Typy odpružení automobilů – autoleek

Připomeňme si: odpružení automobilu je celá sada dílů a jednotek, které spojují karoserii nebo rám automobilu s koly.

Uveďme si hlavní prvky zavěšení:

• Prvky, které zajišťují elasticitu zavěšení. Vnímají a přenášejí vertikální síly, které vznikají při jízdě po nerovném povrchu vozovky.
• Vodicí prvky – určují charakter pohybu kol. Vodicí prvky také přenášejí podélné a příčné síly a momenty vznikající z těchto sil.
• Prvky tlumící nárazy. Navrženo pro tlumení vibrací, ke kterým dochází při vystavení vnějším a vnitřním silám

Na počátku bylo jaro

První kolová vozidla neměla žádné odpružení – elastické prvky jednoduše chyběly. A pak naši předkové, pravděpodobně inspirovaní designem lukostřeleckého luku, začali používat pružiny. S rozvojem metalurgie se naučili dodávat ocelovým pásům pružnost. Tyto pásy, shromážděné v balíčku, tvořily první pružinové zavěšení.

V té době se nejčastěji používalo zavěšení tzv. eliptické, kdy byly konce dvou pružin spojeny a jejich středy byly na jedné straně připevněny ke karoserii a na druhé k ose kola.

První kolová vozidla neměla žádné odpružení.
Přední i zadní náprava využívá klasické eliptické pružiny.

Poté se na autech začaly používat pružiny, a to jak ve formě poloeliptického designu pro závislé zavěšení, tak instalací jedné nebo dokonce dvou pružin napříč. Zároveň dostali nezávislé zavěšení. Domácí automobilový průmysl používá pružiny již dlouhou dobu – na Moskvichech před objevením modelů s pohonem předních kol, na Volgas (s výjimkou Volga Siber) a na UAZ se stále používají pružiny.

Každý, kdo někdy využil služeb minibusu na bázi GAZelle, řídil vozidlo s celoodpruženým odpružením. V pružinách je málo listů – dva na přední nápravě a tři na zadní.

Pružiny se vyvíjely spolu s automobilem: počet listů na pružině se zmenšoval až do bodu, kdy se jednolistové pružiny používají na moderních malých dodávkách.

Výhody pružinového odpružení

Nevýhody pružinového odpružení

• Osvědčený a levný design
• Relativně vysoká výdrž
• Možnost poskytnutí progresivních charakteristik
• Nevyžaduje údržbu ani mazání

• Odpružení není příliš kompaktní, protože pružina nemůže přenášet žádné jiné síly než axiální, a proto vyžaduje vodicí prvky ve formě pák.
• Pružinové odpružení nemá vlastnost tlumení vibrací, a proto vyžaduje výkonné tlumiče.
• Neexistuje žádná možnost změny charakteristiky odpružení

Pružinové zavěšení

Pružiny se začaly montovat na úsvitu automobilového průmyslu a úspěšně se používají dodnes. Pružiny mohou pracovat v závislých a nezávislých zavěšeních. Používají se v osobních vozech všech tříd. Pružina, zpočátku pouze válcová, s konstantním stoupáním vinutí, získala nové vlastnosti s vylepšením konstrukce zavěšení. V dnešní době se používají pružiny kuželové nebo soudkovité, vinuté z tyče proměnlivého průřezu. To vše proto, aby síla nerostla přímo úměrně s deformací, ale intenzivněji. Nejprve pracují sekce s větším průměrem a poté se zapnou ty menší. Stejně tak se tenčí tyč uvádí do provozu dříve než tlustší.

U moderních malých vozů přední odpružení nejčastěji používá typ „houpající se svíčky“ se složitými profilovými pružinami.

V zadním polonezávislém zavěšení levných osobních automobilů se téměř výhradně používá pružina.

