Teemad:
- Vedrustussüsteemi üldine töö
- McPherson
- Rullvedrustus
- Kevadine konstant
- Lehtvedrustus
- Õhkvedrustus
- Torsioonvedru
- Hüdropneumaatiline vedrustus
Vedrustussüsteemi üldine tööpõhimõte:
Vedrustussüsteemi eesmärk on võimalikult hästi neelata üle teekatte ebatasasuste sõidu liikumised, et säiliks võimalikult suur sõidumugavus. Teepidavus mõjutab ka vedrustust. Kui vedrustus on väga paindlik (mõelge vanadele Ameerika autodele), on teelpüsivus kõvasti kehvem kui jäiga vedrustusega autol. Seda seetõttu, et väga painduv auto kaotab tagasilöömisel (nt tugeval pidurdamisel või järskudel pööretel) haarduvuse. Vedrustatud rattaga rehvide rõhk teepinnal on palju väiksem kui kokkusurutud rattal ja seetõttu libiseb palju kiiremini. Suurel kiirusel järske kurve tehes on ka väljamurdmise võimalus väga suur, sest kurvi siseküljel olevate rehvide haardumine on minimaalne.
Kui väga tasase vedruga auto sõidab üle künkliku, kõvakattega teekatte, siis põrgatades kõigub auto kõvasti. Kui auto on vedrutatud, on rõhk rehvidel väiksem ning pidurdamine või juhtimine on sel hetkel vähe või üldse mitte võimalik.
Jäiga vedruga autoga, eriti sportlike või madalamal tasemel autode puhul, on teravate kurvide puhul pidamine kõigi nelja rattaga võimalikult maksimaalne. Seda mõjutavad oluliselt ka stabilisaatorvarras ja rehvi suurus. Kui langetatud auto sõidab üle künkliku, kõvakattega teekatte, püsib auto kindlalt teel ja seetõttu ei teki väljatõmmatud asendis probleeme äkilise tugeva pidurdamisega.
Paindlik ja jäik vedrustus (spiraalvedrudega autodel) on seotud vedru kiirusega. Auto vedrustuse optimeerimiseks (olenevalt konstruktsioonist) saab paigaldada painduvad vedrud mugavuse tagamiseks (lineaarvedrud) või jäigemad vedrud sportlikkuse tagamiseks (progressiivsed vedrud). Lisateavet selle kohta kevadise konstanti peatükis, lehe allpool.
McPherson:
McPhersoni vedrustuse suur eelis on vedru ja amortisaatori kombineerimine. See säästab palju ruumi ja on ka autot projekteerides lihtne konstrueerida. Tänu sellele on ka tootmiskulud madalad.
McPhersoni vedrustus on kahe põikisuunalise õõtshoovaga vedrustuse edasiarendus (nimetatakse ka topeltõõtshoova konstruktsiooniks). Ülemine õõtshoob on asendatud amortisaatori kolvivarrega, mis neelab nüüd ka külgjõude. Seetõttu tekib rattaga kokkupõrkel (teise sõidukiga või äärekiviga kokkupõrkes) tavaliselt kohene kolvivarre kahjustus. See deformeerub väga kiiresti ja on seetõttu kõver. Seejärel tuleb kogu amortisaator välja vahetada.
McPhersoni vedrustust kasutatakse alati auto esiosas. Tagateljel kasutatakse mõnikord ka tugitugesid, kuid need pole McPersoni tüüpi. Tagavedrustuses on spiraalvedrud ja amortisaatorid sageli konstrueeritud eraldi.
Ülemine laager asub tugiposti peal. Ülemine laager teeb võimalikuks rooliliigutused. Tugi on sageli kinnitatud kapoti all oleva kere külge kruviühendustega. Nii et see on kindel punkt. All asuv ülemine laager tagab, et kogu tugivarras saab ülemise fikseeritud punkti suhtes sujuvalt pöörlema. Seda kandefunktsiooni ja ülemise laagriga pöördepunktiga süsteemi nimetatakse McPhersoni süsteemiks.
