Az autók felfüggesztésének a feladata, hogy maximalizálja a tapadást az autó kerekei és az úttest között, a haladó gépjármű könnyen kormányozható maradjon, mindezt úgy, hogy a benne utazók komfortérzete is megfelelően legyen kiszolgálva.
Ha az úttest mindenütt egyformán lapos lenne -mindenféle úthiba nélkül- akkor nem is lenne szükség felfüggesztésre. Azonban ez nem így van, és ezt mi, magyar utakat használók sajnos jól tudjuk, érezzük. Az úthibákon a kerekek különböző mértékben elemelkednek, majd a gravitáció következtében a kocsiszekrénnyel visszatérnek az útfelületre. Lengéscsillapítás, felfüggesztés nélkül az úthibák által közvetített energiát mind a a kocsiszekrénynek adná át a forgó kerék, akkor is amikor az útegyenetlenség miatt felfelé mozdul el, és akkor is, amikor megpróbál visszatérni előző állapotához. Szükség van tehát egy rendszerre, ami elnyeli a felesleges energiákat, megóvva a segédkeretet és vele a kocsiszekrényt, gondtalanná téve az utazás, és megoldva az út felületének lekövetését a kerekek által.
|
Segédkeret: Elsősorban az önhordó felépítésű kocsiszekrénynél alkalmazott megoldás, melynél egyes részegységeket, a hajtáslánc és a futómű elemeit különálló vázhoz rögzítik. Ez a segédkeret több szempontból is előnyös: egyszerűsíti a gyártást, illetve leválasztja a kocsiszekrényről a futómű és a motor zajait, rezgéseit. |
A felfüggesztés fő egységei
|
|
|
Összességében:
Segédkeret (C): olyan teherviselő váz, ami megtartja a kocsiszekrényt és a motort
Felfüggesztés (A,B): megtartja az autót, lengéseket csillapít, segíti követni az út felületét
Kormánymű (D): a kormányzás segíti a vezetőt az autó irányításában
Keréktárcsák és gumik: megteremtik a szükséges kapcsolatot a haladáshoz, és fenntartják a tapadást az útfelülettel
A felfüggesztés egyik fő alkotóeleme a rugózás. A kemény rugójú autó rendszerint sportosabb és rázósabb, a puhább pedig imbolygósabb és kényelmesebb. A legelterjedtebb rugózások a következők:
|
|
Tekercsrugó:
Ez a legelterjedtebb rugózás. Nagy rugalmasságú tekercs ami képes összenyomódni, majd közvetlen utána visszanyerni előző állapotát.
|
|
Laprugó: A laprugóban ívelt acéllapok vannak párhuzamosan kötegelve. Már a hintókon is ezt a rugózási módszert alkalmazták, a személyautó gyártásban lényegében már teljes egészében kiszorította a tekercsrugó, de a haszongépjárművek esetében mai napig kedvelt módja a rugózásnak.
|
|
|
|
Torziós rugó: Lényegében egy acélrúd, amit megpróbál dugóhúzóként felcsavarni a rá ható erő, de a rúd ezt nem engedi. Legtöbbször kisebb autók hátsó futóművénél használják, mert kevés helyet foglal.
|
|
Légrugó: Két fő típusa van: a dugattyús vagy harmónikás ("hurkás"), közvetlen erőátadással működtetett, illetve a folyadékközvetítésű ("hidropneumatikus") légrugó.Légrugókat leggyakrabban haszongépjárműveknél találhatunk, folyadékkal töltött változata a francia prémium autókban ma is használatos, az útviszonyoknak megfelelően a nyomásszabályzással lehet a karakterisztikát változtani
|
|
A rugó hű társa: a lengéscsillapító
A rugózás mit sem ér csillapítás nélkül. A rugózás alatt bekövetkező kilengéseket igyekszik nullára redukálni a lengéscsillapító.
A lengéscsillapítók anélkül csillapítják a rugózás ártalmas lengéseit, hogy megakadályoznák a rugók szabályos működését. Elnyelik a rugók, illetve a gumiabroncsok által gerjesztett többletenergiát, így a kerekek nem pattognak az úton. Megakadályozzák a rázkódást az utastérben, valamint biztosítják, hogy a gumiabroncsok megfelelően tapadjanak az úthoz.
