Tajemnice wyników
Zawieszenie aut terenowych pracuje w wyjątkowo trudnych i różnych warunkach. Na drodze musi zapewnić bezpieczne i komfortowe prowadzenie, zaś w terenie sprostać ogromnym obciążeniom i sprawić, by koła jak najdłużej stykały się z podłożem. Te sprzeczne ze sobą wymagania sprawiają, że optymalizacja ustawień zawieszenia jest trudna, a na dodatek jej efekty nie powinny zanikać. Dlatego ważne jest badanie stanu zawieszenia – nie tylko przy okazji obowiązkowych przeglądów.
Stanowisko badawcze
W temacie tzw. badań zużycia amortyzatorów narosło wiele mitów. Wyniki takich badań na stacjach SKP są powszechnie uznawane jako procent sprawności względem nowego. Takie podejście do sprawy może być przyczyną poważnych nieporozumień, zwłaszcza jeśli badamy auto wyposażone w nowe amortyzatory. Spodziewany wynik badania to oczywiście 100 %, bo jakże miałoby być inaczej! Tymczasem uzyskany wynik sporo poniżej setki sugeruje niesprawność stanowiska, amortyzatorów lub niekompetencję obsługi. I rzeczywiście – obsługa najczęściej nie kwapi się do wyjaśnienia, co właściwie jest mierzone. Na wydruku, oprócz tego tajemniczego parametru B, otrzymuje się inne, nie mniej tajemnicze wartości wyrażane w %, Hz i kg.
Pomiar
Zacznijmy od podstawowej sprawy. Typowe stanowisko pomiaru sprawności amortyzatorów nie mierzy ich zużycia w stosunku do amortyzatorów nowych, mimo że wynik podawany jest w procentach. Sprawność amortyzatorów i siłę ich tłumienia mierzymy metodą EUSAMA. Europejskie Stowarzyszenie Producentów Amortyzatorów (EUSAMA) opracowało ten sposób oceny efektywności tłumienia zawieszenia. Rozszerzenie na całe zawieszenie wiele wyjaśnia, gdyż amortyzator na stanowisku, jest tylko częścią zawieszenia.
Badanie samych amortyzatorów wymaga ich zdemontowania z pojazdu i montażu na zupełnie innym urządzeniu pomiarowym.
Pomiar wg metody EUSAMA polega na procentowym określeniu siły przylegania koła do podłoża. Na początku badania koło samochodu spoczywa na nieruchomej płycie urządzenia wymuszającego. Dokonywany jest wówczas pomiar statyczny – Wst. Dla takiego przypadku wartość współczynnika B wynosi 100 %. Następnie uruchamiany jest układ wymuszający, który powoduje pionowe ruchy płyty. Płyta osiąga drgania o amplitudzie 4-8 mm z częstotliwością około 25 Hz. Po wyłączeniu układu napędowego przy częstotliwości ok. 16 Hz następuje pomiar minimalnej siły nacisku dynamicznego Wmin koła jezdnego na płytę, której drgania stopniowo wygasają. Jeżeli podczas badania przy tej częstotliwości koło oderwie się od płyty, to wartość B wynosi 0 %, gdyż nie wywiera żadnego nacisku na płytę. Ten sposób pomiaru jest przejrzysty i logiczny, a do tego nie jest potrzebna żadna baza danych pojazdów.
Co to tak naprawdę jest B (%)?
B to wskaźnik EUSAMA, który ocenia skuteczność tłumienia amortyzatora i określany jest wzorem:
B = Wmin/Wst X 100 %
gdzie:
Wmin – zmierzona minimalna siła dynamiczna przylegania opony do podłoża
Wst – statyczna siła przylegania opony do podłoża (spoczynkowa)
Wadą opisywanej metody badań jest jednak jej wrażliwość na sztywność opony i obciążenie statyczne. Sztywność opony zależy między innymi od ciśnienia w ogumieniu. Niskie ciśnienie w oponie podwyższa, a wysokie obniża wartość współczynnika EUSAMA. I odwrotnie – duże obciążenie statyczne podwyższa, a niskie obniża wartość tego współczynnika.
