Elementy i rodzaje zawieszenia

O komforcie prowadzenia samochodu decyduje kilka kwestii. Jedną z nich, która ma w tym wymiarze dość kluczową rolę, jest płynne poruszanie się pojazdu po drodze, tak aby jej nierówności, wyboje, koleiny itp. były jak najmniej odczuwalne dla kierowcy i pasażerów. Układem odpowiedzialnym za opisaną wyżej zdolność jest układ zawieszenia. W tym artykule wyjaśniamy czym jest zawieszenie, jaką pełni rolę w samochodzie oraz przedstawimy najpopularniejsze rodzaje systemów tłumiących drgania.

Czym jest zawieszenie samochodu?

Układ zawieszenia to system stosowany w pojeździe w celu zredukowania wibracji przenoszonych na nadwozie. Drgania spowodowane nierównościami na drogach, jak również wibracje wytwarzane pracą silnika lub skrzyni biegów są niwelowane za pomocą tego systemu. Dodatkowo zawieszenie zapewnia stabilność nadwozia, utrzymuje je na odpowiedniej wysokości oraz poprawia sterowność i przyczepność na drodze. Dzięki pochłanianiu energii obciążeń, kierowca i pasażerowie mogą czuć się komfortowo i bezpiecznie podczas jazdy. Bez układu oddzielającego koła od nadwozia wstrząsy byłyby przenoszone na nadwozie pojazdu, co mogłoby doprowadzić do jego zniszczenia i uszczerbku na zdrowiu osób w nim podróżujących. Z tego względu zawieszenie pełni tak istotną rolą w samochodzie.

Budowa

Zawieszenie zbudowane jest z wielu elementów, które wzajemnie na siebie oddziaływują. W zależności od tego, jak są ustawione i skonfigurowane, układy różnią się między sobą pod względem sztywności i komfortu prowadzenia auta. Ich cechy konstrukcyjne wiążą się z większą lub mniejszą awaryjnością systemu.

Liczne elementy składające się na zawieszenie można podzielić na trzy grupy: elementy prowadzące, elementy resorujące (sprężyste) i elementy tłumiące. Zadaniem pierwszych z nich jest oddzielenie kół od nadwozia. Rolę tę pełnią wahacze i drążki. Do drugiej grupy należą sprężyny śrubowe i resory piórowe. Funkcją tych elementów jest gromadzenie energii (np. energii drgań) i przekazywanie jej we właściwym momencie. Ostatnia grupa części ma za zadanie tłumić drgania pochodzące z kół i wibracje nadwozia. Ich rola jest szczególnie istotna przy hamowaniu. Elementami tłumiącymi zawieszenia są amortyzatory.

Znaczenie i charakterystyka poszczególnych elementów składowych systemu są następujące:

