Když lidé myslí na výkon automobilu, obvykle myslí na výkon, točivý moment a zrychlení od nuly do{1}}. Ale veškerá síla generovaná pístovým motorem je k ničemu, pokud řidič nemůže auto ovládat. Proto se automobiloví inženýři zaměřili na systém odpružení téměř ihned poté, co zvládli čtyřdobý spalovací motor.
Úkolem odpružení automobilu je maximalizovat tření mezi pneumatikami a povrchem vozovky, zajistit stabilitu řízení s dobrou ovladatelností a zajistit pohodlí cestujících. V tomto článku prozkoumáme, jak odpružení automobilů funguje, jak se v průběhu let vyvíjelo a kam bude design odpružení směřovat do budoucna.
Pokud by byla silnice dokonale rovná, bez nerovností, nebylo by nutné odpružení. Ale silnice zdaleka nejsou rovné. Dokonce i čerstvě zpevněné dálnice mají jemné nedokonalosti, které mohou interagovat s koly automobilu. Právě tyto nedokonalosti působí na kola silou. Podle Newtonových pohybových zákonů mají všechny síly obojívelikostasměr. Hrbol na vozovce způsobí, že se kolo pohybuje nahoru a dolů kolmo k povrchu vozovky. Velikost samozřejmě závisí na tom, zda kolo narazí na obří hrbol nebo malou skvrnu. Ať tak či onak, kolo auta zažije avertikální zrychleníjak přechází přes nedokonalost.
Odpružení vašeho vozu maximalizuje tření mezi pneumatikami a vozovkou a zajišťuje stabilitu řízení.
Bez zasahující konstrukce se veškerá vertikální energie kola přenáší na rám, který se pohybuje stejným směrem. V takové situaci mohou pneumatiky zcela ztratit kontakt s vozovkou. Pneumatiky pak mohou vlivem gravitace směřující dolů narazit zpět do povrchu vozovky. To, co potřebujete, je systém, který pohltí energii vertikálně zrychleného kola a umožní rámu a karoserii nerušeně jet, zatímco pneumatiky sledují nerovnosti na silnici.
Studium sil působících na jedoucím autě se nazývádynamika vozidlaa musíte porozumět některým z těchto konceptů, abyste pochopili, proč je pozastavení vůbec nutné. Většina automobilových inženýrů zvažuje dynamiku jedoucího auta ze dvou hledisek:
Jízda: schopnost auta vyhladit hrbolatou silnici
Zacházení: schopnost vozu bezpečně zrychlovat, brzdit a zatáčet
Tyto dvě vlastnosti lze dále popsat třemi důležitými principy –izolace silnice, silniční drženíazatáčení. Níže uvedená tabulka popisuje tyto principy a způsob, jak se inženýři pokoušejí řešit výzvy, které jsou pro každý z nich jedinečné.
Odpružení automobilu s jeho různými komponenty poskytuje všechna popsaná řešení.
Podívejme se na části typického zavěšení, od většího obrázku podvozku až po jednotlivé komponenty, které tvoří samotné zavěšení.
Obsah
Díly odpružení auta
Tlumiče: Tlumiče
Tlumiče: Vzpěry a výkyvné tyče
Typy odpružení: Přední
Typy odpružení: zadní
Specialized Suspensions: The Baja Bug
Specialized Suspensions: Formula One Racers
Specializované odpružení: Hot Rods
Díly odpružení auta
Odpružení vozu je vlastně součástí podvozku, který obsahuje všechny důležité systémy umístěné pod karoserií vozu. Tyto systémy zahrnují:
Therám: konstrukční, nosná součást, která podpírá motor a karoserii vozu, které jsou zase neseny odpružením
Thezávěsný systém: nastavení, které podporuje hmotnost, absorbuje a tlumí nárazy a pomáhá udržovat kontakt s pneumatikou
Thesystém řízení: mechanismus, který umožňuje řidiči řídit a řídit vozidlo
Thepneumatiky a kola: součásti, které umožňují pohyb vozidla prostřednictvím přilnavosti a/nebo tření s vozovkou
Odpružení je tedy pouze jedním z hlavních systémů v každém vozidle.