Výhody pružinového odpružení

Nevýhody pružinového odpružení

• Osvědčený a levný design
• Relativně vysoká výdrž
• Možnost poskytnutí progresivních charakteristik
• Nevyžaduje údržbu ani mazání

• Odpružení není příliš kompaktní, protože pružina nemůže přenášet žádné jiné síly než axiální, a proto vyžaduje vodicí prvky ve formě pák.
• Pružinové odpružení nemá vlastnost tlumení vibrací, a proto vyžaduje výkonné tlumiče.
• Neexistuje žádná možnost změny charakteristiky odpružení

Kroucení

Věděli jste, že téměř každé auto s odpružením má stále torzní tyče? Koneckonců, stabilizátor, který je dnes instalován téměř všude, je torzní tyč. Obecně platí, že každá relativně rovná a dlouhá páka, která pracuje na torzi, je torzní tyč. Jako hlavní elastické prvky odpružení se na samém počátku automobilové éry začaly používat torzní tyče spolu s pružinami. Torzní tyče byly umístěny podélně a příčně napříč vozidlem a byly použity v široké škále typů zavěšení. Na domácích autech je torzní tyč

byl použit v předním zavěšení několika generací Záporoží. Pak přišlo vhod odpružení torzní tyčí díky své kompaktnosti. V současné době se torzní tyče častěji používají v předním zavěšení rámových SUV.

Pružným prvkem odpružení je torzní tyč – ocelová tyč, která pracuje v kroucení. Jeden konec torzní tyče je připevněn k rámu nebo nosné karoserii vozidla s možností nastavení úhlové polohy. Na druhém konci torzní tyče je spodní rameno předního zavěšení. Síla na páku vytváří moment, který zkroutí torzní tyč. Na torzní tyč nepůsobí podélné ani boční síly; funguje čistě torzně. Dotažením torzních tyčí lze nastavit výšku předku vozu, ale plný zdvih odpružení zůstává stejný, pouze měníme poměr kompresní a odskokové dráhy.

Výhody odpružení torzní tyčí

Nevýhody odpružení torzní tyčí

• Velmi kompaktní a lehký
• Torzní předpětí lze nastavit, což umožňuje překonfigurování odpružení tak, aby vyhovovalo specifickým požadavkům
• Pokud se rozbije, což se stává velmi zřídka, můžete jej snadno vyměnit sami. Zjednodušuje také opravy předního zavěšení, které lze vždy odlehčit pouhým povolením torzních tyčí.

• Velmi vysoké nároky na kvalitu výroby, protože torzní tyč není jen tyč, ale vyžaduje silné utěsnění konců, obvykle pomocí drážkovaných spojů.
• Relativně drahé na výrobu

Tlumiče nárazů

Ze školního kurzu fyziky je známo, že jakýkoli pružný systém je charakterizován kmitáním s určitou vlastní frekvencí. A pokud existuje také rušivá síla se stejnou frekvencí, pak dojde k rezonanci – prudkému nárůstu amplitudy kmitů. V případě torzní tyče nebo pružinového odpružení jsou tlumiče navrženy pro boj s těmito vibracemi. V hydraulickém tlumiči dochází k rozptýlení vibrační energie v důsledku ztráty energie při čerpání speciální tekutiny z jedné komory do druhé. V dnešní době jsou teleskopické tlumiče hojně využívány, od malých aut až po těžká nákladní vozidla. Tlumiče, zvané plynové, jsou ve skutečnosti také kapalné, ale volný objem, který mají všechny tlumiče, obsahuje nejen vzduch, ale i plyn pod vysokým tlakem. Proto mají „plynové“ tlumiče vždy tendenci tlačit pístnici směrem ven. Ale další typ odpružení se obejde bez tlumičů.

Vzduchové odpružení

U pneumatického odpružení hraje roli pružného prvku vzduch obsažený v uzavřeném prostoru vzduchové pružiny. Někdy se místo vzduchu používá dusík. Vzduchová pružina je utěsněná nádoba se stěnami ze syntetických vláken navulkanizovaných do vrstvy těsnící a ochranné pryže. Design je velmi podobný bočnici pneumatiky.

Nejdůležitější kvalitou vzduchového odpružení je schopnost měnit tlak pracovní tekutiny ve válcích. Navíc čerpání vzduchu umožňuje zařízení hrát roli tlumiče nárazů. Řídicí systém umožňuje měnit tlak v každém jednotlivém válci. Autobusy se tak mohou na zastávkách zdvořile naklánět, aby cestujícím usnadnili nastupování, a kamiony mohou udržovat konstantní „postoj“, ať už jsou nacpané až po okraj, nebo úplně prázdné. A u osobních automobilů lze do zadního zavěšení namontovat vzduchové pružiny pro udržení konstantní světlé výšky v závislosti na zatížení. Někdy se v konstrukci SUV používá vzduchové odpružení na přední i zadní nápravě.