Jak interpretować wartość B?
Przyjęte kryterium oceny jest następujące:
B = 0-20 % – zły stan techniczny amortyzatorów (niedostateczna wartość tłumienia),
B = 21-40 % – dopuszczalna wartość tłumienia – teoretycznie amortyzator wymaga sprawdzenia po wybudowaniu na stanowisku pomiarowym,
B = 41-60 % – dobra wartość tłumienia,
B > 60 % – bardzo dobra wartość tłumienia.
Tak mówi teoria. W praktyce natomiast wszystkie wyniki poniżej 40 % uważa się za niedopuszczalne (nie dotyczy to tylnej osi w małych lekkich samochodach typu Tico, Matiz, stare Twingo, gdzie dobry wynik to 30-35 % wartości tłumienia), zaś wartości powyżej 80 % uważane są za wyśmienite i dotyczą najczęściej sztywnych zawieszeń w samochodach sportowych. Zdarza się jednak, że podobne wyniki uzyskiwane są też w normalnych pojazdach.
Amortyzatory
Jak jest mierzone f?
f jest częstotliwością rezonansową, przy której następuje najmniejsze przyleganie koła do płyty pomiarowej. Podczas drgań masy nieresorowanej z częstotliwością rezonansową przemieszczenie koła względem płyty testera jest największe, a więc wartość przylegania osiąga minimum.
Jaki wpływ na jazdę ma f?
Im wartość częstotliwości f jest niższa, tym przyczepność kola do powierzchni jest lepsza. Sportowe zawieszenia mogą mieć częstotliwość rezonansową nawet poniżej 10 Hz. Standardowe zawieszenia mają częstotliwość rezonansową ok. 15-18 Hz, ale czasami wyniki te są nie do końca jednoznaczne.
Co oznacza częstotliwość rezonansowa f?
Częstotliwość rezonansowa jest to częstotliwość, przy której następuje odrywanie koła od płyty pomiarowej (innymi słowy nacisk na płytę jest najmniejszy). Występuje ona zazwyczaj w paśmie 10-20 Hz i jest właściwością charakterystyczną danego zawieszenia jako układu dynamicznego.
Jak interpretować wartość f?
Często zdarza się, że ze względu na konstrukcję zawieszenia i masę pojazdu przyczepność może wynosić ok. 80 %, a częstotliwość rezonansowa 20- 21 Hz. Nie wynika to z niesprawności amortyzatorów, a z charakterystyki zawieszenia i jego drgań.
Jakie są zależności między B a f?
Nie ma matematycznej zależności pomiędzy B a f. Zależności dynamiczne zależą od typu zawieszenia i konstrukcji (typu) amortyzatora.
Jak interpretować różnice ΔB i Δf?
Różnica ΔB jest to procentowa różnica przyczepności pomiędzy prawym a lewym kołem. Różnice wartości pomiędzy stronami pojazdu wynoszące 20-30 % świadczą o niesprawności amortyzatora.
BILSTEIN przyjmuje, że różnicę do 15 % mogą mieć sprawne amortyzatory, różnica od 15 % do 30 % jest dopuszczalna (akceptowalna), a różnica powyżej 30 % uważana za niedopuszczalną.
Wartość 30 % jest też granicą dopuszczalną przez przepisy w trakcie badań okresowych pojazdów.
Różnica Δf jest to procentowa różnica pomiędzy częstotliwością rezonansową prawego i lewego koła.
Jakie usterki można wykryć podczas badania?
