Tárgyak:
- A felfüggesztési rendszer általános működése
- McPherson
- Tekercses felfüggesztés
- Rugóállandó
- Leveles felfüggesztés
- Légrugózás
- Torziós rugó
- Hidropneumatikus felfüggesztés
A felfüggesztés általános működése:
A felfüggesztési rendszer célja, hogy a lehető legjobban elnyelje az útfelület egyenetlenségein áthaladó mozgásokat, hogy a lehető legjobb vezetési kényelem maradjon fenn. Az úttartás is befolyásolja a felfüggesztést. Ha nagyon rugalmas a felfüggesztés (gondoljunk a régi amerikai autókra), akkor az úttartás sokkal rosszabb lesz, mint egy merev felfüggesztésű autóé. Ennek az az oka, hogy egy nagyon rugalmas autó elveszíti tapadását, amikor visszapattan (például erős fékezéskor vagy éles kanyarokban). Az abroncsok nyomása az útfelületen rugózott kerékkel sokkal kisebb, mint az összenyomott keréké, ezért sokkal gyorsabban csúsznak. Nagy sebességgel éles kanyarokban a kitörés esélye is nagyon nagy lesz, mert a kanyar belső oldalán minimális a gumik tapadása.
Amikor egy nagyon simán rugózott autó áthajt egy dombos, aszfaltozott útfelületen, az autó nagyon kileng, amikor visszapattan. Amikor az autó rugózott, a gumiabroncsokon kisebb a nyomás, és abban a pillanatban alig vagy egyáltalán nem lehet fékezni vagy kormányozni.
Egy merev rugós autónál, különösen a sportos autóknál vagy a süllyesztett autóknál, éles kanyarokban mind a 4 kerék tapadása a lehető legnagyobb lesz. A stabilizátorrúd és a gumiabroncs mérete is nagyban befolyásolja ezt. Amikor egy lesüllyesztett autó áthajt egy dombos, burkolt útfelületen, az autó szilárdan az úton marad, és ezért nem tapasztal problémát a hirtelen erős fékezéssel nyújtott helyzetben.
A rugalmas és merev felfüggesztés (tekercsrugóval felszerelt autókban) a rugósebességgel függ össze. Az autó felfüggesztésének optimalizálására (a konstrukciótól függően) rugalmas rugók a kényelem érdekében (lineáris rugók) vagy merevebb rugók a sportosság érdekében (progresszív rugók) szerelhetők be. Erről bővebben a tavaszi állandó fejezetben, az oldal lejjebb.
McPherson:
A McPherson felfüggesztés nagy előnye, hogy a rugót és a lengéscsillapítót kombinálják. Ez sok helyet takarít meg, és az autó tervezése során is könnyen kivitelezhető. Ennek eredményeként a gyártási költségek is alacsonyak.
A McPherson felfüggesztés a két keresztirányú lengőkaros felfüggesztés továbbfejlesztése (más néven dupla lengőkaros konstrukció). A felső lengőkar helyett a lengéscsillapító dugattyúrúdja van, amely immár az oldalirányú erőket is elnyeli. Ezért a kerékkel való ütközés esetén (más járművel vagy a járdaszegélynek ütközéskor) általában azonnal megsérül a dugattyúrúd. Ez nagyon gyorsan deformálódik, ezért görbe. Ezután a teljes lengéscsillapítót ki kell cserélni.
A McPherson felfüggesztést mindig az autó elején használják. Néha a hátsó tengelyen is használnak rugóstagokat, de ezek nem McPerson típusúak. A hátsó felfüggesztésben a tekercsrugókat és a lengéscsillapítókat gyakran külön tervezik.
A felső csapágy a rugóstag tetején található. A felső csapágy lehetővé teszi a kormányzást. A rugóstagot gyakran csavaros csatlakozásokkal rögzítik a motorháztető alatti karosszériához. Tehát ez egy fix pont. Az alatta található felső csapágy biztosítja, hogy a teljes rugóstag simán foroghasson a felső rögzített ponthoz képest. Ezt a teherhordó funkcióval és felső csapágyas forgásponttal rendelkező rendszert McPherson rendszernek nevezik.