Vzduchové odpružení umožňuje upravit světlou výšku vozidla. Při vysokých rychlostech si auto „dřepne“ blíže k vozovce. Vzhledem k tomu, že těžiště je nižší, je redukováno naklánění v zatáčkách. Ale v terénu, kde je důležitá vysoká světlá výška, se karoserie naopak zvedá.

Pneumatické prvky kombinují funkce pružin a tlumičů, ale pouze v případech, kdy se jedná o tovární provedení. U tuningových návrhů, kdy se vzduchové pružiny jednoduše přidají ke stávajícímu zavěšení, je lepší nechat tlumiče.

Výhody vzduchového odpružení

Nevýhody vzduchového odpružení

• Nízká hmotnost
• Možnost změny tvrdosti
• Udržování konstantní světlé výšky
• Možnost změny vůle
• Nahrazuje elastické prvky a prvky tlumící vibrace

• Vysoká komplexnost a cena celého systému
• U osobních automobilů a SUV je životnost nižší než u jiných typů odpružení.

Instalace vzduchových odpružení je velmi oblíbená mezi tunery všech kategorií. A jak už to tak bývá, někdo to chce níž, někdo vyšší.

Každé auto se skládá z řady součástí, z nichž každá plní své vlastní funkce. Motor přeměňuje energii na mechanický pohyb, převodovka umožňuje měnit tažnou sílu a točivý moment, stejně jako ji přenášet dále, podvozek zajišťuje pohyb vozu. Poslední komponenta se skládá z několika komponent, včetně zavěšení.

Účel, hlavní složky

Odpružení v autě plní řadu důležitých funkcí:

• Poskytuje elastické upevnění kol k tělu (což jim umožňuje pohybovat se vzhledem k nosné části);
• Tlumí vibrace přijímané koly od vozovky (tím je dosaženo hladké jízdy vozu);
• Zajišťuje neustálý kontakt kola s povrchem vozovky (ovlivňuje ovladatelnost a stabilitu);

Od okamžiku, kdy se objevil první vůz až do současnosti, bylo vyvinuto několik typů této součásti podvozku. Zároveň se ale nepodařilo vytvořit ideální řešení, které by splňovalo všechny parametry a ukazatele. Proto není možné vyčlenit některý ze všech existujících typů zavěšení vozidel. Koneckonců, každý z nich má své vlastní pozitivní a negativní stránky, které určují jejich použití.

Obecně platí, že každé zavěšení obsahuje tři hlavní součásti, z nichž každá plní své vlastní funkce:

1. Elastické prvky.
2. Tlumení.
3. Vodící systémy.

Úkolem elastických prvků je absorbovat všechna rázová zatížení a plynule je přenášet na tělo. Navíc zajišťují neustálý kontakt mezi kolem a vozovkou. Tyto prvky zahrnují pružiny, torzní tyče a listové pružiny. Vzhledem k tomu, že poslední typ – pružiny – se nyní prakticky nepoužívají, nebudeme se dále zabývat zavěšením, ve kterém byly použity.

Nejpoužívanějšími elastickými prvky jsou vinuté pružiny. Na nákladních automobilech se často používá jiný typ – vzduchové pružiny.

Odpružení vinutými pružinami

Tlumicí prvky jsou v konstrukci použity k tlumení vibrací pružných prvků jejich pohlcováním a rozptylem, což zabraňuje kývání karoserie při provozu odpružení. Tento úkol plní tlumiče.

Přední a zadní tlumiče

Vodicí systémy spojují kolo s nosnou částí, poskytují možnost pohybu po požadované trajektorii a zároveň jej udržují v dané poloze vzhledem k tělu. Mezi tyto prvky patří všechny druhy pák, tyčí, nosníků a všech dalších komponentů, které se podílejí na tvorbě pohyblivých spojů (silentbloky, kulové klouby, pouzdra atd.).

druhy

Přestože jsou všechny uvedené komponenty typické pro všechny existující typy odpružení vozidel, konstrukce této komponenty podvozku je odlišná. Rozdíl v zařízení navíc ovlivňuje provozní, technické parametry a vlastnosti.