Wahacze – za ich pomocą zwrotnica jest połączona z nadwoziem. W układzie występuje kilka wahaczy, które ze względu na ułożenie mogą być wzdłużne, poprzeczne lub ukośne. Ich rolą jest tłumienie wszelkich drgań, które powstają podczas jazdy w związku z kontaktem koła z nawierzchnią. Dzięki nim nadwozie jest stabilne, przez co jazda jest komfortowa i bezpieczna. Elementy te są bardzo wrażliwe, dlatego mogą ulec zniszczeniu podczas agresywnej jazdy na nierównych nawierzchniach, prowadząc do dalszych usterek pozostałych części zawieszenia. W takim wypadku pozostaje jedynie ich wymiana. Korozja jest również czynnikiem prowadzącym do ich destrukcji. Konieczność regularnej wymiany wiąże się także z okresem eksploatacyjnym wahaczy, ponieważ są to części zużywalne.
Tuleje wahacza – niewielkie elementy metalowo-gumowe znajdujące się na wahaczach. Pomimo swoich rozmiarów są w stanie przejąć całą masę samochodu, niwelując wpływ drgań na nadwozie. Również one po jakimś czasie ulegają zużyciu i wymagają wymiany. Usterki tulei przejawia szarpanie podczas ruszania autem oraz głośne stukanie dochodzące z tych elementów.
Sworzeń wahacza – to łącznik wahacza ze zwrotnicą. Dzięki niemu oba elementy są stabilnie ze sobą połączone, co wpływa bezpośrednio na bezpieczeństwo prowadzenia samochodu. Ciągła jazda po nierównych nawierzchniach może doprowadzić do jego awarii. Gdy ten element ulega zniszczeniu, koła zaczynają zachowywać się w nieprzewidywalny sposób. Stukot słyszalny z miejsca montażu wahacza może sugerować zużycie sworznia. Dlatego tak ważna jest odpowiednio wczesna diagnostyka i wykrywanie objawów awarii.
Stabilizator – to element prowadzący koła, który umożliwia jazdę po łuku. Dzięki niemu samochód ma dobrą przyczepność do drogi, a nadwozie nie przechyla się znacznie podczas manewru. Stabilizator zmienia sztywność osi w zależności do strony, na którą przechyla się auto, aby zapewnić mu stabilność i dobrą sterowność.
Łącznik stabilizatora – to element łączący stabilizator z wahaczem. Jego rola jest szczególnie istotna dla funkcjonowania stabilizatora, który dzięki pośredniemu połączeniu z kołami przenosi obciążenie wytwarzane podczas skrętu na wszystkie koła. Dzięki temu przechył nadwozia zostaje zredukowany. Łącznik może zostać uszkodzony na nierównych drogach podczas skręcania. Należy go okresowo wymieniać, aby pojazd pozostawał stabilny na zakrętach.
Końcówka drążka kierowniczego – łącznik pomiędzy zwrotnicą a drążkiem kierowniczym. Jej zadaniem jest wsparcie układu podczas manewrów skrętu. Jej zużycie sygnalizuje luz odczuwalny na kierownicy. Należy ją wtedy natychmiast wymienić, aby uniknąć ryzyka wypadku.
Sprężyny – są odpowiedzialne za tłumienie drgań pochodzących ze wszystkich podzespołów, które można znaleźć pod zawieszeniem. Szybkość ich zużycia związana jest ze stylem jazdy oraz stanem nawierzchni drogowych.
Amortyzatory – podobnie jak sprężyny tłumią wibracje powstające podczas styku koła z nierówną nawierzchnią. Jednakże ze względu na ich położenie mowa tu o drganiach przenoszonych bezpośrednio na karoserię samochodu. Dzięki tej funkcji chronią nadwozie przed uszkodzeniem, zapewniają bezpieczną i maksymalnie komfortową jazdę oraz wygodne przewożenie bagażu. Kontrolując sposób poruszania się sprężyn i zawieszenia, zapewniają odpowiednią przyczepność auta. Bez amortyzatorów nadwozie samochodu odskakiwałoby od kół podczas przejazdu po każdym wyboju na drodze. Przyczepność zapewniona dzięki tym elementom przekłada się również na utrzymywanie stabilnego toru jazdy i krótkiej drogi hamowania. Z tego względu regularne sprawdzanie stanu amortyzatorów jest tak istotne. Ich awarię można rozpoznać wizualnie po wycieku oleju.
Piasta i łożysko koła – piasta jest częścią koła napędowego, która umożliwia jego obrót. Jest osadzona na osi zawieszenia dzięki łożysku, które zmniejsza opory toczenia. Dzięki temu koło pozostaje w dobrym stanie. Nie są to elementy szczególnie awaryjne, ale tak jak w przypadku pozostałych części zawieszenia, kluczową rolę odgrywa eksploatacja samochodu i stan dróg, po których się poruszamy. Czasami może dojść do korozji łożyska w kontakcie z wilgocią. Awarię tych elementów można rozpoznać po charakterystycznym buczeniu oraz luzach wyczuwalnych na kołach.

