Układy zawieszenia samochodowego: Amortyzatory, zawieszenie pneumatyczne i analiza kluczowych komponentów

Układy zawieszenia samochodowego: Amortyzatory, zawieszenie pneumatyczne i analiza kluczowych komponentów

   Układy zawieszenia pojazdów stanowią serce bezpieczeństwa, komfortu i manewrowości pojazdu, a amortyzatory, zawieszenie pneumatyczne i powiązane komponenty odgrywają istotną rolę. Zrozumienie, jak działają i co robią, ma dalekosiężne znaczenie dla zapewnienia osiągów pojazdu i wrażeń z jazdy.

Amortyzatory: Strażnicy płynnej jazdy

   Amortyzator jest najpowszechniejszym i niezbędnym elementem układu zawieszenia. Jego główną funkcją jest tłumienie drgań sprężyn. Gdy pojazd porusza się po nierównych nawierzchniach, koła podskakują w górę i w dół, a sprężyny ściskają się i rozciągają. Bez amortyzatorów sprężyny będą nadal oscylować, powodując kołysanie nadwozia i utratę stabilności, a nawet utratę kontroli. Amortyzatory, szeroko stosowane w samochodach, mają na celu przyspieszenie tłumienia drgań w ramie i nadwoziu w celu poprawy płynności jazdy samochodu.

Zasada działania:

   Większość amortyzatorów to amortyzatory hydrauliczne. Zazwyczaj składają się z tłoka, oleju i zaworów wewnątrz. Gdy koło porusza się w górę i w dół, tłok porusza się wewnątrz cylindra, przepychając olej przez małe otwory i zawory. Ze względu na lepkość oleju i opór otworów, ruch tłoka jest utrudniony, przekształcając w ten sposób energię wibracji w ciepło i wypromieniowując je, skutecznie tłumiąc nadmierne oscylacje sprężyny. Zgodnie z wewnętrzną strukturą i sposobem kontrolowania przepływu oleju, amortyzator można podzielić na różne typy, takie jak pojedynczy i podwójny cylinder, hybryda olejowo-gazowa.

Szeroko stosowany w samochodowych układach zawieszenia jest amortyzator nabojowy, amortyzator w skoku kompresji i rozciągania może odgrywać rolę w amortyzacji, dlatego nazywany jest również amortyzatorem dwukierunkowego działania. Amortyzatory cylindryczne można podzielić na amortyzatory jedno- i dwucylindrowe, a także na nowy typ amortyzatora, który obejmuje amortyzatory pneumatyczne i amortyzatory z regulacją oporu.

Typ jednocylindrowy

   W porównaniu z typem dwucylindrowym, konstrukcja amortyzatora jednocylindrowego jest prosta, redukując zestaw system zaworów . Jest wyposażony w pływający tłok w dolnej części cylindra (tak zwany pływający, czyli bez pręta tłoczyska do kontrolowania jego ruchu), w pływającym tłoku poniżej tworząc zamkniętą komorę gazową, wypełnioną azotem pod wysokim ciśnieniem. Powyżej wspomniano, że w wyniku wchodzenia i wychodzenia pręta tłoczyska z oleju spowodowane zmianami wysokości poziomu cieczy poprzez pływający tłok pływający, aby automatycznie się do niego dostosować. Oprócz dwóch wyżej wymienionych typów amortyzatorów, istnieje również amortyzator z regulacją oporu. Można go obsługiwać zewnętrznie, aby zmienić rozmiar otworu przepustnicy. Ostatnie samochody mają elektronicznie sterowane amortyzatory jako wyposażenie standardowe, które wykrywają stan jazdy za pomocą czujników i obliczają optymalną siłę tłumienia za pomocą komputera, dzięki czemu mechanizm regulacji siły tłumienia na amortyzatorze działa automatycznie.

Typ dwucylindrowy

   Oznacza to, że amortyzator ma dwie lufy, jedną wewnątrz i jedną na zewnątrz, a tłok porusza się w wewnętrznej lufie. Ze względu na wchodzenie i wycofywanie pręta tłoczyska, objętość oleju w wewnętrznej lufie zwiększa się i kurczy, dlatego konieczne jest utrzymanie równowagi oleju w wewnętrznej lufie poprzez wymianę go z zewnętrzną lufą. Dlatego w amortyzatorze dwucylindrowym powinny znajdować się cztery zawory, tj. oprócz dwóch zaworów dławiących na tłoku wspomnianych powyżej, znajdują się również zawory obiegowe i kompensacyjne zainstalowane między cylindrami wewnętrznymi i zewnętrznymi w celu uzupełnienia funkcji wymiany.

