Zawieszenie samochodu. Urządzenie i cel

Zawieszenie samochodu łączy część nośną samochodu z kołami. W rzeczywistości jest to układ zawieszenia, który obejmuje szereg części i zespołów. Jego istotą jest przejmowanie wpływu różnych sił, które powstają w procesie poruszania się po drodze i uelastycznianie połączenia nadwozia z kołami.

Zawieszenia – przód i tył – wraz z ramą, belkami osi i kołami tworzą podwozie auta.

Szereg cech pojazdu jest bezpośrednio determinowanych typem i konkretną konstrukcją zawieszenia. Do głównych takich parametrów należą prowadzenie, stabilność, a nawet gładkość.

Masa nieresorowana to zestaw elementów, które swoją wagą bezpośrednio wpływają na drogę. Przede wszystkim są to koła i elementy zawieszenia oraz bezpośrednio z nimi połączone mechanizmy hamulcowe.

Wszystkie pozostałe komponenty i części, których ciężar przenoszony jest na drogę poprzez zawieszenie, tworzą masę resorowaną.

Stosunek masy resorowanej do nieresorowanej ma bardzo duży wpływ na właściwości jezdne auta. Im mniejsza masa elementów nieresorowanych w stosunku do resorowanych, tym lepsza sterowność i płynność jazdy. W pewnym stopniu poprawia to również dynamikę samochodu.

Zbyt duża masa nieresorowana może spowodować zwiększoną bezwładność zawieszenia. W takim przypadku jazda po pofałdowanej drodze może uszkodzić tylną oś i doprowadzić do poważnego wypadku.

Prawie wszystkie elementy zawieszenia są związane z nieresorowaną masą pojazdu. Zrozumiałe jest zatem dążenie inżynierów do zmniejszenia masy zawieszenia w taki czy inny sposób. W tym celu projektanci starają się zmniejszać wymiary części lub stosować lżejsze stopy zamiast stali. Każdy zdobyty kilogram stopniowo poprawia właściwości jezdne auta. Ten sam efekt można osiągnąć, zwiększając masę resorowaną, ale do tego trzeba będzie dodać bardzo znaczną wagę. W przypadku samochodów osobowych stosunek ten wynosi około 15:1. Dodatkowo wzrost masy całkowitej pogarsza dynamikę przyspieszenia.

Pod względem komfortu

Pojazd w ruchu nieustannie wibruje. W tym przypadku można wyróżnić oscylacje o stosunkowo niskiej i wysokiej częstotliwości.

Z punktu widzenia komfortu ilość drgań ciała na minutę powinna zawierać się w przedziale od 60 do 120.

Dodatkowo, dzięki zastosowaniu opon i innych elastycznych elementów, masy nieresorowane doświadczają wibracji o wyższej częstotliwości – około 600 na minutę. Konstrukcja zawieszenia powinna ograniczać takie wibracje do minimum, aby nie były odczuwalne w kabinie.

No i oczywiście podczas jazdy nieuniknione są uderzenia i wstrząsy, których intensywność zależy od stanu nawierzchni. Skuteczne zwalczanie wstrząsów spowodowanych wybojami na drodze jest jednym z ważnych zadań zawieszenia.

Pod względem zarządzania

Pojazd musi utrzymywać dany kierunek ruchu i jednocześnie łatwo go zmieniać wedle woli kierowcy. Jedną z funkcji zawieszenia jest zapewnienie wystarczającej stabilizacji kół kierowanych, aby samochód nadal poruszał się po linii prostej, niezależnie od przypadkowych wybojów, które powstają w wyniku wad nawierzchni.

Przy dobrej stabilizacji, kierowane koła wracają do pozycji neutralnej z niewielką ingerencją kierowcy lub bez niej, a samochód porusza się po linii prostej, nawet jeśli kierownica nie jest trzymana.

To, jak koła poruszają się w stosunku do drogi i nadwozia, w dużej mierze zależy od kinematyki zawieszenia.

Pod względem bezpieczeństwa

Zawieszenie musi zapewniać optymalną przyczepność opon do jezdni, aby powierzchnia styku pozostawała stała podczas ruchu. Dynamiczne zmiany w ustawieniach (wyrównanie itp.), a także geometrii zawieszenia powinny być minimalne. Jest to szczególnie ważne podczas pokonywania nierówności na drodze i pokonywania zakrętów. Projekt musi zawierać elementy zmniejszające przechyły i minimalizujące prawdopodobieństwo poślizgu i przewrócenia się maszyny, innymi słowy zapewniać wystarczającą stabilność.

Zawieszenie samochodu zwykle składa się z mechanizmów prowadzących, elementów elastycznych, tłumika drgań, stabilizatora, a także elementów złącznych, urządzeń regulujących i sterujących.

Mechanizmy prowadzące 

Przede wszystkim są to różne dźwignie, o których można dowiedzieć się więcej, a także wszelkiego rodzaju trakcje, zębatki, nadstawki. Od nich zależy, jak iw jakich granicach można poruszać kołami wzdłuż różnych osi i w różnych płaszczyznach. Ponadto przenoszą siły trakcyjne i hamowania, a także oddziaływania boczne, np. podczas skrętu.

W zależności od rodzaju zastosowanych mechanizmów prowadzących wszystkie zawieszenia można podzielić na dwie duże klasy - zależne i niezależne.

W zależności oba koła jednej osi są sztywno połączone ze sobą za pomocą mostu (belki poprzecznej). W takim przypadku przemieszczenie jednego z kół, na przykład podczas jazdy przez podkop, spowoduje podobne przemieszczenie drugiego.



W zawieszeniu niezależnym nie ma takiego sztywnego połączenia, więc pionowe przemieszczenia czy pochylenia jednego koła praktycznie nie mają wpływu na inne.