Obecně se všechny typy odpružení automobilů, které se v současnosti používají, dělí do dvou kategorií: závislé a nezávislé. Existuje také mezilehlá možnost – polozávislá.

Závislé zavěšení

Závislé odpružení se začalo používat na autech od okamžiku jejich vzhledu a „přešlo“ na vozy z koňských povozů. A přestože se tento typ za dobu své existence výrazně zlepšil, podstata díla zůstala nezměněna.

Zvláštností tohoto zavěšení je, že kola jsou navzájem spojena nápravou a nemají schopnost pohybovat se samostatně vůči sobě navzájem. V důsledku toho je pohyb jednoho kola (například při nárazu do díry) doprovázen posunem druhého.

U vozidel s pohonem zadních kol je spojovací nápravou zadní náprava, která je zároveň prvkem převodovky (její konstrukce zahrnuje hlavní ozubené kolo s diferenciálem a nápravové hřídele). U vozů s pohonem předních kol se používá speciální nosník.

Nezávislé odpružení Dodge Ram z roku 2009

Zpočátku se jako elastické prvky používaly pružiny, ale nyní byly zcela nahrazeny vinutými pružinami. Tlumícím prvkem u tohoto typu zavěšení je tlumič, který může být instalován odděleně od elastických prvků nebo s nimi umístěn koaxiálně (tlumič je instalován uvnitř pružiny)

Nahoře je tlumič připevněn k tělu a dole – k mostu nebo nosníku, to znamená, že kromě tlumení vibračních pohybů působí také jako upevňovací prvek.

Pokud jde o vodicí systém, v konstrukci závislého odpružení se skládá z podélných pák a příčné tyče.

4 podélné páky (2 horní a 2 spodní) zajišťují zcela předvídatelný pohyb nápravy s koly ve všech existujících směrech. V některých případech je počet těchto pák snížen na dvě (horní se nepoužívají). Úkolem příčné trakce (tzv. Panhardská tyč) je snížit naklánění těla a udržet trajektorii pohybu.

Hlavní výhody závislého zavěšení této konstrukce jsou jednoduchost konstrukce, která ovlivňuje spolehlivost. Poskytuje také vynikající trakci na povrchu vozovky kol, ale pouze při jízdě po rovném povrchu.

Velkou nevýhodou tohoto typu je možnost ztráty trakce při nájezdu do zatáček. Zároveň má zadní náprava díky kombinaci nápravy s převodovými prvky masivní a rozměrnou konstrukci, pro kterou je nutné zajistit dostatečné množství prostoru. Vzhledem k těmto vlastnostem je použití takového odpružení pro přední nápravu prakticky nemožné, proto se používá pouze vzadu.

Použití tohoto typu odpružení u osobních automobilů se nyní omezilo na minimum, i když se stále vyskytuje u nákladních vozidel a SUV v plné velikosti.

Nezávislé pozastavení

Nezávislé zavěšení se vyznačuje tím, že kola jedné nápravy nejsou vzájemně spojena a pohyb jedné z nich nemá žádný vliv na druhou. Tento typ má v podstatě pro každé kolo vlastní sadu komponentů – elastické, tlumící a vodící. Tyto dvě sady spolu prakticky neinteragují.

Vzpěry MacPherson

Bylo vyvinuto několik typů nezávislého zavěšení. Jedním z nejoblíbenějších typů je závěs MacPherson (také známý jako „houpající se svíčka“).

Zvláštnost tohoto typu spočívá v použití tzv. vzpěry tlumiče, která plní tři funkce současně. Součástí nosiče je jak tlumič, tak pružina. Dole je tato součást zavěšení připevněna k náboji kola a nahoře přes podpěry ke karoserii, takže kromě přijímání a tlumení vibrací zajišťuje i uchycení kola.

Konstrukce plynové olejové vzpěry MacPherson

Součástí konstrukce je i další součást vodícího systému – příčné páky, jejichž úkolem je kromě zajištění pohyblivého spojení kola s karoserií také zamezit jeho podélnému pohybu.

Pro boj s nakláněním karoserie za jízdy je v konstrukci zavěšení použit další prvek – stabilizátor, který je jediným spojovacím článkem mezi zavěšením dvou kol na stejné nápravě. V podstatě je tento prvek torzní tyč a jeho princip činnosti je založen na vzniku protipůsobící síly při kroucení.

