Układy zawieszenia w samochodach osobowych. Najpopularniejsze typy, ich wady i zalety

Zawieszenie to zespół elementów łączących koła z resztą pojazdu. Układ przenosi siły, powstające podczas pracy koła, na nadwozie. Zapewnia stabilność i sterowność samochodu i ma bezpośredni wpływ na komfort we wnętrzu samochodu.
W skład zawieszenia wchodzą:
elementy prowadzące koło - wahacz, drążek poprzeczny, wzdłużny;
elementy resorujące - sprężyna śrubowa, resor piórowy;
elementy tłumiące – amortyzator.

Obecnie stawia się wiele sprzecznych wymagań układom zawieszenia. Samochód musi być komfortowy, ale jednocześnie dobrze się prowadzić przy większych prędkościach.
Zawieszenie musi działać sprawnie, gdy samochód jest w pełni obciążony i kiedy w samochodzie znajduje się tylko kierowca. Musi dobrze sprawować się podczas dynamicznego przyspieszania i dynamicznego hamowania. Musi sprawdzać się w ruchu miejskim, jak i na autostradzie. Jak widać producenci musieli pogodzić wiele sprzecznych wymagań, więc wypracowane ostatecznego rozwiązania, to prawdziwa sztuka kompromisu.

Podstawowy podział według typu zawieszenia, to podział na układy zależne i niezależne.

W układach zależnych koła osi połączone są ze sobą na sztywno mostem. Ruch jednego koła powoduje więc ruch drugiego koła, osadzonego na drugim końcu mostu. Wpływa to negatywnie na trakcję i stabilność samochodu. Rozwiązanie to wymusza na inżynierach pozostawienie odpowiedniej ilości miejsca dla pionowo pracującego układu. Ogranicza to przestrzeń bagażową, a na przedniej osi wymusza podniesienie silnika do góry, co z kolei podnosi środek ciężkości pojazdu. Problemem jest też wysoka masa układu, zwłaszcza kiedy na osi występuje przekładnia. Powoduje to występowanie wzdłużnych drgań kątowych podczas pokonywania poprzecznych nierówności. Zawieszenie zależne ma jednak swoje zalety - prostota, względna bezawaryjność i wysoka trwałość. Zespół wymienionych cech powoduje, że układ ten najczęściej stosowany jest w samochodach terenowych i ciężarowych.

Zawieszenie zależne - resory piórowe

Najpopularniejszym i najprostszym rozwiązaniem konstrukcyjnym w zawieszeniu zależnym jest zastosowanie resorów piórowych, które pełnią rolę elementów resorujących i prowadzących. Mogą one przenosić siły we wszystkich trzech kierunkach, a dodatkowo przenoszą momenty reakcyjne przyspieszania i hamowania. Jest to proste, tanie i trwałe rozwiązanie. Dodatkowo rozwiązanie to dobrze sprawuje się w samochodach ciężarowych, ze względu na podparcie resorem dwóch, odległych punktów podwozia, co pozytywnie wpływa na rozkład obciążeń załadunkowej części samochodu.

Zawieszenie zależne - sprężyny śrubowe, drążki reakcyjne

W przypadku zawieszenia zależnego, rolę elementu resorującego mogą pełnić też sprężyny śrubowe, jednak w takim wariancie muszą one współpracować z drążkami reakcyjnymi, ustalającymi położenie mostu. Takie rozwiązanie nieznacznie podnosi komfort jazdy, jest on większy niż przy zastosowaniu resorów piórowych, jednak komplikuje poprzeczne ustalenie sztywnego mostu. W tym wypadku najczęściej stosuje się pojedynczy drążek Panharda mocowany z jednej strony do nadwozia, a z drugiej do mostu.