Hydrauliczny

   Amortyzatory hydrauliczne są szeroko stosowane w samochodowych układach zawieszenia. Zasada polega na tym, że gdy rama i oś wykonują ruch względny posuwisto-zwrotny, a tłok w cylindrze amortyzatora wykonuje ruch posuwisto-zwrotny, płyn w obudowie amortyzatora będzie wielokrotnie z wewnętrznej wnęki przez jakiś wąski otwór do innej wnęki. W tym czasie tarcie między cieczą a ścianą wewnętrzną oraz tarcie wewnętrzne cząsteczek cieczy spowodują siłę tłumienia wibracji.

Pneumatyczny

   Amortyzator pneumatyczny to nowy typ amortyzatora opracowany od lat 60. Jego konstrukcja charakteryzuje się pływającym tłokiem w dolnej części cylindra oraz zamkniętą komorą gazową utworzoną na jednym końcu pływającego tłoka i cylindra, która jest wypełniona azotem pod wysokim ciśnieniem. W pływającym tłoku zamontowana jest uszczelka O-ring o dużym przekroju, która całkowicie oddziela olej i gaz. Tłok roboczy jest wyposażony w zawór kompresji i zawór rozprężania, które zmieniają powierzchnię przekroju kanału wraz z wielkością jego prędkości ruchu. Gdy koło podskakuje w górę i w dół, tłok roboczy amortyzatora wykonuje ruch posuwisto-zwrotny w oleju, tak że tłok roboczy górnej komory i dolnej komory różnicy ciśnienia oleju między ciśnieniem oleju jest wypychany z zaworu kompresji i zaworu rozprężania i przepływa tam i z powrotem. Ponieważ zawór wytwarza większą siłę tłumienia na olej pod ciśnieniem, tłumienie wibracji.

Zastosowanie produktu: Aby przyspieszyć tłumienie wibracji ramy i nadwozia w celu poprawy komfortu samochodu podczas jazdy, amortyzatory są instalowane wewnątrz układu zawieszenia większości samochodów.

Układ amortyzatorów samochodu składa się ze sprężyn i amortyzatorów. Amortyzatory nie służą do podtrzymywania ciężaru nadwozia, ale do tłumienia odbicia sprężyny i pochłaniania energii uderzenia drogowego. Sprężyna działa jako amortyzator, zamieniając „uderzenie o dużej energii” w „wielokrotne uderzenie o małej energii”, podczas gdy amortyzator stopniowo redukuje „wielokrotne uderzenie o małej energii”. Celem amortyzatorów jest tłumienie podskakiwania, które występuje, gdy samochód porusza się w złych warunkach drogowych. Bez amortyzatorów nie można kontrolować odbicia sprężyn, a samochód będzie mocno podskakiwał, gdy napotka nierówne nawierzchnie, a także straci przyczepność i trakcję opon podczas pokonywania zakrętów z powodu wibracji sprężyn w górę i w dół.

Znaczenie:

Poprawia komfort jazdy: Redukuje nierówności i zapewnia płynną i komfortową jazdę.

Poprawia stabilność prowadzenia: Utrzymuje stały kontakt między oponą a nawierzchnią drogi, poprawiając przyczepność i reakcję układu kierowniczego.

Przedłuża żywotność opon: Redukuje nienormalne zużycie opon spowodowane podskakiwaniem.

Zapewnia bezpieczeństwo jazdy: Unika utraty kontroli z powodu nadmiernych wibracji przy dużych prędkościach lub podczas nagłego hamowania.

Zawieszenie pneumatyczne: Inteligentny, regulowany komfort

   Zawieszenie pneumatyczne to bardziej zaawansowany układ zawieszenia, który wykorzystuje sprężyny pneumatyczne zamiast tradycyjnych sprężyn śrubowych lub sprężyn płytowych. Wykorzystując sprężarkę powietrza, zbiornik powietrza, jednostkę sterującą i szereg czujników, system zawieszenia pneumatycznego jest w stanie regulować wysokość nadwozia i sztywność zawieszenia w czasie rzeczywistym.

