OFF-ROAD PL MAGAZYN 4x4 | CHALLENGE&INDEPENDENCE
Search
Logo OFF-ROAD.PL magazyn 4x4

Sztywne mosty Zawieszenie cz. I

Układ zawieszenia to jeden z najważniejszych elementów pojazdu. Łącząc koła z nadwoziem jest odpowiedzialny za stabilność auta i komfort podróżnych. Bezpośrednio współpracuje z układem kierowniczym i przeniesienia napędu, a poszczególne podzespoły tych układów pełnią często podwójne funkcje.

Definicja

Zawieszenia zależne – jak to wynika z nazwy – to rozwiązania zależne, czyli takie, w których zmiana położenia jednego z kół na osi w istotny sposób wpływa na zmianę położenia koła drugiego. Dzieje się tak, ponieważ koła połączone są ze sobą na sztywno lub w sposób ograniczający ich wzajemne ruchy.
Zawieszenia niezależne natomiast są to rozwiązania, w których ruch koła z jednej strony pojazdu bezpośrednio nie wpływa na ruch koła po stronie przeciwnej.

Charakter

Zawieszenia zależne pojawiły się jako pierwsze i mimo że historia motoryzacji liczy ponad 100 lat, nadal używane są w sporej liczbie pojazdów. Wywodzą się one z zawieszeń dawnych karoc, powozów i w prawie niezmienionej formie dotrwały do naszych czasów, zachowując swoją prostotę oraz łatwość wykonania i naprawy. Innymi słowy, sztywna oś jest nieskomplikowanym i bardzo wytrzymałym rozwiązaniem, które powszechnie stosowane jest do dzisiaj w samochodach ciężarowych i autobusach. W pojazdach osobowych jest powoli wypierane poprzez rozwiązania niezależne lub półzależne, jednak w wielu modelach możemy je jeszcze spotkać. W samochodach typowo terenowych takie mechanizmy nadal stanowią większość, rzadko są zastępowane przez bardziej nowoczesne zawieszenia niezależne.
Konstrukcje zależne możemy spotkać w takich autach jak Land Rover Defender, Jeep Wrangler czy Suzuki Jimny. Powszechnie stosowane są też na tylnych osiach pickupów.

Konstrukcja

Sztywny most (oś) napędowy stanowi element łączący parę kół pojazdu. Jednocześnie za pośrednictwem umieszczonych w nim półosi przekazuje napęd z wału na koła poprzez dyferencjał. Tak pokrótce można opisać działanie tego mechanizmu, jednak w rzeczywistości jest to produkt bardziej złożony.
Sztywna oś zbudowana jest z mostu napędowego, który tworzy obudowa mechanizmu różnicowego zawierająca w sobie zarówno przekładnię główną, jak i mechanizm różnicowy z urządzeniami blokującymi oraz z pochwami półosi, doskonale kryjącymi i chroniącymi półosie napędowe, wraz ze wspornikiem mocowania łożysk piasty koła i wspornikiem mocowania elementów układu hamulcowego (wspornik zacisku lub tarcza kotwiczna). W przypadku mostu osi przedniej (skręcanej) dochodzą jeszcze zwrotnica z łożyskowaniem oraz przegub półosi, które umożliwiają skręty kół. Natomiast w mostach portalowych ze zredukowanymi przełożeniami przy kołach (np. Unimog), przy końcach pochew przykręcone są obudowy przekładni redukcyjnych, a dopiero potem do nich elementy piasty koła czy hamulców. Wszystko to stanowi jeden sztywny i masywny element, który połączony jest z ramą bądź nadwoziem za pomocą różnego rodzaju elementów resorujących i ustalających.