Rulli vedrustus:
Keerdvedru töö ei põhine painutamisel, nagu esmapilgul arvata võiks, vaid väändel (torsioonil). Kui vedru on vajutatud, keerdub spiraalvarras. Kogu sõiduki massi toetavad spiraalvedrud. Keerdvedru on suletud ülemise laagri ja alumise vedrupesa vahele. Kui sõiduk kokku surub, surub ülemine laager spiraalvedru alla. Kuna see keerleb, tekib vastujõud. See vastujõud on lõpuks vedruefekt. Mida rohkem vastujõudu vedru avaldab, seda võimsam on vedru.
Kevadkonstant:
Vedru painduvust näitab vedrukonstant. Lineaarse spiraalvedru vedru kiirus erineb progresseeruva spiraalvedru omast. Lineaarse vedru korral on kõigi pöörete vaheline kaugus ühesugune. Progressiivse vedruga ei ole need vahemaad võrdsed; vedru üla- või alaosas asetatakse mähised üksteisele lähemale kui mujal. Nende kahe tüüpi vedrude erinevus on näha pildil:
Lineaarvedru korral kukub vedru teatud raskuse juures alati teatud kaugusel kokku. Allpool on näide lineaarse vedru liikumisest:
- +100 kg lisakoormust, auto vajub 2 cm.
- +200 kg lisakoormust, auto vajub 4 cm.
- +300 kg lisakoormust, auto vajub 6 cm.
Selle lineaarse vedruga on nüüd seos kaalu ja vahemaa vahel. Lineaarvedru kokkusurumine on näidatud allpool; mida suurem jõud vedrule, seda suurem on vedrustuse käik. Jooned on sirged, kuna vedru kõigi pöörete vaheline kaugus on võrdne.
Progressiivse vedru puhul pole kaalu ja vahemaa vahel mingit seost. See vedru muutub järjest jäigemaks, kui see veelgi kokku surub. Esimene osa on lihtne, kuid koormuse kasvades vetrub see üha vähem kaugele. Seda seetõttu, et mähised on ülaosas üksteisele lähemal. Allpool on näide progressiivse kevade kevadrännakust:
- +100kg lisakoormus, auto vajub 2cm.
- +200kg lisakoormus, auto vajub 3cm.
- +300kg lisakoormus, auto vajub 3,5cm.
Allpool on progresseeruva vedru graafik. Esialgu suureneb vedru käik vedru jõu suurenedes. Joon ei ole sirge, vaid kaldub ülespoole. See tähendab, et vedrule mõjuva jõu edasisel suurenemisel väheneb vedru käik järjest väiksemaks. Seetõttu kaldub auto vedrule mõjuva jõu suurenedes järjest vähem kõrvale.
Autotootjad otsivad alati parimat suhet sõiduki mugavuse ja sõiduomaduste vahel. Vedru liikumist saab reguleerida vedru progressiivsuse reguleerimisega (asetades rohkem või vähem mähiseid lähestikku). Ka mähise enda läbimõõt mõjutab oluliselt võimaliku väände suurust. See on iga auto puhul erinev. Sama tüüpi autodele on ka erinevat tüüpi vedrusid, millel on erinev silindrimaht, mootoritüüp (bensiin või diisel), sportpakett jne.
Sageli vajuvad langetavad vedrud esimeses osas palju kokku, nii et auto on neutraalasendis juba teepinnast madalamal. See peaks muutma auto kokkusurumise keerulisemaks, nii et vedrud muudetakse eriti progressiivseks. Vastasel juhul põrutaks sõiduk liiga kiiresti vastu teekatet. Kuna vedrud suruvad vähem kergesti kokku, muutub sõiduk jäigemaks; Mõned inimesed peavad seda ebameeldivaks.
Lehtvedrustus:
Lehtvedrud koosnevad mitmest lehest, mis on paigaldatud üksteise peale. Ülemist lehte nimetatakse põhileheks. Mida rohkem lehti on vedrul, seda tugevamaks ja jäigemaks see muutub. Varem paigaldati need mõnikord sõiduautode alla. Lehtvedru koosnes siis vaid mõnest lehest, vahel isegi ainult põhilehest. Neid kasutatakse endiselt tarbesõidukites, kuigi need on loomulikult palju paksemad. Lehtvedrude keskosa on kinnitatud telje külge ja otsad kere või šassii külge. Vedruline liikumine saavutatakse mitme lehe painutamisel kogupikkuse keskel.
