Zawieszenie samochodowe – zadania, budowa, rodzaje

Gdyby nie zawieszenie samochodowe podróżowanie po nierównych drogach byłoby niemal niemożliwe, a jeśli już to z bardzo małymi prędkościami. W zależności od przeznaczenia samochodu i okresu produkcji możemy znaleźć różne rodzaje zawieszenia w pojazdach. Podstawowy cel jest jednak jeden – poprawa komfortu w kabinie pasażerskiej.

Zawieszenie samochodowe – podstawowe zadania i sposób realizacji

Koło samochodowe poruszając się po nierównościach, przenosi drgania i wstrząsy na nadwozie pojazdu. To zjawisko jest ograniczane przez układ zawieszenia. Im lepiej będzie tłumić nierówności, tym większy będzie komfort podróżowania pasażerów.

Inną rolą zawieszenia jest zapewnienie bezpiecznych i przewidywalnych właściwości jezdnych. Zadaniem inżynierów podczas projektowania zawieszenia jest odnalezienie złotego środka, dzięki któremu samochód będzie się dobrze prowadził, a komfort podróżowania będzie zachowany.

Zadania zawieszenia są realizowane z wykorzystaniem wielu podzespołów, można je podzielić na dwie grupy:

• elementy podatne, których zadaniem jest tłumienie nierówności;

• elementy sztywne, dzięki którym możliwe jest zachowanie zakładanej geometrii.

Masa resorowana i nieresorowana – kluczowe znaczenie na komfort w samochodzie

W celu poznania zasady działania układu zawieszenia w samochodzie warto dowiedzieć się, czym jest masa resorowana i nieresorowana.

Tak, aby komfort w samochodzie był możliwie wysoki najlepiej byłoby jak najbardziej ograniczyć masę nieresorowaną. Składają się na nią wszystkie elementy w samochodzie, na które bezpośrednio oddziałują nierówności drogi, a więc takie, które znajdują się przed elementem sprężynującym. Głównym składnikiem masy nieresorowanej jest układ zawieszenia, a zatem im lżejsze zawieszenie, tym mniej pracy będzie musiało ono wykonać.

Wszelkie przemieszczenia, wstrząsy i drgania wynikające z nierówności drogi są bezpośrednio przenoszone na masę nieresorowaną, a dopiero ona poprzez elementy tłumiące przekazuje je do masy resorowanej, np. nadwozia samochodu. Im masa nieresorowana będzie większa, tym łatwiej będzie mogła oddziaływać na masę resorowaną, co wynika w uproszczeniu z trzeciej zasady dynamiki Newtona.

Rodzaje zawieszeń samochodowych

Zawieszenia samochodowe można podzielić na wiele grup. Podstawowy podział to zawieszenie:

• sztywne/zależne,

• niezależne,

• półzależne.

Podział ten jest dokonany na podstawie sposobu połączenia kół jednej osi ze sobą. W zawieszeniu zależnym koła osi są połączone ze sobą na sztywno, w układzie niezależnym koła nie są połączone ze sobą, a w półzależnym wariancie koła są ze sobą połączone, jednak mają możliwość względnie niezależnego ruchu względem siebie.

Zawieszenie sztywne – budowa

Zawieszenie zależne składa się zazwyczaj ze sztywnej osi łączącej koła, która jest połączona z nadwoziem za pomocą elementów sprężynujących, którymi najczęściej są resory piórowe. Gdy w zawieszeniu zależnym stosuje się sprężyny, konieczne są dodatkowo drążki reakcyjne, które kompensują niezdolność sprężyn do przenoszenia obciążeń wzdłużnych i poprzecznych.

Zawieszenie zależne jest stosowane najczęściej w pojazdach ciężarowych, a w samochodach osobowych było wykorzystywane w tylnym zawieszeniu pojazdów tylnonapędowych (np. Polonez). Takie zawieszenie nie zapewnia wysokiego komfortu podróżowania oraz charakteryzuje się gorszymi właściwościami jezdnymi. Dzieje się tak głównie dlatego, że koła są połączone ze sobą i ruch jednej strony osi wpływa również na zachowanie drugiej strony. Jest ono z kolei bardzo prostym i tanim rozwiązaniem, zapewniającym dużą trwałość i odporność na duże obciążenia.

Zawieszenie niezależne

Zawieszenie niezależne różni się od poprzedniego sposobem połączenia kół z nadwoziem. Tutaj każde koło jest łączone oddzielnie z nadwoziem, bez wspólnych elementów dla kół tej samej osi (jedynym wyjątkiem jest stabilizator samochodowy). Dzięki temu obniżona jest masa nieresorowana z uwagi na wykluczenie z niej ciężkiego elementu sztywnego – osi.

Zawieszenie niezależne można dodatkowo podzielić na kilka grup. Najpopularniejszymi zawieszeniami niezależnymi są:

• kolumnowe,

• wielowahaczowe,

• z dwoma lub jednym wahaczem poprzecznym.

Budowa zawieszenia przedniego samochodów osobowych najczęściej jest niezależną konstrukcją z kolumną McPhersona. W tym rozwiązaniu występuje jeden wahacz poprzeczny na stronę, który jest połączony z nadwoziem i zwrotnicą. Za pomocą zwrotnicy połączone są 3 kluczowe elementy zawieszenia: wahacz, piasta z kołem oraz kolumna ze sprężyną i amortyzatorem.

Takie rozwiązanie daje następujące zalety:

• niski koszt produkcji i prosta konstrukcja,

• niewielka ilość zajmowanego miejsca,

• dobre właściwości jezdne przy zachowaniu wystarczającego komfortu.

Rzadziej w przednim, a coraz częściej w tylnym zawieszeniu samochodów osobowych stosuje się zawieszenie wielowahaczowe. W takim rozwiązaniu występuje kombinacja wahaczy poprzecznych, wzdłużnych, ukośnych oraz w zależności od modelu samochodu sprężyna razem z amortyzatorem lub oddzielnie. Oto najważniejsze cechy zawieszenia wielowahaczowego:

• wysoki komfort jazdy,

• bardzo dobre właściwości jezdne,

• niska masa nieresorowana,

• skomplikowana i droga konstrukcja,

• mniejsza trwałość.

Zawieszenie półzależne

Ten rodzaj zawieszenia jest bardzo często stosowany w samochodach osobowych przednionapędowych na tylnej osi. W tym rozwiązaniu wahacze wzdłużne wleczone są połączone ze sobą za pomocą podatnej belki skrętnej. Dzięki temu możliwy jest ich ruch względem siebie, a w ten sposób koła nie oddziałują na siebie tak, jak w przypadku zawieszenia sztywnego.

Zawieszenie z belką skrętną jest chętnie stosowane, ponieważ:

• ma prostą i tanią konstrukcję,

• zajmuje niewiele miejsca,

• jest trwałym rozwiązaniem,

• zapewnia dobry komfort jazdy w połączeniu z poprawnym prowadzeniem samochodu.

Czy to wszystko?

Opisane rodzaje zawieszeń są najpopularniejszymi rozwiązaniami obecnie stosowanymi w samochodach osobowych. Biorąc pod uwagę rozległość omawianego tematu, jest to jedynie podstawowa wiedza, która jednak powinna już pozwolić na zrozumienie, co sprawia, że samochód tłumi nierówności.