Tekercs felfüggesztés:
A tekercsrugó működése nem a hajlításon alapul, mint elsőre gondolná, hanem a csavaráson (torzión). Amikor a rugót megnyomják, a spirális rúd megcsavarodik. A jármű teljes tömegét a tekercsrugók tartják. A tekercsrugó a felső csapágy és az alsó rugóülés között van. Amikor a jármű összenyomódik, a felső csapágy lenyomja a tekercsrugót. Mivel csavarodik, ellenerő keletkezik. Ez az ellenerő végső soron a rugózó hatás. Minél nagyobb ellenerőt fejt ki a rugó, annál erősebb a rugó.
Rugóállandó:
A rugó rugalmasságát a rugóállandó jelzi. A lineáris tekercsrugó rugósebessége eltér a progresszív tekercsrugóétól. Lineáris rugóval az összes fordulat közötti távolság azonos. Progresszív rugóval ezek a távolságok nem egyenlőek; a rugó tetején vagy alján a tekercsek közelebb kerülnek egymáshoz, mint máshol. A két rugótípus közötti különbség a képen látható:
Lineáris rugóval a rugó mindig egy bizonyos távolságra, bizonyos súlynál összeesik. Az alábbiakban egy példa látható egy lineáris rugó mozgására:
- +100 kg plusz terhelés, az autó 2cm-t süllyed.
- +200 kg plusz terhelés, az autó 4cm-t süllyed.
- +300 kg plusz terhelés, az autó 6cm-t süllyed.
Ezzel a lineáris rugóval összefüggés van a súly és a távolság között. A lineáris rugó összenyomását az alábbiakban mutatjuk be; minél nagyobb erő hat a rugóra, annál nagyobb a felfüggesztés útja. A vonalak egyenesek, mert a rugó minden menete közötti távolság egyenlő.
Progresszív rugó esetén nincs kapcsolat a súly és a távolság között. Ez a rugó egyre merevebbé válik, ahogy tovább összenyomódik. Az első rész könnyű, de a terhelés növekedésével egyre kevésbé rugózik. Ez azért van, mert a tekercsek közelebb vannak egymáshoz a tetején. Az alábbiakban egy példa látható egy progresszív rugó rugóútjára:
- +100kg plusz teher, 2cm-t süllyed az autó.
- +200kg plusz teher, 3cm-t süllyed az autó.
- +300kg plusz teher, 3,5cm-t süllyed az autó.
Az alábbiakban egy progresszív rugó grafikonja látható. Kezdetben a rugó mozgása a rugó erejének növekedésével nő. A vonal nem egyenes, hanem lejt felfelé. Ez azt jelenti, hogy ahogy a rugóra ható erő tovább növekszik, a rugó mozgása egyre kisebb lesz. Az autó ezért egyre kevésbé fog kitérni a rugó erejének növekedésével.
Az autógyártók mindig a legjobb arányt keresik a jármű kényelme és menettulajdonságai között. A rugó mozgása a rugó progresszivitásának beállításával (több vagy kevesebb tekercs egymáshoz közel helyezésével) állítható. Maga a tekercs átmérője is nagyban befolyásolja a lehetséges csavarodás mértékét. Ez minden autónál más lesz. Ugyanazon típusú autókhoz különböző típusú rugók is kaphatók, eltérő hengerűrtartalommal, motortípussal (benzin vagy dízel), sportcsomaggal stb.
A leeresztő rugók az első részben gyakran nagyon összeesnek, így az autó semleges helyzetben már lejjebb van az útfelület felett. Ez megnehezíti az autó összenyomását, így a rugók extra progresszívek. Ellenkező esetben a jármű túl gyorsan ütközne az útfelületnek. Mivel a rugók kevésbé összenyomódnak, a jármű merevebbé válik; Ezt egyesek kellemetlennek élik meg.
Levélfüggesztés:
A laprugók több levélből állnak, amelyek egymásra vannak szerelve. A felső lapot főlapnak nevezzük. Minél több levele van egy rugónak, annál erősebb és merevebb lesz. Régebben néha személygépkocsik alá szerelték. A levélrugó ekkor csak néhány levélből állt, néha még csak a fő levélből is. Haszonjárművekben továbbra is használják, bár természetesen sokkal vastagabbak. A laprugók közepe a tengelyhez, a végei pedig a karosszériához vagy az alvázhoz vannak rögzítve. A ruganyos mozgást a több levél teljes hossz közepén történő hajlításával érjük el.