Rodzaje zawieszenia

Układy resorowania w samochodzie zmieniały się na przestrzeni wieków, a ich konstruktorzy wprowadzali w nich coraz to więcej nowinek i ulepszeń. W związku z tym stworzono wiele odmian tego systemu. Można je jednak razem pogrupować w 3 główne rodzaje zawieszeń: zależne, niezależne i półzależne.

Zawieszenie zależne jest konstrukcją, w której koła są sztywno połączone ze sobą na osi. Zatem ruch jednego z kół wpływa na ruch drugiego. Aby umożliwić kołom i mostowi swobodne poruszanie się, koniecznością jest istnienie miejsca na ruchy pionowe. Z tego względu tego typu układ jest spotykany raczej w samochodach ciężarowych i terenowych.

Zainstalowanie tego systemu w osobówkach wiązałoby się z mniejszą przestrzenią bagażową i podniesionym silnikiem, co wpłynęłoby na środek ciężkości pojazdu. Układy zależne cechują się przede wszystkim dużą wytrzymałością, a za względu na prostotę konstrukcji nie są zbyt awaryjne. Ich wadą jest jednak niższy komfort jazdy w porównaniu z układami niezależnymi, a co za tym idzie ograniczona sterowność.

Przykłady rozwiązań w zawieszeniach zależnych:

Resor piórowy – to prosty konstrukcyjnie, trwały i niedrogi element tłumiący drgania, wykonany w postaci sprężyny posiadającej wiele płaskich płytek (czyli piór). Jest zamontowany poprzecznie do kierunku jazdy.
Drążek Panharda – to element reakcyjny montowany w zawieszeniu zależnym ze sprężynami śrubowymi. Jego rolą jest poprawa geometrii układu. Takie rozwiązanie daje większy komfort jazdy niż w przypadku resorów piórowych jako elementów amortyzujących wstrząsy. Obecnie nie jest często spotykanym rozwiązaniem, ale wciąż można go spotkać w niektórych pojazdach terenowych.

Zawieszenie niezależne to układ stosowany najczęściej w samochodach osobowych. Koła nie oddziaływują na siebie, ponieważ nie ma między nimi połączenia. Obciążenia są tłumione oddzielnie dla każdego koła. Dzięki temu zapewniony jest większy komfort podczas jazdy, dobra sterowność i lepsza trakcja. Tego typu konstrukcje wymagają większej ilości zaangażowanych elementów, jak np. wahacze lub drążki, stąd istnieje większe ryzyko awarii jednego z nich. Jednakże komfort i łatwa obsługa pojazdu dzięki temu systemowi sprawiają, że jest to układ doceniany przez kierowców osobówek.

Przykłady rozwiązań w zawieszeniach niezależnych:

