مواد سبک وزن توسط قوانین سختگیرانه در مورد بهره وری سوخت، افزایش محبوبیت خودروهای الکتریکی و تلاش برای بهبود عملکرد هندلینگ انجام شده است. اگرچه بوش های بازوی کنترلی جزء جزئی محسوب می شوند، اما آنها نیز بخشی از این تحول هستند. طراحی آنها به طور قابل توجهی به وزن کمتر تکامل یافته است و در عین حال جنبه های عملکرد ضروری مانند سفتی، دوام و میرایی ارتعاش را حفظ یا حتی افزایش داده است. بوش بازوی کنترل VDI 4H0407182B نمونه ای از این رویکرد مدرن است – مهندسی شده با هندسه بهینه و مواد پیشرفته برای دستیابی به کاهش وزن بدون به خطر انداختن یکپارچگی سازه یا عملکرد پویا.
به طور سنتی، روکش فلزی بیرونی بوش بازوی کنترلی از یک استوانه فولادی محکم با دیواره های ضخیم ساخته می شد که یکپارچگی ساختاری قوی و سطح قابل اعتمادی برای اتصال الاستومر و فلز ارائه می کرد. استحکام استثنایی فولاد، همراه با مقرون به صرفه بودن آن، آن را به عنوان گزینه استاندارد برای چندین سال معرفی کرد. با این حال، از آنجایی که تولیدکنندگان خودرو قصد داشتند وزن فنر نشده را کاهش دهند (قطعاتی که توسط فنرهای تعلیق نگه ندارند، مانند چرخها، توپیها، ترمزها و اتصالات تعلیق)، بدنه فولادی حجیم به نقطه کانونی برای بهبود تبدیل شد.
این انتقال با اجرای فولاد با مقاومت بالا (HSS) که دارای دیواره های نازک است، آغاز شد. با استفاده از انواع پیشرفته کم آلیاژ با مقاومت بالا (AHSS) که دارای استحکام تسلیم بالاتر از 500-800 مگاپاسکال هستند، مهندسان توانستند ضخامت دیوار را به طور قابل توجهی کاهش دهند - معمولاً 30 تا 50٪ - بدون اینکه توانایی تحمل بار یا یکپارچگی اتصال را به خطر بیندازند. این پوشش فولادی باریک تر استحکام حلقه ضروری مورد نیاز برای مقاومت در برابر نیروهای خرد شدن شعاعی را فراهم می کند و در عین حال وزن را نیز کاهش می دهد.
در سناریوهایی که به حداقل رساندن وزن بسیار مهم است، به ویژه در خودروهای الکتریکی و لوکس، آلیاژهای آلومینیوم به طور کامل جایگزین فولاد برای پوسته بیرونی شدهاند. آلومینیوم با وزن حدود یک سوم فولاد (2.7 گرم در سانتی متر مکعب در مقایسه با 7.8 گرم بر سانتی متر مکعب)، کاهش قابل توجهی در وزن کل را امکان پذیر می کند. برای جبران مدول الاستیسیته کمتر آلومینیوم و استحکام نسبتاً ضعیفتر آن در برابر فولاد، آستینها اغلب با قطرهای کمی بزرگتر یا دندههای پشتیبانی اضافی طراحی میشوند که پایداری و دوام قابل مقایسه در برابر خستگی را تضمین میکنند.
در عین حال، مقدار الاستومر (هسته لاستیکی یا پلیمری مدرن) برای کاهش وزن کل بوش کاهش یافته است. برای حفظ توانایی تحمل بارها و سختی حتی با مواد کاهش یافته، مهندسان طراحی داخلی را تنظیم می کنند:
● نسبت قطر سوراخ داخلی به ضخامت دیواره از طریق تجزیه و تحلیل المان محدود (FEA) برای رسیدن به سفتی شعاعی و محوری مورد نظر و در عین حال به حداقل رساندن استفاده از لاستیک تجدید نظر می شود.
●شکل های مقطعی ساده تر معرفی شده اند تا جای اشکال استوانه ای پایه را بگیرند. اشکالی که دایره ای نیستند (مانند بیضی یا چند ضلعی) مواد را به مکان هایی هدایت می کنند که بیشترین تنش ها را دارند و مقاومت برشی را افزایش می دهند.
پیکربندیهای غیرعادی (جایی که آستین داخلی از بیرون جدا میشود) ویژگیهای سختی ناهمواری را ایجاد میکند - در یک جهت برای استقامت گشتاور یا بار جانبی بیشتر، و در جهات دیگر برای انعطافپذیری کمتر - بدون نیاز به مواد اضافی.
این پیشرفت های هندسی تضمین می کند که بوشینگ عملکرد قابل مقایسه یا بهبود یافته ای را در مورد ظرفیت بار شعاعی، استحکام پیچشی و دوام، حتی با جرم کمتر، ارائه می دهد. در نتیجه، کاهش قابل توجهی در وزن فنر نشده وجود دارد که به طور مثبت بر زمان پاسخ تعلیق تأثیر می گذارد، اینرسی را در مجموعه چرخ کاهش می دهد و دقت هندلینگ گذرا را بهبود می بخشد (مانند چرخش سریع تر و جذب ضربه عالی).
علاوه بر مدیریت مزایا، کاهش وزن فنر نشده به دستیابی به کارایی بیشتر کمک می کند. در خودروهایی که با موتورهای احتراق داخلی کار می کنند، کاهش کشش غلتشی و تلفات مربوط به جرم منجر به افزایش جزئی و در عین حال افزایشی در کارایی سوخت می شود. در مورد خودروهای برقی، به حداقل رساندن وزن سیستم تعلیق حتی به مقدار کم، مسافتی را که خودرو می تواند طی کند با کاهش مصرف انرژی در هر دو فاز شتاب و ترمز احیاکننده افزایش می دهد.
محصولاتی مانند VDI Control Arm Bushing 4H0407182B این انتقال را شامل میشود - از آستینهای فلزی مقاوم به فولاد سبک، با استحکام بالا یا آلومینیوم، همراه با شکلهای الاستومری پیشرفته - نشان میدهد که چگونه حتی قطعات جزئی برای برآورده کردن الزامات رقابتی موتور، کاهش وزن و کارایی موتور، دوباره طراحی میشوند.