Ha elhasználódott lengéscsillapítókkal autózunk, csökken a gumiabroncsok tapadása a kanyarokban, nehezebb a járművet kormányozni, valamint megnő a vízen siklás veszélye. Nem megfelelő állapotú lengéscsillapítókkal veszélyes mértékben megnő a féktávolság. A nem megfelelő állapotú lengéscsillapítók számos alkatrész idő előtti elhasználódásához vezetnek, különös tekintettel a gumiabroncsokra. Ha nem megfelelő állapotú lengéscsillapítókkal autózunk, fékezéskor az autó „bólint”, gyorsulás közben megemelkedik, a kanyarokban pedig könnyebben kisodródik.
|
A lengéscsillapítók biztosítják a kerekek megfelelő tapadását, bármilyen egyenetlen is legyen az út. Így nem csak kiváló úttartást biztosítanak, hanem a hatékony fékezést is elősegítik. A lengéscsillapítók tehát biztonsági szempontból alapvető fontosságúak. |
|
|
A dugattyúhoz erősített krómozott szár a lengéscsillapító olajjal teli hengerében mozog fel és le. Az ütemes mozgás következtében a lengéscsillapító hengerében mozgó dugattyút az olaj lassítja le. A folyadék a dugattyún levő lyukakon (szelepek) keresztül folyamatosan áramlik át a dugattyú által felosztott két területre. Így jön létre a lengéscsillapítás. |
|
A lengéscsillapítót a műszaki nyelvben „kettős hatású” hidraulikus csillapítóteleszkópnak nevezik, mivel a húzó és a nyomó terhelésekre csillapítólag hat. A hidraulikus csillapítóteleszkópban a be- és kirugózáskor egy dugattyúrúdon (szár) vezetett dugattyú mozog fel- és le, egy olajjal, gázzal vagy olajjal és gázzal töltött hengerben.Utóbbi esetben a gázt az olaj hűtésére használják a hatékonyság növelése miatt. A hengerben a dugattyú be- és kifelé történő mozgásakor az olaj szűk csatornákon és szelepeken áramlik keresztül a dugattyú egyik oldaláról a másik felé. A szelepek átmérőjével szabályozható az áramlás sebessége, így a lengéscsillapító (gátló) keménysége. Minél lassabban áramlik át az olaj, annál keményebb a gátló. Minél nagyobb nyomás érkezik a karosszériától és a kerékfelfüggesztéstől a lengéscsillapítóhoz, annál nagyobb a dugattyú mozgásának sebessége. Ezzel megnő az olaj áramlási ellenállása, és így a csillapító hatás.
Az autógyártás fejlődésével együtt a langéscsillapítás is új utakat talált magának, a ma használt legkomplexebb rendszert az adaptív felfüggesztés képviseli. Az adaptív lengéscsillapítás során a ki- és berugózást beépített elektromágnes szelepekkel elektronikus vezérléssel befolyásolják. Az előnyei közt megemlíthető, hogy aktívan alkalmazkodik a körülményekhez, jobban kézben tartható vele a karosszériamozgás fékezéskor és kanyarodáskor, továbbá segítségével növelhető az utazási komfort.
Kerékfelfüggesztés típusai
-
Merev tengely
- az azonos tengelynél levő kerekeket egy merev tengely köti össze
- a kerékösszetartás és a csaputánfutás rugózáskor nem változik
- kivitele a hajtott kerekeknél: bendzsó, vagy De Dion tengely lehet, nem hajtott kerekeknél: kapcsolt lengőkaros vagy csatolt lengőkaros tengely lehet
-
Független kerékfelfüggesztés
- a rugózatlan alkatrészek tömege kicsi
- az úthibán átgördülő egyik kerék elmozdulása nem hat az azonos tengelynél levő másikra
- kivitele az első tengelynél: McPherson, kettős keresztlengőkaros, hátsó tengelynél: hosszlengőkaros, ferde lengőkaros vagy lengőtengelyes lehet.
Személygépkocsikban hátsó tengelyként alkalmaznak merev tengelyeket , mert első tengelyként nem férnének el a motor alatt. Nagy terhelhetősége miatt teherautóknál mindkét tengelyen elfogadott építési mód. A független kerékfelfüggesztés kisebb helyet foglal és kisebb a rugózatlan tömeg. Egyre gyakrabban használják a személygépkocsik hátsó tengelyének tervezésekor, mert a legbiztonságosabban a kerekeket az úton tartani független felfüggesztéssel lehet.