Badanie ma na celu sprawdzenie przyczepności kół do nawierzchni i uświadomienie użytkownikowi, jaki jest stan jego pojazdu. Amortyzatory zużywają się stopniowo, a oznakami zużycia mogą być: wyciek płynu, nadmierne „nurkowanie” podczas hamowania, zbyt częste ingerencje układu stabilizacji jazdy, „wynoszenie” i kołysanie pojazdu na zakrętach, zbaczanie z obranego kierunku jazdy pod wpływem bocznego wiatru, oślepianie jadących z przeciwka podczas jazdy po nierównej nawierzchni, nieregularne zużycie opon oraz drgania układu kierowniczego, zawieszenia i nadwozia. Niestety wielu użytkowników zbyt późno zwraca uwagę na te problemy, gdyż po prostu przyzwyczaja się do niezauważalnie (dla nich) pogarszającego się stanu swojego pojazdu.
Jeśli chodzi o inne elementy zawieszenia niż amortyzatory, to badanie umożliwia wstępne wykrycie innych uszkodzeń, np. zużytych tulei metalowo-gumowych lub wybitych sworzni. Jednak w dużym stopniu zależne jest to od typu i konstrukcji zawieszenia.
Ważnym parametrem, który wychodzi podczas badania, jest też stan ciśnienia w ogumieniu. Jeżeli przed testem nie było ono sprawdzane, często na teście wychodzą duże różnice pomiędzy prawym a lewym kołem (czasem przekraczające nawet wartości dopuszczalne). Wyregulowanie ciśnienia do zalecanych wartości „naprawia” amortyzatory.
Stanowisko badawcze
Do czego i jak dążyć, by zawieszenie dobrze działało na drodze?
Praktycznie niezależnie od tego czy mamy do czynienia z jazdą drogową, czy terenową, musimy dążyć do jednego: zapewnienia kołom jak najlepszej przyczepności do nawierzchni. Pamiętajmy jednak, iż aby to uzyskać, często należy utwardzić amortyzator i zawieszenie – kłóci się to z komfortem jazdy, gdyż w takiej sytuacji duża część drgań jest przenoszona na nadwozie, kierowcę i pasażerów. Niestety zawieszenia sportowe są twarde. Oczywiście są producenci, którzy oferują amortyzatory o regulowanej sztywności zależnej od wymagań kierującego, ale są to drogie elementy przeznaczone raczej do wyczynu. Wystarczy wspomnieć, że odpowiednie dostrojenie dobiera się nie tylko do konkretnej konfiguracji auta, ale także pod kątem typu imprezy sportowej. Nie zawsze da się to zrobić bez demontażu amortyzatorów.
Do czego i jak dążyć, by zawieszenie dobrze działało w terenie?
Przy jeździe w terenie dochodzą do głosu dwa inne parametry amortyzatorów: ich wytrzymałość mechaniczna i termiczna! Porządne amortyzatory kosztują więcej, gdyż mają większą średnicę zewnętrzną, a na dodatek jednorurowe, off-roadowe posiadają także zewnętrzny zbiornik. Drugą sprawą jest podnoszenie zawieszenia i związane z tym wydłużanie amortyzatorów. W wielu wypadkach do jazdy w terenie wymagany jest duży wykrzyż osi, a co za tym idzie – długie (specjalne) amortyzatory.
Jak się ma to badanie do badań na SKP?
Praktycznie urządzenie testowe firmy BILSTEIN, na którym testowaliśmy amortyzatory Jeepa, poza tym, że jest mobilne, nie różni się od tego zamontowanego na typowej stacji SKP. Kilkakrotnie porównywaliśmy wyniki tego samego pojazdu pomiędzy naszym testerem a różnymi SKP i w większości wypadków były one zbieżne. Jedna uwaga dotyczy kalibracji urządzenia. Czujniki nacisku są kalibrowane codziennie przed przystąpieniem do pomiarów, a całe urządzenie raz na rok. Na stacjach nie zawsze odbywa się to tak często.
autor: Michał Pierewicz, Wojciech Buczek, zdjęcia: Michał Pierewicz, producent
