Vzmetenje avtomobila. Naprava in namen
Vsebina
Vzmetenje avtomobila povezuje nosilni del avtomobila s kolesi. Pravzaprav je to sistem vzmetenja, ki vključuje številne dele in sklope. Njegovo bistvo je prevzeti vpliv različnih sil, ki nastanejo med premikanjem po cestišču, in narediti povezavo med telesom in kolesi elastično.
Vzmetenja - spredaj in zadaj - skupaj z okvirjem, osnimi nosilci in kolesi sestavljajo podvozje avtomobila.
Številne značilnosti vozila so neposredno določene s tipom in specifično zasnovo vzmetenja. Med glavnimi takšnimi parametri so vodljivost, stabilnost in celo gladkost.
Nevzmetena masa je sklop komponent, ki s svojo težo neposredno vplivajo na cestišče. Najprej so to kolesa in deli vzmetenja ter zavorni mehanizmi, ki so neposredno povezani z njimi.
Vsi drugi sestavni deli in deli, katerih teža se preko vzmetenja prenaša na cesto, sestavljajo vzmeteno maso.
Razmerje med vzmeteno in nevzmeteno maso zelo močno vpliva na vozne lastnosti avtomobila. Manjša kot je masa nevzmetenih komponent glede na vzmetene, boljša je vodljivost in uglajenost vožnje. To do neke mere izboljša tudi dinamiko avtomobila.
Preveč nevzmetene mase lahko povzroči večjo vztrajnost vzmetenja. V tem primeru bi lahko vožnja po valoviti cesti poškodovala zadnjo os in povzročila resno nesrečo.
Skoraj vse komponente vzmetenja so povezane z nevzmeteno težo vozila. Razumljiva je torej želja inženirjev, da bi tako ali drugače zmanjšali težo vzmetenja. V ta namen oblikovalci poskušajo zmanjšati dimenzije delov ali namesto jekla uporabiti lažje zlitine. Vsak osvojen kilogram postopoma izboljša vozne lastnosti avtomobila. Enak učinek je mogoče doseči s povečanjem vzmetene mase, vendar boste za to morali dodati zelo veliko težo. Pri osebnih vozilih je razmerje približno 15:1. Poleg tega povečanje skupne mase poslabša dinamiko pospeševanja.
Kar zadeva udobje
Vozilo v gibanju nenehno vibrira. V tem primeru lahko ločimo relativno nizkofrekvenčna in visokofrekvenčna nihanja.
Z vidika udobja naj bo število tresljajev telesa na minuto v območju od 60 do 120.
Poleg tega zaradi uporabe gum in drugih elastičnih komponent nevzmetene mase doživljajo višje frekvence tresljajev – približno 600 na minuto. Zasnova vzmetenja mora omejiti takšne tresljaje na minimum, da jih v kabini ne bi čutili.
In seveda so med vožnjo neizogibni udarci in udarci, katerih intenzivnost je odvisna od stanja cestišča. Učinkovit boj proti udarcem tresenja zaradi neravnin na cestišču je ena od pomembnih nalog vzmetenja.
V smislu vodljivosti
Vozilo mora ohranjati dano smer gibanja in jo hkrati zlahka spreminjati po volji voznika. Ena od funkcij vzmetenja je zagotavljanje zadostne stabilizacije krmiljenih koles, tako da se avtomobil še naprej giblje v ravni črti, ne glede na naključne udarce, ki nastanejo zaradi napak na cestišču.
Z dobro stabilizacijo se krmiljena kolesa vrnejo v nevtralni položaj z malo ali brez posredovanja voznika in avto se premika v ravni črti, tudi če volana ne držimo.
Kako se kolesa premikajo glede na cesto in karoserijo, v veliki meri določa kinematika vzmetenja.
V smislu varnosti
Vzmetenje mora zagotavljati optimalen oprijem pnevmatik z voziščem, tako da naležna površina med gibanjem ostane konstantna. Dinamične spremembe nastavitev (poravnava ipd.) in tudi geometrije vzmetenja naj bodo minimalne. To še posebej velja pri vožnji čez neravnine na cestišču in pri zavijanju. Zasnova mora vključevati elemente, ki zmanjšujejo kotanje in zmanjšujejo verjetnost zdrsa in prevračanja stroja, z drugimi besedami, zagotavljajo zadostno stabilnost.
Avtomobilsko vzmetenje je običajno sestavljeno iz vodilnih mehanizmov, elastičnih komponent, dušilnika vibracij, stabilizatorja, pa tudi pritrdilnih elementov, regulacijskih in krmilnih naprav.
Vodilni mehanizmi
Najprej so to različni vzvodi, o katerih lahko izveste več, pa tudi vse vrste vleke, stojala, podaljškov. Od njih je odvisno, kako in v kakšnih mejah je mogoče premikati kolesa po različnih oseh in v različnih ravninah. Poleg tega prenašajo vlečne in zavorne sile ter bočne vplive, na primer med zavojem.
Glede na vrsto uporabljenih vodilnih mehanizmov lahko vse obese razdelimo v dva velika razreda - odvisna in neodvisna.
Pri odvisnem sta obe kolesi ene osi togo povezani med seboj s pomočjo mostu (prečni nosilec). V tem primeru bo premik enega od koles, na primer pri vožnji skozi jamo, povzročil podoben premik drugega.
