Ruchome, a bez luzów

© Raven Media – Maciej Blum

Udostępnij:

Elementy metalowo-gumowe mają za zadanie nie tylko zapewnić płynną pracę zawieszenia, ale także utrzymywać wszystkie jego ruchome elementy w wyznaczonej pozycji i zależności geometrycznej. Zmiana wzajemnego położenia współpracujących elementów jest konieczna, ale jeśli przestaje być kontrolowana, może powodować sytuacje niebezpieczne.

Wśród parametrów opisujących zawieszenie standardowo podawany jest jego skok, czyli droga, jaką przebędzie koło od najbardziej skrajnego dolnego wychylenia do najbardziej skrajnego górnego wychylenia zawieszenia. Pozostałymi parametrami wpływającymi na bezpieczeństwo jazdy, komfort i pewność kierowania są geometryczne zależności między poszczególnymi kołami pojazdu, które ogólnie nazwane są geometrią zawieszenia.


Kąt pochylenia koła

Ze względu na geometryczne zależności zawieszenia i ich wpływ na komfort oraz bezpieczeństwo koło zazwyczaj osadzone jest w taki sposób, że jego płaszczyzna odchylona jest o pewien kąt od płaszczyzny prostopadłej do powierzchni jezdni. To nieznaczne odchylenie kątowe nazywane jest kątem pochylenia koła (ilustracja 1). W obecnie produkowanych samochodach kąt ten jest parametrem regulowanym albo mimośrodowym zawieszeniem jednego z wahaczy poprzecznych przez mimośrodową regulację położenia zwrotnicy względem kolumny MacPhersona, albo przez regulację śrubową. W przypadku zawieszenia zależnego kąt ten zazwyczaj wynosi 0°, natomiast w zawieszeniach niezależnych ma wartość dodatnią. W samochodach sportowych kąt ten najczęściej jest ujemny (dół koła odchylony na zewnątrz), co sprawia, że pokonywanie zakrętów staje się pewniejsze.

Wszystkie ruchome elementy zawieszenia są ze sobą łączone za pośrednictwem tulei metalowo-gumowych, co gwarantuję swobodę ich wzajemnego ruchu, likwidując jednocześnie luzy między nimi i ustalając je wzajemnie względem siebie. Zużycie się elementów metalowo-gumowych powoduje, że kąt pochylenia koła staje się ujemny, co wpływa na przedwczesne zużywanie się opon oraz na skokową zmianę pochylenia koła np. przy zmianie kierunku jazdy. Uszkodzenie tych samych elementów wpływa także na zmianę w geometrii zawieszenia w płaszczyźnie poziomej.


TOP w kategorii




Zbieżność

Do uzyskania minimalnych oporów toczenia przy zawieszeniach niezależnych konieczne staje się również minimalnie nierównoległe ustawienie kół względem wzdłużnej osi symetrii pojazdu. Przegubowe połączenia elementów zawieszeń ulegają bowiem pod wpływem działających sił pewnym sprężystym odkształceniom i przemieszczeniom w płaszczyźnie poziomej (ilustracja 2). Przy hamowaniu para kół na jednej osi staje się rozbieżna, natomiast podczas przyspieszania koła na osi napędzanej stają się zbieżne.

Parametr zbieżności jest kluczowy, jeśli chodzi o pewne prowadzenie pojazdu po prostej. Zbytnia rozbieżność lub zbytnia zbieżność zawieszenia sprawi, że podczas jazdy konieczne będą ciągłe korekty kierunku, a samochód będzie się poruszał niestabilnie. W zawieszeniach wielowahaczowych zbieżność ustawiana jest także na kołach tylnych. Prawidłowe jej ustawienie wpływa na zachowanie się pojazdu szczególnie w sytuacjach, kiedy aktywowany jest układ aktywnego zawieszenia reagujący na siły i przyspieszenia boczne.

Wszystkie koła kierowane są ustawione w taki sposób, aby oś obrotu podczas ich skrętu była odchylona od pionu o pewną wartość kątową, a przedłużenie tej osi przecinało jezdnię przed stykiem środka opony z nią. Odległość od przecięcia osi skrętu koła z jezdnią do środka styku opony z jezdnią nazywa się odcinkiem wyprzedzenia osi zwrotnicy – to on decyduje o samoczynnym powrocie kół do pozycji jazdy na wprost i utrzymywaniu toru jazdy. Odchylenie osi obrotu koła od pionu nazywa się kątem wyprzedzenia sworznia zwrotnicy. Kąt ten jest zazwyczaj nie regulowany, lecz ustalony fabrycznie. Ale nieprawidłowy montaż któregoś z elementów sprężystych w zawieszeniu lub uszkodzenie tego elementu może bardzo znacząco wpłynąć na wartość owego kąta.

Tuleje specjalne

Elementy metalowo-gumowe zawieszenia (tuleje) poprawiają prowadzenie i stabilność jazdy podczas pokonywania nierówności czy manewrów hamowania i nagłego omijania przeszkód. Dzięki pochłanianiu drgań powstających podczas jazdy w zawieszeniu oraz układzie napędowym elementy metalowo-gumowe przyczyniają się też znacząco do zwiększenia komfortu jazdy oraz zmniejszenia hałasów. Materiały oparte na bazie elastomerów wykorzystywane do produkcji elementów metalowo-gumowych są precyzyjnie dobierane pod kątem wymagań technicznych oraz obciążeń wynikających ze specyficznego zastosowania.

Jednakże elementy gumowe nie mogą zaabsorbować wszystkich drgań powstających w zawieszeniu. Z tego względu opracowano hydraulicznie tłumiące tuleje elastomerowe (tuleje z tłumieniem hydraulicznym) składające się z metalowej tulejki wewnętrznej, w której osadzono odpowiednio uformowany element gumowy posiadający komory wypełnione cieczą oraz kanaliki umożliwiające jej przepływ (ilustracja 6).

Oprócz samego rdzenia gumowego dodatkowe właściwości tłumiące cieczy powodują, że również w wysokich zakresach częstotliwości drgań o małych amplitudach uzyskiwana jest optymalna charakterystyka tłumienia. Jeżeli zamiast tulei z tłumieniem hydraulicznym stosowane są charakteryzujące się większą trwałością elementy z rdzeniem gumowym, drgania nie są w pełni absorbowane, lecz przekazywane na sąsiadujące elementy zawieszenia. W takim przypadku hałasy oraz wibracje mogą być bardziej odczuwalne. Oprócz właściwości wibroakustycznych elementy metalowo-gumowe charakteryzują się elastycznością w odpowiednich kierunkach. Z tego powodu nadają się doskonale do wykorzystania jako elementy łączące zawieszeń. W nowoczesnych zawieszeniach zwiększenie bezpieczeństwa i dynamiki jazdy stosunkowo łatwo uzyskać, ponieważ sztywność materiałów elastomerowych jest precyzyjnie dobierana pod kątem kinematyki zawieszenia oraz kierunków przenoszenia sił. Z tego powodu należy także zawsze zwracać uwagę na sposób i kierunek montażu danego elementu. 

Udostępnij:

Drukuj





Maciej Blum



Chcesz otrzymać nasze czasopismo?
Zamów prenumeratę
Zobacz również