Kolumna McPherson’a – to najczęściej spotykany układ niezależny. Pomimo długoletniej historii wprowadzono w nim wiele ulepszeń i modyfikacji na przełomie lat. System ten jest kombinacją amortyzatora wewnątrz sprężyny połączonego z górną częścią zwrotnicy. W ten sposób wspomniana konstrukcja może się pochwalić małą wagą i nie zajmuje wiele miejsca. Dodatkowo amortyzator ma możliwość obrotu wokół własnej osi. Kolumna łączy w sobie wszystkie role pełnione przez zawieszenie podczas jazdy: prowadzi koła, tłumi drgania, umożliwia skręt osi. Dobrze radzi sobie z tłumieniem nierówności nawierzchni, sprawiając, że samochód jest stabilny i zwrotny. Jednakże ze względu na specyfikę swojej zwartej budowy przenosi drgania z podłoża i układu kierowniczego na nadwozie. Trzeba również uważać, aby nie uszkodzić jej podczas przejazdu przez dziury na drodze.
Niezależne z podwójnymi wahaczami poprzecznymi – to układ z dwoma wahaczami poprzecznymi po każdej stronie auta, który świetnie koryguje boczne przechyły nadwozia. Mogą być używane zarówno na przedniej, jak i tylnej osi. Do ich połączenia ze zwrotnicą używa się przegubu kulowego. Odpowiednio duży dystans między wahaczami wpływa korzystnie na prowadzenie samochodu oraz zmniejsza ryzyko deformacji elementów.
Niezależne wielowahaczowe – jest konstrukcją wykorzystującą kombinację wahaczy poprzecznych, wzdłużnych, skośnych i drążków. Dzięki zestawieniu wspomnianych elementów osiąga się jak najmniejsze wahania wartości kątów pochylenia kół. Ma to szczególne znaczenie w przypadku kół tylnych, które pochylają się wraz ze zwiększonym obciążeniem samochodu. Tego typu układ jest dość ciężki i drogi ze względu na mnogość części, ale zapewnia komfort podczas jazdy i bardzo dobrą przyczepność w każdych warunkach.
Niezależne tylne z wahaczami wzdłużnymi/skośnymi – to nieskomplikowany układ z dwoma wahaczami, po jednym z każdej strony osi. Wahacze wzdłużne stosowane są w pojazdach z napędem przednim, a dzięki ich budowie pozostaje sporo przestrzeni do uzyskania płaskiej podłogi. W tego typu układzie nie dochodzi do zmian kątów pochylenia kół, jednakże elementy tłumiące podatne są na odkształcania. W przypadku systemu z wahaczami skośnymi zakres ich zastosowania jest większy, ponieważ można je zamontować również w autach z napędem na tylne lub cztery koła.

Zawieszenie półzależne to konstrukcja, w której koła na osi tylko w niewielkim stopniu oddziaływują na siebie. Tego typu układ jest łatwy w serwisowaniu i jest bardzo trwały. Sprawia on, że podczas jazdy koła pochylają się nieco, dzięki czemu zwiększa się przyczepność auta do drogi. Wadą tego systemu jest słabsze tłumienie drgań przechodzących na nadwozie podczas kontaktu koła z nierówną nawierzchnią, niż w przypadku układów niezależnych.

Przykłady rozwiązań w zawieszeniach półzależnych:

Belka skrętna – jest elementem łączącym wahacze wzdłużne, usytuowanym przed osią. Oddziaływują na nią siły skręcające pochodzące z ruchu wahaczy. Belka działa także w układzie jako stabilizator. Zaletami tego typu rozwiązania są: trwałość, prostota konstrukcji, koszt eksploatacji i niska awaryjność. Jednak w porównaniu z układem niezależnym nie jest ona w stanie zapewnić tak samo dobrej trakcji ani tłumienia drgań poprzecznych.

Wszystkie opisane wyżej rodzaje układów należą do grupy zawieszeń pasywnych, których siła tłumienia jest taka sama niezależnie od rodzaju nawierzchni. W bardziej luksusowych samochodach istnieje popyt na systemy aktywne, które stale zapewniają najwyższy komfort jazdy. Za pomocą odczytów z wielu czujników regulują prześwit pojazdu i siłę tłumienia amortyzatorów. Ich wartości zostają dopasowane do stanu nawierzchni i prędkości jazdy.

W dzisiejszych czasach zawieszenie jest systemem, które musi działać na wielu frontach w przeróżny sposób. Musi godzić komfort ze sterownością podczas szybkiej jazdy. Oczekuje się od niego niezawodności na każdym rodzaju dróg i niezależnie od manewrów wykonywanych przez kierowcę czy też stopnia obciążenia samochodu. Ze względu na te wymagania istnieje tak ogromna różnorodność układów, a ich producenci prześcigają się z ulepszeniami i innowacjami. Mamy nadzieję, że nasz artykuł przybliżył Ci wiedzę o definicji, roli i rodzajach zawieszeń samochodowych.

Den

uśmiechnięty mechanik z masą doświadczenia w występowaniu w filmikach instruktażowych AUTODOC Nigdy nie widziany bez swoich gogli ochronnych jeździ BMW X5 E53 marzy o otrzymaniu Gold Play Button, dzięki 1 000 000 subskrypcji na YouTubie