Merev tengely:
-
Hajtott merev tengelyek típusai:
|
|
Bendzsó-tengely
A bendzsó-tengely háza két, egy-mással összehegesztett, acéllemezből áll. Általában laprugókkal rögzített a kocsiszekrényen. Torziós rugók, csavarrugók vagy légrugók alkalmazása esetén a vonóerőt lengőkarok, az oldalerőket keresztirányú rúd (Panhard-rúd ) viszi át.
|
|
De Dion-tengely
A rugózatlan tömegek csökkentésére a tengelyhajtást elválasztják a tengelytől és a felépítményen rögzítik. Az erőátvitelt két-két csuklóval és hosszkiegyenlítővel felszerelt tengelyek végzik. A hátsó tengely oldalirányú vezetésére két, közbenső emelőhöz kapcsolódó, harántirányú rudat (Watt-rudazat) alkalmaznak, amelyek a kerekeket kanyarban haladva is az úttestre merőlegesen tartják. Az oldalirányú megvezetését egy olyan, Y-alakú öntvény lengőkarral -más esetekben két ferde karból álló elemmel- végezték, amelyek a karosszéria aljának két széléhez előrébb, valamint egy közös pontban a differenciálmű tetejéhez kapcsolódtak. |
|
-
Nem hajtott merev tengelyek típusai:
|
|
Kapcsolt lengőkaros tengely
A kerekeket hosszlengőkarok tartják, ezeket pedig ráhegesztett rugóacél kereszttartó kapcsolja egymáshoz. Maga a kereszttartó gumi–fém felfüggesztések közvetítésével, csavarokkal kapcsolódik a kocsiszekrényhez. Ha az egyik kerék berugózik, akkor a kereszttartó önmagában elcsavarodik és stabilizátorként működik. |
|
Csatolt lengőkaros tengely
Ebben az esetben két hosszlengőkar egy U alakú acél tengelytartóval van összehegesztve. A hegesztés helye nem a lengőkarok végénél található -mint a kapcsolt lengőkaros tengelynél-, hanem nagyjából a hosszlengőkarok közepén. Ezért nem egyforma berugózásnál a keresztirányú tengelytartó ferde helyzetbe kerül, és a kerekek dőlésszögét tekintve ferde helyetű lengőkaros tengelyként viselkedik.
|
|
Független kerékfelfüggesztés:
|
|
McPherson-felfüggesztés (Kerékfelfüggesztés rugós taggal és keresztlengő-karral)
A felső keresztlengőkart lengéscsillapítóval helyettesítették, amelyre a tengelycsonk van rögzítve. A lengéscsillapító rugalmas gumiágyazással toronycsapágy) kapcsolódik a kocsiszekrényhez. E rögzítési pont és a lengéscsillapítón levő rugótányér között csavarrugó van. Ennél a kerékfelfüggesztésnél a kerék közepe alatt elhelyezett keresztlengőkar (többnyire háromszög alakú lengőkar), a rugóstag és a nyomtávrúd biztosítja a kerékvezetést. A keresztlengőkar két darab gumi-fém tartóval kapcsolódik a segédkerethez. A hosszirányú (első tartó) és harántirányú (hátsó tartó) erők funkcionális különválasztása optimális agilitást, menetbiztonságot és komfortot tesz lehetővé anélkül, hogy a két erő kedvezőtlenül hatna egymásra. Ennek az építési elvnek az előnye a gazdaságos gyártás, a kis helyszükséglet valamint a felfüggesztés elemeinek kis száma.
A McPherson-felfüggesztés a kettős keresztlengőkaros felfüggesztés módosulata, a felső lengőkar hiányával. A legtöbb személyautó (középkategóriáig) McPherson első felfüggesztéssel készül. |
|
Kettős keresztlengőkaros-felfüggesztés Ismert még dupla-A lengőkaros felfüggesztésként is, utalva az alsó- és felső lengőkarok formájára, ami valójában két-két háromszöget zár be. Az alsó keresztlengőkarra támaszkodó rugós tag biztosítja a szükséges függőleges irányú tartást. Ezt a fajta kerékfelfüggesztést kis szerkezeti magasság és a nagy rakodási szélesség jellemzi, ami olyan felfüggesztés alkalmazását teszi lehetővé, amely különösen kedvező a futómű sportos beállítása szempontjából. A Forma 1-es autók építésénél például a mai napig ez az egyetlen változatlan formában alkalmazott megoldás.
A kettős keresztlengőkaron felfüggesztve rugózáskor egyáltalán nem, vagy csak nagyon kis kerékösszetartás-, ill. dőlésszögváltozás következik be. Azonos hosszúságú keresztlengőkarokat alkalmazva rugózáskor a kerekek dőlésszöge nem, csak összetartása változik. Különböző hosszúságú keresztlengőkarokat felhasználva az összetartás és a dőlés is csak minimális mértékben változik. Az egyik legrégebbi, mégis legkifinomultabb felfüggesztési mód.
|
|
A kettős keresztlengőkaros felfüggesztés legutolsó reinkarnációja a Multilink-felfüggesztés, ahol a tekercsrugót szétválasztották a lengéscsillapítótól, ezáltal minden felfogatási pontnál precízen beállítható vele a futómű.