Lehtvedrusid on 2 erinevat tüüpi:
- Trapetsikujuline vedru: Vedrulehed on erineva pikkusega ja kõik on kõikjal ühesuguse paksusega.
- Paraboolvedru: Vedrulehed on kõik ühepikkused ja keskelt paksemad kui otstest. Ka kevadiste lehtede vahele jääb ruumi. Paraboolvedrud on trapetsikujulistest vedrudest paindlikumad ja väiksema massiga.
Õhkvedrustus:
Õhkvedrustust kasutatakse sõiduautodel harvemini kui spiraalvedrusid. Õhkvedrustuse võib leida näiteks Audi A8, BMW 7. seeria või X5 mudelitel. Nendel autodel on sageli õhkvedrustus kõigil neljal rattal. Mõnel autol on ees spiraalvedrudega tugipostid ja taga õhkvedrustus.
Joonisel on õhkvedrudega tagumine vedrustus. Auto sisemuses (sageli pakiruumi põhjas) on pump, mis pumpab õhku õhkvedrudesse. Õhkvedrud laienevad pikuti, nii et auto kaal saab neile toetuda. Sageli on õõtshooval andur, mis registreerib, kui kaugele auto koorem ripub (taga istuvad inimesed või raske haagis). Nende mõõtmisandmete põhjal suudab õhupump õhulõõtsa pisut tugevamini täis puhuda, et auto tahapoole ei kalduks.
Torsioonvedrustus:
Torsioon on teine sõna "väänamine". Torsioonvedrusid kasutati (peamiselt) Ameerika autodel. Selle konstruktsiooni alumine õõtshoob on ühendatud kerega väändevarda abil. Kui sõiduk kokku surub, liiguvad ülemine ja alumine pöördepunkt. Tugivars, millesse väändevarras sisestatakse, soovib liigenduda ümber väändevarda. See pole aga võimalik, kuna väändevardal on tugiõlas fikseeritud ühendus. Väändevarda teine pool (alloleval pildil) on kindlalt kerega ühendatud.
See tähendab, et ratta kokkusurumisel langeb vardale väändekoormus. See väände tekitab takistust (mida rohkem ratas kokku surub, seda rohkem väändub). Seetõttu muutub kokkusurumine väände suurenedes üha raskemaks. Sellel põhimõttel töötab kogu auto esisilla vedrustus. See on ka üks põhjusi, miks vanad Ameerika autod nii kergesti ja sujuvalt kokku suruvad ja tagasi põrkavad.
Hüdropneumaatiline vedrustus:
Hüdropneumaatika on hüdraulika ja pneumaatika kombinatsioon. Seda süsteemi on Citroën kasutanud alates 50. aastatest ja seda võib mudelitest leida ka tänapäeval.
Vedrukuul sisaldab surugaasi (pildil sinine), mis on kokkusurutav. Hüdraulikavedelik (kollane) ei ole. Kompressiooni ajal lükatakse tugiõlg ülespoole punast kolvi ja gaasiruum surutakse kokku. Sinine ruum muutub selle tulemusena väiksemaks. Kui ratas põrkub tagasi ja kolb liigub allapoole, naaseb süsteem endisele olukorrale. Vedruline ja summutav efekt saavutatakse selle surugaasi kokkusurumisel.
Süsteemi saab juhtida õlikoguse reguleerimisega (kollane). Suure koormuse korral süsteemile lisaõli lisamisega, mis tänu hüdropumbale toimub automaatselt, suureneb sõidukõrgus. Sõiduk istub siis vedrudel kõrgemal. Kui koorem uuesti eemaldatakse (või reisijad väljuvad), naaseb süsteemis olev õli surveventiili kaudu säilitusmahutisse. Sõidukõrgus jälle väheneb.