Obie klasy mają swoje wady i zalety, które determinują zakres ich zastosowania. Jeśli chodzi o samochody osobowe, tutaj wyraźna przewaga okazała się po stronie niezależnych zawieszeń. Chociaż tylna oś w wielu przypadkach jest nadal montowana w sposób zależny, czasami można również znaleźć częściowo niezależny system dźwigni skrętnej.

Zawieszenie zależne na przedniej osi, ze względu na wysoką wytrzymałość i prostotę konstrukcji, jest nadal aktualne w samochodach ciężarowych, autobusach i niektórych SUV-ach.

Poświęcony jest porównaniu systemów zależnych i niezależnych.

Konstrukcja może zawierać różną liczbę dźwigni i mogą być one rozmieszczone na różne sposoby. Zgodnie z tymi cechami można wyróżnić zawieszenia jednodźwigniowe, dwudźwigniowe i wielowahaczowe o układzie wzdłużnym, poprzecznym lub skośnym.

Elementy elastyczne 

Są to między innymi sprężyny, drążki skrętne, różnego rodzaju sprężyny, a także zawiasy gumowo-metalowe (ciche bloki), dzięki którym dźwignie i sprężyny są ruchome. Elementy elastyczne przyjmują wstrząsy podczas uderzania w wyboje na drodze i znacznie łagodzą ich oddziaływanie na karoserię, silnik spalinowy oraz inne podzespoły i układy samochodu. I oczywiście podnoszą poziom komfortu osób w kabinie.

Najczęściej w konstrukcji niezależnego zawieszenia stosuje się cylindryczne sprężyny śrubowe, wykonane ze specjalnej stali sprężynowej przy użyciu specjalnej technologii. Takie elastyczne elementy są niezawodne, nie wymagają konserwacji, a jednocześnie pozwalają uzyskać najlepszą gładkość. W samochodach osobowych sprężyny prawie całkowicie zastąpiły sprężyny.



Rysunek przedstawia schematyczne rozmieszczenie zawieszenia sprężynowego z dwoma wahaczami.

W zawieszeniu pneumatycznym jako element elastyczny zastosowano resory pneumatyczne. Zmieniając ciśnienie gazu w butli w tym przykładzie wykonania, można szybko dostosować sztywność układu, a także wielkość prześwitu. Automatyczna adaptacja jest osiągana dzięki systemowi czujników i elektronicznej jednostce sterującej. Jednak koszt takiego urządzenia jest bardzo wysoki i jest instalowany tylko w elitarnych samochodach. Ponadto adaptacyjne zawieszenie pneumatyczne jest bardzo trudne i kosztowne w naprawie, a jednocześnie bardzo wrażliwe na złych drogach.



tłumik drgań 

Wykonuje swoją rolę. Przeznaczony jest do tłumienia drgań wynikających z zastosowania elementów sprężystych, a także zjawisk rezonansowych. W przypadku braku amortyzatora drgania w płaszczyźnie pionowej i poziomej znacznie ograniczają sterowność, aw niektórych przypadkach mogą prowadzić do sytuacji awaryjnej. 

Bardzo często klapa jest łączona z elementami elastycznymi w jedno urządzenie - które od razu spełnia zestaw funkcji.

Stabilizator 

Ta część jest montowana zarówno na przedniej, jak i tylnej osi. Został zaprojektowany w celu zmniejszenia bocznego przechyłu podczas pokonywania zakrętów i zmniejszenia prawdopodobieństwa przewrócenia się maszyny.



Możesz dowiedzieć się więcej o urządzeniu i zasadzie działania stabilizatora.

Elementy złączne 

Do łączenia elementów zawieszenia z ramą i ze sobą stosuje się trzy rodzaje mocowań – skręcane, z elementami elastycznymi i przelotowymi (gumowo-metalowe zawiasy i tuleje). Te ostatnie oprócz spełnienia swojego głównego zadania pomagają także redukować poziom hałasu poprzez pochłanianie drgań w określonym spektrum częstotliwości.

Zazwyczaj konstrukcja przewiduje również ograniczniki ruchu dźwigni. Gdy pojazd przejedzie przez znaczną nierówność, gumowy zderzak zamortyzuje uderzenie, zanim amortyzator osiągnie górną lub dolną granicę. W ten sposób zapobiega się przedwczesnej awarii amortyzatora, jego górnego wspornika i dolnego cichego bloku.

Temat jest zbyt szeroki, aby omówić wszystkie jego aspekty w jednym artykule. Ponadto inżynierowie projektanci stale pracują nad udoskonalaniem istniejących urządzeń i opracowywaniem nowych. Najbardziej obiecującym kierunkiem są systemy z automatyczną adaptacją do konkretnych warunków drogowych. Oprócz wspomnianych już resorów pneumatycznych stosowane są na przykład regulowane stabilizatory, które potrafią zmieniać swoją sztywność w zależności od sygnału z ECU.



W wielu samochodach montowane są regulowane amortyzatory, które zmieniają sztywność zawieszenia dzięki działaniu elektrozaworu.

W zawieszeniu hydropneumatycznym rolę elementów elastycznych pełnią kule, których oddzielne izolowane sekcje wypełnione są gazem i cieczą. W systemie Hydractive kula hydropneumatyczna jest częścią kolumny zawieszenia.



Jednak wszystkie te opcje są drogie, więc większość kierowców musi dziś zadowolić się najlepszymi systemami MacPherson i sprężynami z dwoma wahaczami.

Nikt nie jest bezpieczny przed problemami na naszych drogach, więc zapoznawanie się ze znakami możliwych nie będzie zbyteczne. I koniecznie przeczytaj.