Elementy resorujące – resory piórowe

Rozróżniamy zasadniczo dwa rodzaje elementów sprężystych – resory i sprężyny. Do najprostszych i jednocześnie najbardziej rozpowszechnionych w samochodach terenowych elementów resorujących należą resory piórowe. Obecnie stosowane są wyłącznie resory półeliptyczne. Z historii znamy jeszcze dwa inne typy: eliptyczne – stosowane do dziś w powozach i dorożkach (na początku motoryzacji również w samochodach), a także ćwierćeliptyczne – stosowane w niektórych starych pojazdach np. GAZ 67B (z przodu).
Resory mocowane są do mostu za pomocą specjalnych śrub w kształcie litery U i obejm, które czasami stanowią również mocowanie amortyzatorów. Są elementami zarówno resorującymi, jak i ustalającymi położenie osi pojazdu. Dzięki zastosowaniu tego typu elementów możliwe jest uniknięcie montowania różnego rodzaju drążków prowadzących bądź reakcyjnych. Takie rozwiązania możemy spotkać w prostych pojazdach – na przykład GAZ, UAZ. Jest to układ najprostszy z możliwych, lecz nie zabezpiecza on mostu przed przesuwaniem się na boki na wybojach, a to może powodować zarówno utratę stabilności jazdy, większe zużycie resorów i elementów gumowych, jak również mniejszy komfort jazdy. Aby tego uniknąć, w nowszych i bardziej zaawansowanych rozwiązaniach tego typu stosuje się jeden drążek poprzeczny, łączący ramę z obudową mostu napędowego. Mechanizm ten nosi nazwę drążka Panharda i stanowi „dodatkowe” wyposażenie w samochodach posiadających resory. Sam resor składa się z pakietu piór wykonanych ze specjalnej stali sprężynowej, skręconych na środku śrubą. Pakiet może składać się z różnej liczby piór: od kilku (2–3) do kilkunastu (np.11). Najdłuższe pióro – główne – ma na końcach uszy, w które wtłoczone są tuleje gumowe bądź metalowo-gumowe, łączące resor z ramą pojazdu z jednej strony bezpośrednio, a z drugiej poprzez wieszaki. Niekiedy przy większej liczbie piór stosowane są obejmy, które łączą je w grupy. Ma to zapobiegać ich rozsuwaniu oraz zapewnić lepszą, bardziej progresywną charakterystykę resoru.

Sprężyny śrubowe

Drugim typem resorowania – obecnie zdecydowanie popularniejszym – jest resorowanie na sprężynach śrubowych. Jest to rozwiązanie bardziej nowoczesne od poprzedniego. Zapewnia lepszy komfort jazdy i trzymanie się kół nawierzchni, lecz jednocześnie jest bardziej skomplikowane, delikatne i narażone na uszkodzenia. W tym przypadku do obudowy mostu przymocowane są specjalne tarcze i siodła, w których opierają się sprężyny. Podobne miejsca znajdują się na ramie bądź nadwoziu. Sprężyny śrubowe w przeciwieństwie do resorów nie zapewniają żadnego prowadzenia w poziomie, ani wzdłużnego, ani poprzecznego. W tym przypadku konieczne jest stosowanie drążków prowadzących i to zarówno wzdłużnych, jak i poprzecznych. Najprostsze prowadzenie mostu zawieszonego na sprężynach składa się z dwóch drążków wzdłużnych i jednego poprzecznego. Takie rozwiązanie nie zapewnia jednak należytego prowadzenia tylnego mostu. Tak więc w bardziej zaawansowanych (czytaj: droższych i bardziej komfortowych) stosuje się większą liczbę drążków lub wahaczy wzdłużnych i poprzecznych. Najczęściej montuje się cztery lub nawet pięć wahaczy wzdłużnych, które trzymają most w różnych miejscach, piąty przytwierdzony jest z góry na środku i służy za obudowę mechanizmu różnicowego. Mocowanie to ma zapewnić doskonałe prowadzenie mostu, zagwarantować jego prawidłowe położenie w czasie ruchu pionowego oraz zabezpieczyć przed obrotem mostu na skutek przyłożenia dużej siły napędowej. Służy do tego głównie piąty drążek (środkowy). Aby zapobiec przesuwaniu się mostu na boki, stosowany jest drążek poprzeczny Panharda. W bardziej skomplikowanych rozwiązaniach stosuje się układ dwóch drążków poprzecznych, przymocowanych do specjalnej pionowo mocowanej dźwigni. Układ ten nazywany jest prostowodem Watt’a. W celu zapewnienia stabilizacji nadwozia w stosunku do mostu napędowego stosowane są drążki stabilizatora przechyłu. Mają one kształt rozciągniętej, czasami mocno powyginanej litery U. Mocowane są do ramy w środku za pomocą dwóch gumowych uchwytów. Końce połączone są poprzez łączniki drążków do mostu. Układ ten zapewnia zmniejszenie przechyłów, lecz jednocześnie zmniejsza potrzebny w terenie wykrzyż osi. Rozwiązaniem na to są odpinane łączniki stabilizatora lub rozpinany stabilizator.