2 különböző laprugó típus létezik:
- Trapézrugó: A rugólevelek különböző hosszúságúak, és mindenhol egyforma vastagságúak.
- Parabola rugó: A tavaszi levelek egyforma hosszúak, és vastagabbak a közepén, mint a végén. A tavaszi levelek között is van hely. A parabolarugók rugalmasabbak, mint a trapézrugók, és kisebb a tömegük.
Légrugózás:
A légrugózást ritkábban használják, mint a tekercsrugókat a személygépkocsikon. A légrugózás megtalálható például az Audi A8-ason, a BMW 7-es sorozatán vagy az X5-ösön. Ezeknek az autóknak gyakran légrugózása van mind a négy keréken. Egyes autók elöl csavarrugóval, hátul légrugós rugóstagokkal rendelkeznek.
Az ábrán egy légrugóval ellátott hátsó felfüggesztés látható. Az autó belsejében (gyakran a csomagtartó alján) van egy szivattyú, amely levegőt pumpál a légrugókba. A légrugók hosszában kitágulnak, így az autó súlya rájuk tud feküdni. Gyakran van egy érzékelő a lengőkaron, amely érzékeli, hogy az autót milyen mértékben függeszti fel a rakomány (hátul ülők vagy nehéz pótkocsi). Ezen mérési adatok alapján a légszivattyú egy kicsit erősebben tudja felfújni a légrugót, így az autó nem dől hátra.
Torziós felfüggesztés:
A csavarás egy másik szó a „csavarásra”. A torziós rugókat korábban (főleg) amerikai autókon használták. Ennek a konstrukciónak az alsó lengőkarja torziós rúd segítségével kapcsolódik a karosszériához. Amikor a jármű összenyomódik, a felső és az alsó forgáspont elmozdul. A tartókar, amelybe a torziós rúd be van helyezve, a torziós rúd köré akar csuklódni. Ez azonban nem lehetséges, mert a torziós rúd fix csatlakozással rendelkezik a tartókarban. A torziós rúd másik oldala (az alsó képen) szilárdan csatlakozik a karosszériához.
Ez azt jelenti, hogy amikor a kerék összenyomódik, a rúd torziós terhelésnek van kitéve. Ez a torzió ellenállást épít ki (minél jobban összenyomódik a kerék, annál jobban megcsavarod a torziós rúd). Ezért a torzió növekedésével a kompresszió egyre nehezebbé válik. Az autó első tengelyének teljes felfüggesztése ezen az elven működik. Ez is az egyik oka annak, hogy a régi amerikai autók olyan könnyen és gördülékenyen tömörítenek és dekompresszálnak.
Hidropneumatikus felfüggesztés:
A hidropneumatika a hidraulika és a pneumatika kombinációja. Ezt a rendszert a Citroën az 50-es évek óta használja, és a mai napig megtalálható a modellekben.
A rugós golyó sűrített gázt tartalmaz (a képen kék), amely összenyomható. A hidraulikafolyadék (sárga) nem. A sűrítés során a piros dugattyút a tartókar felfelé tolja, és a gáztér összenyomódik. Ennek eredményeként a kék tér kisebb lesz. Amikor a kerék visszapattan és a dugattyú lefelé mozog, a rendszer visszatér az előző helyzethez. A rugós és csillapító hatást ennek a sűrített gáznak az összenyomásával érjük el.
A rendszer az olajmennyiség beállításával vezérelhető (sárga). Ha nagy terhelés esetén extra olajat töltenek a rendszerbe, ami a hidroszivattyúnak köszönhetően automatikusan megtörténik, a menetmagasság megnő. A jármű ekkor magasabban ül a rugóin. Amikor a rakományt ismét eltávolítják (vagy az utasok kiszállnak), a rendszerben lévő olaj egy nyomószelepen keresztül visszatér a tárolótartályba. A menetmagasság ismét csökkenni fog.