Odpružení MacPherson je jedním z nejběžnějších a lze jej použít na přední i zadní nápravu.

Vyznačuje se poměrně kompaktními rozměry, jednoduchým designem a spolehlivostí, pro kterou si získal oblibu. Jeho nevýhodou je, že se mění úhel odklonu se značným zdvihem kola vůči karoserii.

Typ páky

Poměrně běžnou variantou používanou v automobilech jsou také nezávislá lichoběžníková zavěšení. Tento typ se dělí na dva typy – dvojité lichoběžníkové a víceprvkové zavěšení.

Konstrukce dvojitého lichoběžníkového zavěšení je provedena tak, že vzpěra tlumiče plní pouze své přímé úkoly – tlumení vibrací. Uchycení kola je zcela založeno na ovládacím systému, který se skládá ze dvou příčných pák (horní a spodní).

Použité páky jsou ve tvaru A, což zajišťuje spolehlivé zadržení kola před podélným pohybem. Navíc jsou různě dlouhé (horní je kratší), díky čemuž se ani při výrazných pohybech kol vůči karoserii nemění úhel odklonu.

Dvojité lichoběžníkové zavěšení je na rozdíl od MacPhersonu větší a náročnější na kov, o něco větší počet komponent sice nemá vliv na spolehlivost, ale je poněkud náročnější na údržbu.

Víceprvkový typ je v podstatě upraveným dvojitým lichoběžníkovým zavěšením. Místo dvou ramen ve tvaru A využívá jeho konstrukce až 10 příčných a podélných ramen.

Toto konstrukční řešení má pozitivní vliv na plynulost jízdy a ovladatelnost vozu, zachování úhlů polohy kol při provozu odpružení, ale zároveň je dražší a náročnější na údržbu. Z tohoto důvodu je horší z hlediska použitelnosti na vzpěry MacPherson a dvojitá příčná ramena. Dá se najít u dražších aut.

Polonezávislé odpružení

Polonezávislé odpružení je jakousi střední cestou mezi závislým a nezávislým odpružením.

Externě je tento typ velmi podobný závislému zavěšení – je zde nosník (který nezahrnuje přenosové prvky), vyrobený z jednoho kusu s podélnými pákami, ke kterému jsou připevněny náboje kol. To znamená, že existuje náprava spojující dvě kola. Pomocí stejných pák je k tělu připevněn i nosník. Pružiny a tlumiče působí jako elastické a tlumící prvky.

Polonezávislé odpružení s Wattovým mechanismem

Ale na rozdíl od závislého odpružení je nosník torzní a může pracovat v kroucení. To umožňuje, aby se kola pohybovala nezávisle na sobě ve vertikálním směru v určitém rozsahu.

Díky jednoduché konstrukci a vysoké spolehlivosti se torzní nosník poměrně často používá na zadních nápravách vozidel s pohonem předních kol.

Jiné typy

Výše jsme diskutovali o hlavních typech odpružení používaných v automobilech. Existuje však několik dalších typů, i když ostatní se v současné době nepoužívají. Příkladem takového zavěšení je DeDion.

Obecně se DeDion nelišil tolik v konstrukci odpružení, ale v zařízení převodu vozů s pohonem zadních kol. Podstatou vývoje bylo, že hlavní převod byl odstraněn z konstrukce zadní nápravy (byl pevně spojen s karoserií a přenos otáčení byl prováděn polohřídely s klouby CV). Samotná zadní náprava mohla mít buď nezávislé, nebo závislé zavěšení. Ale kvůli řadě negativních vlastností nebyl tento typ vozu široce používán.

Přívěsek De Dion

Za zmínku stojí i aktivní (alias adaptivní) odpružení. Nejde o samostatný typ, ale ve skutečnosti jde o nezávislé zavěšení a liší se od výše popsaných v některých konstrukčních nuancích.

Toto odpružení využívá tlumiče (hydraulické, pneumatické nebo kombinované) s elektronickým ovládáním, které umožňuje nějakým způsobem měnit provozní parametry této jednotky – zvyšovat a snižovat tuhost, zvětšovat světlou výšku.

Ale kvůli složitosti designu je velmi vzácný a vyskytuje se pouze u vozů prémiového segmentu.