V neodvisnem vzmetenju ni tako toge povezave, zato navpični premiki ali nagibi enega kolesa praktično ne vplivajo na druga.
Oba razreda imata svoje prednosti in slabosti, ki določajo obseg njihove uporabe. Kar zadeva osebne avtomobile, se je tukaj izkazala očitna prednost na strani neodvisnih vzmetenja. Čeprav je zadnja os v mnogih primerih še vedno nameščena odvisno, občasno najdete tudi polneodvisni sistem torzijskih ročic.
Na sprednji osi je odvisno vzmetenje zaradi svoje visoke trdnosti in preprostosti zasnove še vedno pomembno pri tovornjakih, avtobusih in nekaterih SUV.
Primerjava odvisnih in neodvisnih sistemov je posvečena.
Zasnova lahko vključuje različno število vzvodov in so lahko nameščeni na različne načine. V skladu s temi značilnostmi lahko ločimo vzdolžno, prečno ali poševno vzmetenje z eno ročico, dvojno ročico in večvodilno vzmetenje.
Elastični elementi
Sem spadajo vzmeti, torzijske palice, različne vrste vzmeti, pa tudi gumijasto-kovinski tečaji (tihi bloki), zaradi katerih so ročice in vzmeti premični. Elastični elementi prevzamejo udarce ob udarcih na cestišču in znatno ublažijo njihov vpliv na karoserijo, motor z notranjim zgorevanjem in druge komponente in sisteme avtomobila. In seveda povečajo raven udobja za tiste v kabini.
Najpogosteje se pri zasnovi neodvisnega vzmetenja uporabljajo cilindrične vijačne vzmeti, izdelane iz posebnega vzmetnega jekla po posebni tehnologiji. Takšni elastični elementi so zanesljivi, ne potrebujejo vzdrževanja in hkrati omogočajo najboljšo gladkost. V osebnih avtomobilih so vzmeti skoraj v celoti nadomestile vzmeti.
Slika prikazuje shematsko postavitev vzmetnega vzmetenja z dvema vodiloma.
V zračnem vzmetenju se kot elastični element uporabljajo zračne vzmeti. S spreminjanjem tlaka plina v jeklenki v tej izvedbi je mogoče hitro prilagoditi togost sistema, pa tudi višino oddaljenosti od tal. Samodejno prilagajanje je doseženo zahvaljujoč sistemu senzorjev in elektronski krmilni enoti. Vendar pa je strošek takšne naprave zelo visok in je nameščen samo na elitnih avtomobilih. Poleg tega je prilagodljivo zračno vzmetenje zelo težko in drago popraviti, hkrati pa precej ranljivo na slabih cestah.
dušilec tresljajev
On opravlja svojo vlogo. Zasnovan je za blaženje vibracij, ki nastanejo zaradi uporabe elastičnih komponent, kot tudi resonančnih pojavov. V odsotnosti amortizerja vibracije v navpični in vodoravni ravnini znatno zmanjšajo vodljivost in v nekaterih primerih lahko povzročijo izredne razmere.
Zelo pogosto je loputa združena z elastičnimi elementi v eno napravo - ki takoj opravlja niz funkcij.
Proti kotalni drog
Ta del je nameščen na sprednji in zadnji osi. Zasnovan je tako, da zmanjša stransko nagibanje pri zavijanju in zmanjša verjetnost, da bi se stroj prevrnil.
Več o napravi in principu delovanja stabilizatorja lahko izveste.
Pritrdilni elementi
Za povezavo delov vzmetenja z okvirjem in med seboj se uporabljajo tri vrste pritrdilnih elementov - vijačni, z in skozi elastične komponente (gumijasto-kovinski tečaji in puše). Slednji poleg tega, da izpolnjujejo svojo glavno nalogo, pomagajo tudi pri zniževanju ravni hrupa z absorbiranjem tresljajev v določenem frekvenčnem spektru.
Običajno zasnova predvideva tudi omejevalnike hoda ročic. Ko vozilo prevozi veliko neravnino, bo gumijasti odbijač ublažil udarec, preden blažilnik doseže zgornjo ali spodnjo mejo. Tako se prepreči prezgodnja okvara amortizerja, njegovega zgornjega nosilca in spodnjega tihega bloka.
Tema je preširoka, da bi v enem članku lahko zajeli vse njene vidike. Poleg tega si oblikovalski inženirji nenehno prizadevajo izboljšati obstoječe naprave in razviti nove. Najbolj obetavna smer so sistemi s samodejnim prilagajanjem specifičnim razmeram na cestah. Poleg že omenjenih zračnih vzmeti se uporabljajo na primer nastavljivi stabilizatorji, ki lahko spreminjajo svojo togost glede na signal iz ECU.
V številnih avtomobilih so nameščeni nastavljivi amortizerji, ki spreminjajo togost vzmetenja zaradi delovanja elektromagnetnega ventila.
V hidropnevmatskem vzmetenju vlogo elastičnih komponent igrajo krogle, katerih ločeni izolirani deli so napolnjeni s plinom in tekočino. V sistemu Hydractive je hidropnevmatska krogla del vzmetne noge.
Vendar so vse te možnosti drage, zato se mora večina avtomobilistov danes zadovoljiti z najboljšimi MacPhersonovimi in vzmetnimi sistemi z dvema vodiloma.
Nihče ni varen pred težavami na naših cestah, zato ne bo odveč, če se seznanite z znaki možnih. In obvezno preberite.
