Dzięki pracy zawieszenia pojazdu zmiana położenia masy resorowanej odbywa się w sposób płynny, mimo gwałtownego oddziaływania impulsów wywołanych nierównościami drogi. Duże znaczenie ma również sprężystość ogumienia kół, łagodząca w pewnym stopniu uderzenia wywołane przejeżdżaniem przez nierówności.
Stosowanie miękkiego i sprężystego zawieszenia powoduje, że samochód staje się układem podatnym na powstawanie drgań. Z tego powodu należy optymalnie dobrać własności zawieszenia (sztywność elementów sprężystych, ich rozmieszczenie), aby powstające drgania nie wpływały niekorzystnie na komfort jazdy, stateczność ruchu i trwałość niektórych zespołów. Dokładna analiza drgań samochodu jest zagadnieniem trudnym, dlatego wnioski dotyczące konstrukcji zawieszenia opracowuje się na podstawie analizy ruchu uproszczonych modeli.
Znając ciężar pojazdu w stanie nieobciążonym i obciążonym, można tak dobrać sztywność elementów zawieszenia, aby ich statyczne ugięcie nie przekraczało określonych granic. Wówczas częstotliwość drgań własnych nadwozia będzie zawarta w najkorzystniejszym dla organizmu ludzkiego zakresie.
Zależnie od przeznaczenia pojazdu konstrukcję jego zawieszenia dostosowuje się do typowego modelu drogi, po jakiej powinien się poruszać. Względna wysokość nierówności (maksymalny skok zawieszenia) zawiera się w granicach od 10 cm dla pojazdów miejskich do ponad 40 cm w pojazdach terenowych. Najechanie koła pojazdu na nierówność nawierzchni powoduje ugięcie elementów sprężystych zawieszenia, w wyniku czego akumulowana jest w nich energia, rozładowująca się następnie w postaci drgań. Amplituda i częstotliwość tych drgań zależą od konstrukcji zawieszenia. Natomiast skuteczność działania całego układu warunkowana jest stosunkiem mas resorowanych do nieresorowanych.
Dotychczasowe rozważania nie uwzględniały tłumienia drgań. W praktyce w każdym układzie mechanicznym występują siły tłumiące drgania (tarcie, lepkość smarów, tłumienie wewnętrzne materiałów itp.), powodujące zanikanie drgań własnych. W celu przyspieszenia zanikania drgań w zawieszeniach pojazdów stosuje się specjalne urządzenia o silnym tłumieniu – amortyzatory, które pochłanianą energię zamieniają na ciepło, co powoduje znaczne obniżenie amplitudy drgań (w przypadku rezonansu) i zanikanie drgań własnych (po 2÷3 wychyleniach).
Właściwy dobór sztywności elementów sprężystych zawieszenia oraz siły tłumienia amortyzatorów ma istotny wpływ na drgania pionowe nadwozia i na kołysanie podłużne samochodu.
Podstawowe rodzaje zawieszeń
W zależności od konstrukcji zespołu prowadzącego w pojazdach samochodowych występują dwa podstawowe rodzaje zawieszeń: niezależne i zależne (sztywne).
rys. 2. Zawieszenie niezależne samochodu Nissan Qashqai 2.0 dCi: a – przód: typu pseudo-McPherson z wahaczem trójkątnym, stabilizatorem, ramą pomocniczą; b – tył: zawieszenie wielowahaczowe, sprężyny śrubowe, amortyzatory, stabilizator i rama pomocnicza (źródło: Nissan)
Zawieszenia niezależne
Zawieszenia niezależne (rys. 2) to takie, w których każde z kół jest połączone z nadwoziem samonośnym lub ramą indywidualnie, za pośrednictwem odrębnego układu elementów prowadzących o łączach przegubowych. Polega ono na tym, że koło jezdne może przemieszczać się przestrzennie w przewidziany sposób bez zmieniania chwilowych ustawień drugiego koła tej samej osi. Ze względów konstrukcyjnych odznacza się ono jednak pewnym stopniem zależności chwilowych wychyleń kół jezdnych, często celowo zwiększonym przez zastosowanie stabilizatora.
Zawieszenia niezależne występują w postaci dużej liczby odmiennych rozwiązań konstrukcyjnych, różniących się znacznie kinematyką ruchu koła. W stosowanych obecnie rozwiązaniach wyróżnia się kilka zasadniczych grup:
- zawieszenie z pionowym prowadzeniem kół (zawieszenie kolumnowe, kolumna McPhersona – rys. 3),
- zawieszenie z prowadzeniem koła w płaszczyźnie poprzecznej (pojedynczy wahacz poprzeczny, podwójne wahacze poprzeczne – rys. 4),
- zawieszenie z prowadzeniem koła w płaszczyźnie podłużnej (pojedynczy wahacz wzdłużny – rys. 5, podwójne wahacze wzdłużne),
- zawieszenie na wahaczach skośnych (z przemieszczeniem koła w płaszczyźnie podłużnej i poprzecznej).
rys. 3. Zawieszenie przednie niezależne samochodu Fiat Punto II – zawieszenie typu McPherson, dolne trójkątne wahacze poprzeczne, resorowane na sprężynach, ze stabilizatorem poprzecznym prętowym (źródło: Fiat)
rys. 4. Zawieszenie niezależne kół tylnych napędzanych samochodu Mercedes-AMG GT – podwójne wahacze poprzeczne i sprężyny śrubowe (źródło: Daimler)
Komentarze (0)