Zawieszenie niezależne

Rodzaje zawieszeń niezależnych stosowanych w samochodach

We współczesnych samochodach osobowych, a także w samochodach terenowych konstruktorzy prześcigają się w coraz to nowszych rozwianiach, które poprawiają komfort i bezpieczeństwo jazdy. Niewątpliwie zawieszenie niezależne jest bardziej komfortowe, a także zapewnia dużo lepsze właściwości jezdne w porównaniu do zawieszenia zależnego.

Zawieszenia niezależne ze względu na liczne konstrukcje i rozwiązania ciężko jest pogrupować. Często pojawiają się konstrukcje mieszane, łączące kilka cech różnych typów lub systemów zawieszenia.
Oto kilka przykładów rozwiązań stosowanych w zawieszeniach niezależnych:

rodzaje zawieszeń niezależnych

Zawieszenie niezależne z zastosowaniem kolumny Mac Phersona

Nazwa kolumna MacPhersona pochodzi od nazwiska jej konstruktora, czyli Earla S. MacPhersona. W roku 1949 Earl Mac Pherson opatentował swoją konstrukcję. Była to konstrukcja przedniego zawieszenia dla samochodu z tylnym napędem. W konstrukcji tej jeden główny podzespół przejmuje funkcjonuje przy prowadzeniu, resorowaniu jak i tłumieniu drgań koła jezdnego. Zwrotnica od dołu przykręcona była do pojedynczego wahacza poprzecznego, a od góry do długiego amortyzatora teleskopowego osadzonego wahliwie wysoko w nadkolu. Elementem sprężystym w w/w zawieszeniu jest sprężyna śrubowa współosiowa z amortyzatorem. Była to bardzo zwarta konstrukcja, zajmująca mało miejsca. Pierwszy raz zastosowano taką konstrukcję w Fordzie Vedetta, a później w Fordzie Consul.
Z biegiem lat pojawił się napęd na przednie koła i konstrukcja ewoluowała. Przystosowano ją do przedniego napędu i zastosowano wahacz trójkątny zamiast wahacza pojedynczego. Umowie w dalszym ciągu nazwane jest zawieszeniem MacPhersona lub przez producentów samochodów pseudo-MacPherson (aby uniknąć opłat licencyjnych firmie Ford). Konstrukcje zawieszenia z zastosowaniem kolumny Mac Phersona są obecnie najbardziej popularne i najczęściej stosowane w samochodach z przednim napędem. Jest to stosunkowo prosta konstrukcja zapewniająca całkiem niezły komfort jazdy oraz precyzję prowadzenia.

macpherson patent patent macpherson Opatentowane zawieszenie Mac Pherson

Szkice patentowe zawieszenia Earla S. Mac Phersona

Zalety zawieszenia:
- idealnie pasuje do nadwozia samonośnego (zapewnia sprężystość i dobre tłumienie drgań)
- ma zwartą i prostą budowę, nie zajmuje wiele miejsca (mniejsze wymiary geometryczne)
- ma mniejszą masę w stosunku do zawieszeń dwuwahaczowych (ok. 30%)
- tańsze w produkcji i nieskomplikowane kinematycznie
- zapewnia równoległe prowadzenie kół mimo dużego skoku zawieszenia.
- ujemny promień zataczania r jest korzystny z punktu widzenia stateczności i kierowalności pojazdu
- zapewnia stabilność podczas hamowania

Wady zawieszenia
- kolumny McPhersona przenoszą na karoserię drgania i hałas
- ograniczona możliwość montażu szerszych opon oraz łańcuchów śnieżnych
- konieczność stosowania tłoczyska amortyzatora o stosunkowo dużej średnicy (ok. 20 mm).
- jest konstrukcją dość delikatną i łatwo ją uszkodzić na dziurawych drogach