S ohledem na tento celkový přehled je čas podívat se na tři základní součásti jakéhokoli odpružení: pružiny, tlumiče a výkyvné tyče.
Dnešní pružinové systémy jsou založeny na jedné ze čtyř základních konstrukcí:
Vinuté pružinyjsou nejběžnějším typem pružiny a v podstatě jde o torzní tyč pro velké zatížení stočená kolem osy. Vinuté pružiny se stlačují a roztahují, aby absorbovaly pohyb kol.
Listové pružinysestávají z několika vrstev kovu (nazývaných "listy") spojených dohromady, aby fungovaly jako jeden celek. Listové pružiny byly poprvé použity na kočárech tažených koňmi a až do roku 1985 se nacházely na většině amerických automobilů. Dodnes se používají na většině nákladních automobilů a těžkých nákladních vozidel.
Torzní tyčepoužijte vlastnosti zkroucení ocelové tyče k zajištění výkonu jako vinuté pružiny. Funguje to takto: Jeden konec tyče je ukotven k rámu vozidla. Druhý konec je připevněn k příčnému ramenu, které funguje jako páka, která se pohybuje kolmo k torzní tyči. Když kolo narazí na nerovnost, svislý pohyb se přenese na lichoběžníkové rameno a poté prostřednictvím páčení na torzní tyč. Torzní tyč se pak otáčí podél své osy, aby poskytla sílu pružiny. Evropští výrobci automobilů tento systém hojně využívali, stejně jako Packard a Chrysler ve Spojených státech, až do 50. a 60. let 20. století.
Vzduchové pružinysestávají z válcové komory vzduchu umístěné mezi kolem a karoserií vozu a využívají kompresní vlastnosti vzduchu k pohlcování vibrací kol. Tato technologie se dnes používá v mnoha luxusních vozidlech, ale koncept je ve skutečnosti starý více než století a lze jej nalézt na kočárech tažených koňmi. Vzduchové pružiny z této doby byly vyrobeny ze vzduchem naplněných kožených membrán, podobně jako měch; byly ve 30. letech 20. století nahrazeny vzduchovými pružinami z lisované pryže.
Na základě toho, kde jsou pružiny umístěny na autě - tj. mezi koly a rámem - inženýři často považují za vhodné mluvit oodpružená hmotaaneodpružená hmota.
Theodpružená hmotaje hmotnost vozidla neseného na pružinách, zatímconeodpružená hmotaje volně definována jako hmotnost mezi vozovkou a pružinami zavěšení. Tuhost pružin ovlivňuje, jak odpružená hmota reaguje při jízdě vozu. Volně odpružená auta, jako jsou luxusní vozy (například Mercedes-Benz třídy C), dokážou polykat nerovnosti a poskytují super hladkou jízdu; takové auto je však náchylné k potápění a hrbení během brzdění a zrychlování a má tendenci zakoušet houpání nebo kývání karoserie během zatáčení. Pevně odpružená auta, jako jsou sportovní vozy (například Mazda Miata MX-5), jsou méně shovívavá na hrbolatých silnicích, ale dobře minimalizují pohyb karoserie, což znamená, že s nimi lze agresivně řídit i v zatáčkách.
Zatímco pružiny samy o sobě vypadají jako jednoduchá zařízení, navrhnout a implementovat je na automobil tak, aby vyvážily pohodlí cestujících a ovladatelnost, je složitý úkol. A aby to bylo složitější, samotné pružiny nemohou zajistit dokonale hladkou jízdu. Proč? Protože pružiny skvěle absorbují energii, ale ne tak dobřerozptylující seto. Jiné struktury, známé jakotlumiče, jsou k tomu povinni.