Jak to działa:

     Sercem układu zawieszenia pneumatycznego jest sprężyna pneumatyczna, która jest uszczelnionym gumowym workiem wypełnionym sprężonym powietrzem. Zwiększając lub zmniejszając ilość powietrza w poduszce powietrznej, można zmienić sztywność (twardość) sprężyny i wysokość pojazdu.

Regulacja wysokości: Gdy pojazd wymaga podniesienia, sprężarka powietrza pompuje powietrze do poduszki powietrznej; gdy trzeba go obniżyć, powietrze jest wypuszczane z poduszki powietrznej. Pozwala to pojazdowi dostosować się do różnych warunków drogowych (np. podniesiony podczas jazdy po nierównościach, obniżony przy dużych prędkościach w celu zmniejszenia oporu powietrza).

Regulacja sztywności: Zmieniając ciśnienie powietrza w poduszkach powietrznych, można regulować sztywność zawieszenia. W trybie Komfort niższe ciśnienie powietrza skutkuje bardziej miękkim zawieszeniem; w trybie Sport wyższe ciśnienie powietrza skutkuje sztywniejszym zawieszeniem.

Automatyczne wyważanie: Czujniki monitorują położenie nadwozia i obciążenia w czasie rzeczywistym, a jednostka sterująca automatycznie reguluje ciśnienie poszczególnych sprężyn pneumatycznych zgodnie z danymi, aby utrzymać poziom nadwozia.

Znaczenie:

Doskonały komfort jazdy: Skutecznie pochłania uderzenia drogowe, zapewniając jazdę „latającym dywanem”.

Silna adaptacja: Wysokość nadwozia oraz sztywność i miękkość zawieszenia można regulować automatycznie lub ręcznie w zależności od warunków drogowych, prędkości pojazdu i obciążenia, poprawiając przejezdność i stabilność.

Ulepszona nośność: Przy dużych obciążeniach zawieszenie pneumatyczne może lepiej podtrzymywać nadwozie i utrzymywać położenie pojazdu.

Lepsza wydajność NVH: Pomaga zmniejszyć hałas, wibracje i płynność pojazdu.

Kluczowe komponenty układów zawieszenia

Oprócz amortyzatorów i sprężyn pneumatycznych, kompletny układ zawieszenia składa się z szeregu ważnych komponentów, które współpracują ze sobą, aby zapewnić sprawne działanie układu zawieszenia:

Wahacz: Łączy koło z ramą i jest kluczowym elementem w przenoszeniu momentu obrotowego i pozycjonowaniu koła w ruchu.

Sworzeń kulowy: Łączy wahacz z zwrotnicą i pozwala kołu swobodnie obracać się w różnych kierunkach.

Tuleje: Zazwyczaj wykonane z gumy lub poliuretanu, są montowane między elementami łączącymi, aby pochłaniać wibracje, redukować hałas i umożliwiać pewien stopień ruchu.

Stabilizator/drążek stabilizatora: Łączy lewe i prawe koło, aby ograniczyć przechyły nadwozia podczas pokonywania zakrętów, poprawiając stabilność i prowadzenie.

Zwrotnica: Łączy koła, łożyska, hamulce i elementy zawieszenia i jest kluczowym elementem w kierowaniu kołami i przenoszeniu obciążenia.

Sprężyna śrubowa: Tradycyjny element sprężysty stosowany w połączeniu z amortyzatorami w celu podtrzymania ciężaru nadwozia i pochłaniania uderzeń drogowych.

Podsumowanie

    Amortyzatory, zawieszenie pneumatyczne i powiązane komponenty razem stanowią „kości i mięśnie” samochodu, a ich zasada działania i rola bezpośrednio wpływają na jakość jazdy, bezpieczeństwo i niezawodność pojazdu. Wraz z ciągłym rozwojem technologii motoryzacyjnej, układy zawieszenia stają się coraz bardziej inteligentne i wszechstronne, aby sprostać rosnącym wymaganiom konsumentów dotyczącym lepszych wrażeń z jazdy. Zrozumienie tych podstawowych technologii pomoże konsumentom lepiej wybierać i konserwować swoje samochody oraz cieszyć się bezpieczniejszą i bardziej komfortową podróżą.