podwozie samochodu

Zawieszenie niezależne typu Mac Pherson

Pseudo-MacPherson

W wielu artykułach zarówno w literaturze fachowej, jak i w Internecie można spotkać określenie pseudo MacPherson. Nazwa pseudo MacPherson bardziej wynika z uwarunkowań finansowych i licencyjnych, a nie technicznych. Każdy produent, który stosuje opatentowane zawieszenie MacPherson powinna płacić firmie Ford tantiemy(MacPherson był pracownikiem Forda). Wielu producentów samochodów wykorzystało fakt, iż w patencie MacPhersona nie ma mowy o wahaczu trójkątnym tylko o pojedyńczym, oraz nie mam mowy o przednim napędzie. W związku z powyżym zastosowanie wahacza trójkątnego zamiast pojedyńczego wykazuje, że zawieszenie jest inne niż opatentowane przez MacPhersona. Z technicznego punktu widzenia nie ma to większego znaczenia, gdyż cała ideologia tego typu zawieszenia opiera się ułożyskowaną kolumnę amortyzatora ze spręzyną.
Generalnie przyjęło się, że zawieszenie typu MacPherson lub pseudo-MacPherson nazywamy wtedy gdy ma:
- kolumnę amortyzatora ze sprężyną śrubową od góry zamocowaną w nadkolu, a na dole połączoną z tylko jednym wahaczem.
- elementem prowadzącym koło jest tylko jeden wahacz (wahacz trójkątny, albo wahacz pojedynczy z drążkiem reakcyjnym, lub ze stabilizatorem przechyłów.

W pojazdach samochodach możemy znaleźć wiele konstrukcji zawieszeń niezleżnych bardzo podobnych do zawieszenia typu MacPherson, jednak to są całkiem inne konstrukcje - bardziej skomplikowane.

podwozie samochodu

Zawieszenie wielowahaczowe

Wielu producentów samochodów klasy wyższej i średniej stosuje w swoich pojazdach zawieszenie wielowahaczowe, czasami nazwywane również wielodrążkowe. Czasami takie zawieszenie można spotkać również w samochodach kompaktowych. Celem stosowania zawieszeń wielowachaczowych jest zapewniene wysokiego komfortu jazdy oraz bardzo dobrych właściwości jesdnych pojazdu.
Zawieszenia wielowahaczowe to kombinacja stosowania wahaczy wzdłóżnych, poprzecznych, skośnych oraz drążków. Zawieszenie tego typu stosowane może być zarówno w tylnym zawieszeniu przy praktycznie każdym układzie przeniesienia napędu.

Zawieszenie niezależne

Zawieszenie Audi R8 Spyder

Producenci samochodów stosują różne rozwiązania w zawieszeniach wielowahaczowych, a charakterystyka ich pracy zależy od długości wahaczy, drążków i sposobie ich mocowania do ramy lub nadwozia.

zawieszenie2wahacze zawieszenie2wahacze zawieszenie2wahacze

Charakterystyka zawieszenia z wahaczami równej długości, które są zamocowane równolegle.

zawieszenie2wahacze zawieszenie2wahacze

Charakterystyka zawieszenia z wahaczami różnej długości, które są zamocowane trapezowo równolegle.

zawieszenie2wahacze zawieszenie2wahacze

Charakterystyka zawieszenia z wahaczami różnej długości, które są zamocowane trapezowo nierównolegle.

Względna długość wahaczy ma wpływ na położenie kątowe koła. Przy wahaczach o równej długości oś obrotu koła będzie przesuwać się tylko w pionie kosztem zmiany chwilowego rozstawu kół. W przypadku gdy wahacze mają różną długość zmiana rozstawu kół podczas pracy zawieszenia będzie mniejsza kosztem pochylenia koła.

Zaletami zawieszenia wielowahaczowego są:
- możliwość uzyskania dowolnych i niezależnych od siebie promieni zataczania kół
- możliwość uzyskania znacznej kompensacji przechyłów wzdłużnych podczas hamowania i przyspieszania
- możliwość uzyskania korzystnych kątów zbieżności i pochylenia kół w zależności od ugięcia zawieszenia, co bezpośrednio wpływa na kierowalność

Wady:
- dosyć skomplikowana konstrukcja
- większe koszty produkcji oraz naprawy
- większa wrażliwość na zużycie przegubów i pozostałych elementów
- wysokie wymagania dotyczące zachowania tolerancji wymiarów i sztywności