[b]Kolumna McPherson'a[/b]

W zawieszeniu niezależnym, koła jednej osi, w wyniku działających na nie sił, poruszają się niezależnie od siebie. Rozwiązanie to wymaga użycia większej ilości elementów konstrukcyjnych w stosunku do zawieszenia zależnego, tj. wahaczy i drążków. Układ nie zajmuje dużo miejsca i nie wymaga podniesienia podłogi samochodu, jednocześnie znacząco poprawia komfort i trakcję pojazdu. Z wyżej wymienionych powodów najczęściej możemy spotkać go w samochodach osobowych.
Najpopularniejszym rozwiązaniem stosowanym w zawieszeniu niezależnym, przednim jest kolumna McPhersona. Składa się ona z umieszczonego współosiowo, wewnątrz sprężyny amortyzatora, który jest jednocześnie elementem prowadzącym, gdzie jego dolna część jest przymocowana do górnego punktu zwrotnicy, stanowiąc jej połączenie z nadwoziem samochodu. Jednocześnie ma on możliwości obrotu wokół własnej osi. Dolna część zwrotnicy jest połączona z wahaczem poprzecznym.
Konstrukcja McPhersona jest lekka, tania w produkcji, zajmuje mało miejsca i umożliwia zastosowanie dużego skoku zawieszenia. Wadą tego rozwiązania jest przenoszenie drgań na karoserię, pochodzących od pokonywanych przez koło nierówności nawierzchni. Dodatkowo, podczas skręcania, co odbywa się przez obrót całej kolumny, nieznacznie zmieniają się kąty pochylenia kół względem podłoża, a także występuje niekorzystne tarcie w gnieździe tłoczyska amortyzatora.

Zawieszenie niezależne, z podwójnym wahaczem poprzecznym

Drugim popularnym typem zawieszenia niezależnego, stosowanym na przedniej i tylnej osi pojazdu, jest zawieszenie wielowahaczowe, które jest kombinacją wahaczy wzdłużnych, poprzecznych, skośnych i drążków. Najczęściej stosuje się dolny wahacz wzdłużny i dwa drążki poprzeczne.
Do dolnego zamocowany jest amortyzator ze sprężyną. Taka kombinacja zapewnia możliwie najmniejsze zmiany kątów zbieżności i pochylenia pod wpływem zmian obciążeń pojazdu i jego ruchu. Rozwiązanie to jest dość drogie w konstrukcji i eksploatacji, dodatkowo charakteryzuje względnie dużą masą nieresorowaną. Jednak pomimo tych wad, zawieszenie wielowahaczowe charakteryzuje się bardzo dobrą trakcją i komfortem w niemal wszystkich warunkach eksploatacji.

Zawieszenie półzależne, z wahaczami sprzężonymi belką

Możemy wyróżnić jeszcze jedną grupę zawieszeń – półzależnych (tylna oś), stanowiących połączenie rozwiązań stosowanych w wymienionych wyżej dwóch, podstawowych grupach.
Najpopularniejszym tego typu rozwiązaniem jest zastosowanie wahaczy wzdłużnych, połączonych belką poprzeczną. Belka zawieszona jest przed osią kół i jest podatna na siły skręcające, wynikające z różnych, jednoczesnych wychyleń obu wahaczy. Stąd potoczna nazwa układu - zawieszenie z belką skrętną. Belka pełni jednocześnie rolę stabilizatora. Alternatywnie, w samochodach klasy średniej stosuje się dodatkowy stabilizator poprowadzony wzdłuż belki. W skład zestawu wchodzą oczywiście amortyzatory i sprężyny przymocowane do wahaczy. Rozwiązanie to jest dość proste, trwałe, zwarte konstrukcyjnie, tanie w produkcji i eksploatacji, a koła oddziałują na siebie tylko w nieznacznym stopniu. Dzięki temu trakcja jest lepsza niż w rozwiązaniach zależnych. Wadą jest względnie słabe resorowanie wstrząsów przenoszonych z nawierzchni drogi, zwłaszcza tych krótkich, poprzecznych. Dodatkowo występują w tym rozwiązaniu niedostatki trakcji, gdy porównamy je do zawieszenia w pełni niezależnego.

Przy zakupie samochodu warto zorientować się w jaki typ zawieszenia jest wyposażony. Zawieszenie niezależne zaoferuje nam najlepszy komfort i trakcję, zawieszenie półzależne bardzo dużą trwałość i prostotę serwisu. W przypadku wyboru samochodu terenowego lub półciężarówki będziemy z dużym prawdopodobieństwem skazani na zawieszenie zależne.

Zobacz także: Kia Picanto w naszym teście