Pneumatyka

Obecnie dosyć powszechnie stosowane są rozwiązania, w których jako element resorujący wykorzystuje się miechy pneumatyczne. Mogą one występować zamiennie ze sprężynami lub z nimi współpracować jako element nadbudowany. Najczęściej rozwiązanie to używane jest w dużych, ciężkich pojazdach i oprócz resorowania umożliwia uzyskanie samopoziomowania pojazdu. Może też być wykorzystywane do uzyskania obniżenia lub podwyższenia pojazdu względem poziomu terenu, ułatwiając np. załadunek lub zwiększając prześwit, co ma niebagatelne znaczenie w przypadku pokonywania przeszkód terenowych.

Amortyzatory

W opisanych przypadkach – oprócz układu sprężystego – musi występować układ tłumiący, który składa się z amortyzatorów. W przeszłości były to amortyzatory ramieniowe (dźwigniowe), a obecnie stosowane są wyłącznie teleskopowe. Normą jest wykorzystywanie jednego amortyzatora na koło, natomiast w rozwiązaniach sportowych lub w przypadku bardzo ciężkich mostów ilość amortyzatorów może ulec zwiększeniu do dwóch, sporadycznie do trzech lub więcej (np. w Monster Truckach).

Tuning

Proste i solidne rozwiązania w postaci sztywnych mostów znalazły miejsce w pojazdach terenowych przygotowywanych do rajdów lub wypraw. Obecnie na rynku możemy zakupić gotowe sztywne mosty, pochodzące głównie ze Stanów Zjednoczonych. Do wiodących producentów należy firma Dana, oferująca też rozwiązania dla seryjnych pojazdów. Jednak ze względu na ich wysoką cenę w Polsce są mało popularne. Znakomicie natomiast sprawdzają się używane sztywne mosty pochodzące z Nisana Patrola. Należą one do grupy najmniej zawodnych rozwiązań wśród seryjnych pojazdów. Przy wykorzystaniu używanej solidnej obudowy (pochwy mostu) i zastosowaniu nowych mechanizmów dyferencjałów, półosi i łożyskowania właściwie otrzymujemy nowy produkt w stosunkowo niskiej cenie

Proste i odporne

Zawieszenie zależne typu sztywna oś charakteryzuje się niezwykłą prostotą, odpornością na uszkodzenia i łatwością naprawy. Do wad należy jego ciężar. Mechanizm nie zapewnia też idealnego kontaktu koła z podłożem i ma stosunkowo mały prześwit, zależny w dużej mierze od rozmiaru opon. Aby temu zapobiec, przy kołach stosuje się zwolnice bądź przekładnie główne o zazębieniu hipoidalnym lub nawet dwustopniowe przekładnie główne. Większość wad zawieszenia zależnego udało się usunąć poprzez zastosowanie zawieszenia niezależnego, lecz przy okazji bardzo skomplikowano jego konstrukcję i obniżono wytrzymałość oraz zdolność do przyjmowania i wytrzymywania ekstremalnych przeciążeń. Ale o tym za miesiąc.

[su_note note_color=”#c05447″ text_color=”#ffffff” radius=”8″]W każdym z pojazdów mamy dwa elementy noszące nazwę „zawieszenie”. Są to zawieszenie przednie i tylne. Mogą one być takiego samego lub różnego typu. W zależności od sposobu powiązania ruchów kół między sobą oraz z nadwoziem (ramą), zawieszenie dzielimy na zależne i niezależne.[/su_note]

Autor: Wojciech Buczek, Grzegorz Surowiec
Zdjęcia: archiwum

...a może to też Cię zainteresuje:

Navara R

Koronawirusowy zastój w motoryzacji dotyka także sportów motorowych. Nadmiar wolnego czasu można jednak spożytkować w garażu – taka myśl pojawiła

Czytaj dalej >>