Budowa układu zawieszenia
Układ zawieszenia pojazdu samochodowego składa się z następujących grup elementów:
- elementy sprężyste zapewniające płynność jazdy (resory piórowe, stalowe sprężyny śrubowe, drążki skrętne, elementy gumowe, sprężyny gazowe, miechy powietrzne, stabilizatory),
- elementy prowadzące zapewniające stateczność i kierowalność pojazdu (wahacze, drążki reakcyjne, stabilizatory, metalowo-gumowe elementy mocujące),
- elementy tłumiące drgania umożliwiające rozproszenie energii zmagazynowanej w elementach sprężystych i ułatwiające utrzymanie ciągłego kontaktu kół jezdnych z nawierzchnią drogi (amortyzatory, tłumiki cierne),
- ograniczniki ruchu (dla fazy rozciągania i ściskania).
W zawieszeniach hydropneumatycznych wyróżnia się również elementy układu hydraulicznego: zasilające, sterujące i łączące (pompy hydrauliczne, zbiorniki płynu, filtry, rozdzielacze, regulatory, zawory, przewody, czujniki).
rys. 8. Podłużny resor paraboliczny w zawieszeniu przednim samochodu Iveco Daily 4x4, amortyzator teleskopowy i drążek stabilizatora (źródło: Iveco)
rys. 9. Zawieszenie przednie niezależne samochodu Fiat Stilo – zawieszenie na kolumnach McPhersona (z łącznikiem stabilizatora mocowanym do obudowy amortyzatora) i dolnych trójkątnych wahaczach poprzecznych, resorowane na sprężynach śrubowych (źródło: Fiat)
rys. 10. Zawieszenie mechaniczne (resory piórowe podłużne) z gumową poduszką stosowane w mniejszych autobusach (źródło: MORryde)
W zawieszeniach pojazdów najczęściej stosuje się elementy sprężyste metalowe, gumowe i pneumatyczne o różnych charakterystykach. W niektórych rozwiązaniach konstrukcyjnych zawieszeń występują również elementy sprężyste hydropneumatyczne i hydroelastyczne (ciecz współpracuje z gumą).
Do metalowych elementów sprężystych należą resory piórowe, sprężyny śrubowe i drążki skrętne. Resor piórowy ma formę sprężyny wielopłytkowej utworzonej z płaskowników stalowych, zwanych piórami. Rozróżnia się resory wzdłużne (rys. 8) i poprzeczne. Resory wzdłużne są stosowane tylko w zawieszeniach z osiami sztywnymi i to przede wszystkim w większych samochodach dostawczych, pojazdach ciężarowych i przyczepach. W tylnych zawieszeniach pojazdów ciężarowych, ze względu na bardzo duże różnice przenoszonych obciążeń, stosuje się często resory podwójne (główny i pomocniczy). Poprzeczne resory piórowe mogą być wykorzystywane w zawieszeniach obu osi. We współczesnych pojazdach najczęściej stosuje się resory trapezowe półeliptyczne i resory paraboliczne (w nowszych rozwiązaniach). Ze względu na niższe koszty i mniejszy ciężar coraz więcej samochodów osobowych i dostawczych jest wyposażanych w resory jednopiórowe.
Sprężyny śrubowe (rys. 9) powszechnie stosuje się w niezależnych zawieszeniach kół samochodu. W porównaniu z resorami piórowymi są lżejsze i łatwiejsze do zastosowania. Ich wadą jest jednak to, że nie przenoszą sił wzdłużnych oraz bocznych i dlatego wymagają zastosowania elementów prowadzących (np. wahaczy, drążków reakcyjnych). Małe wymiary i brak konieczności smarowania spowodowały, że sprężyny śrubowe o liniowej charakterystyce w całym zakresie skoków koła są powszechnie stosowane w przednich oraz tylnych zawieszeniach samochodów osobowych. Po zastosowaniu drutu o zmiennej średnicy i odpowiednim ukształtowaniu sprężyny można uzyskać także charakterystyki progresywne.
Drążkami skrętnymi nazywa się elementy sprężyste w postaci pręta, rury lub wiązki płaskowników, w których jeden koniec jest unieruchomiony w ramie (elementach nośnych nadwozia), a drugi wykonuje ruchy skrętne. Ruchy pionowe koła powodują przemieszczenie kątowe wahacza i skręcenie drążka. Drążki skrętne są stosowane do resorowania nadwozia i jako stabilizatory. Na obu końcach mają wykonane metodą spęczania główki z profilem kwadratowym lub wielokarbowym, służące do przekazywania momentu skręcającego. Drążki skrętne są elementami o charakterystyce liniowej. Mogą przenosić wyłącznie moment skręcający i tylko w jedną stronę, co wynika z wstępnego skręcenia drążka w prawo lub w lewo w procesie produkcji.
Gumowe elementy sprężyste są stosowane w układach zawieszenia samochodów jako pomocnicze (rys. 10), a niekiedy także jako główne elementy resorujące. W porównaniu z metalowymi elementami sprężystymi mają zalety wynikające z właściwości gumy: dużą podatność i tłumienie, mały ciężar, odporność na korozję, brak potrzeby obsługi, łatwość nadawania dowolnego kształtu. Sposób odkształcania się elementów gumowych oraz ich wytrzymałość zależą od kierunku działania obciążenia i konstrukcji samego elementu. Elementy gumowe mogą pracować na ściskanie i ścinanie. Pomocnicze elementy sprężyste mają miękką charakterystykę i po całkowitym ściśnięciu mogą przejmować duże siły. Dzięki kombinacji liniowej sprężyny stalowej i progresywnego pomocniczego elementu sprężystego można uzyskać prawie każdą charakterystykę sztywności zawieszenia.
W kolejnej części artykułu zostaną przedstawione pozostałe rodzaje elementów sprężystych (tj. sprężyny gazowe, miechy powietrzne, stabilizatory) oraz elementy prowadzące i tłumiące drgania (amortyzatory).
dr inż. Kazimierz Sitek
Literatura
1.Prochowski L., Żuchowski A.: Pojazdy samochodowe. Samochody ciężarowe i autobusy. WKŁ, Warszawa 2016.
2.Praca zbiorowa: Inżynieria diagnostyki maszyn. Instytut Technologii Eksploatacji, Radom 2004.
3.Reimpell J., Betzer J.: Podwozia samochodów. Podstawy konstrukcji. WKŁ, Warszawa 2012.
Komentarze (0)