Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny

im. Kazimierza Pułaskiego w Radomiu

Wydział Mechaniczny

Instytut Eksploatacji Pojazdów i Maszyn

Budowa samochodów i teoria ruchu

INSTRUKCJA DO ĆWICZENIA

Zawieszenia samochodów.

2

Spis treści

1. Zawieszenia, wymogi i zadania im stawiane .................................................. 3

3. Budowa współczesnych zawieszeń ...................................................................... 3

3.1.2. Elementy sprężyste ....................................................................................... 4

4. Klasyfikacja zawieszeń ........................................................................................ 9

4.1. Zawieszenie zależne ......................................................................................... 10

4.2. Zawieszenie niezależne z podwójnym wahaczem ........................................... 11

4.3. Zawieszenie przednie niezależne typu McPherson .......................................... 12

4.4. Zawieszenie tylne niezależne z wahaczami skośnymi ..................................... 13

4.5. Zawieszenie tylne z wahaczami wzdłużnymi .................................................. 13

4.6. Tylne zawieszenie wielodrążkowe ................................................................... 14

4.7. Zawieszenie półzależne .................................................................................... 15

5. Wytyczne do sprawozdania ............................................................................... 16

3

1. Zawieszenia, wymogi i zadania im stawiane

Zawieszeniem nazywamy układ elementów łączących konstrukcję nośną (ramę lub

nadwozie samonośne) z kołami pojazdu, a służący do przenoszenia sił składowych

z poszczególnych kół, czyli:

odpowiedniej części ciężaru pojazdu,

reakcji kół na nierówności jezdni,

sił napędowych i hamujących,

poprzecznych sił bezwładności występujących podczas pokonywania zakrętów.

Poważne zadanie jakie ma do spełnienia w samochodzie zawieszenie oraz jego wpływ

na bezpieczeństwo jazdy sprawia, że ocena stanu technicznego zawieszenia ma duże

znaczenie dla właściwej eksploatacji samochodu.

Jednocześnie zwiększają się wymagania dotyczące komfortu jazdy i jakości wykonania

zawieszeń. Szczególne wymogi konstrukcyjne dotyczą ruchomych połączeń wahaczy, które

powinny się cechować właściwościami dość trudnymi do pogodzenia, czyli:

elastycznością zapobiegającą przenoszeniu z kół na nadwozie sił o charakterze

udarowym;

sztywnością sprzyjającą zachowaniu stałego położenia osi obrotu, co jest bardzo

istotne dla prawidłowego i niezmiennego ustawienia kół względem osi symetrii

pojazdu i nawierzchni drogi;

odpornością na zużycie cierne lub zmęczeniowe;

możliwością długotrwałej pracy bez żadnych zabiegów obsługowych

i regulacyjnych.

Nieprawidłowe działanie zawieszenia może spowodować przedwczesne zużycie

ogumienia, przegubów w zawieszeniu i układzie kierowniczym, łożysk kół oraz elementów

mocujących nadwozie a także wydłużenia drogi hamowania.

2. Budowa współczesnych zawieszeń

W każdym zawieszeniu możemy wyróżnić:

elementy sprężyste;

elementy prowadzące i łączące;

elementy tłumiące.

4

Rys.2.1. Zawieszenie półzależne z belką skrętną: 1 – sprężyny, 2 – amortyzator, 3 – wahacz wleczony

podłużny (element prowadzący koło)

2.1.2. Elementy sprężyste

Elementami sprężystymi współczesnych zawieszeń pojazdów drogowych mogą być:

resory piórowe (sprężyny płaskie) (a),

sprężyny zwijane (b),

drążki skrętne (c),

sprężyny gumowe lub plastikowe,

5

sprężyny pneumatyczne

Elementy sprężyste

Resory piórowe półeliptyczne wykonywane są w postaci jednego płaskownika lub

pakietu płaskowników ze stali sprężynowej, nazywanych piórami, związanych w całość śrubą

ustalającą i opaskami. W pojazdach sytuowane są one poprzecznie lub wzdłużnie.

Środek resoru wzdłużnego połączony jest ze sztywną osią lub mostem napędowym za

pośrednictwem strzemion. Jeśli jeden koniec resoru (wykonany w kształcie ucha) łączy się

z ramą lub nadwoziem przez sztywny sworzeń, na drugim końcu konieczny jest przegubowy

wieszak lub tzw. ślizgacz. Zapewniają one możliwość poziomego, wzdłużnego

przemieszczania się swobodnego końca resoru podczas pionowych ruchów zawieszenia.

Resory wzdłużne przenoszą bardzo elastycznie siły pionowe, ze znacznie mniejszą

elastycznością siły poziome wzdłużne (podczas pracy napędu i hamowania) i z minimalną

elastycznością - poprzeczne (w trakcie jazdy na zakrętach i po niesymetrycznych

nierównościach nawierzchni). Jednak nawet ta minimalna ich elastyczność poprzeczna

stanowi poważną wadę tego rodzaju konstrukcji, ponieważ zakłóca stabilność ruchu

6

i powoduje przyspieszone zużycie niesymetrycznie obciążanych przegubowych połączeń

zawieszenia, łożyskowanych zazwyczaj w tulejach gumowych lub metalowo-gumowych.

Sprężyny śrubowe to elementy sprężyste, powstałe w wyniku zwinięcia pręta ze stali

sprężynowej wokół formy o kształcie walca, stożka lub beczki. Mogą one mieć

charakterystykę:

liniową - jeżeli stosunek przyrostu obciążenia do ugięcia sprężyny jest wielkością

stałą (sprężyny cylindryczne o stałym przekroju pręta i stałym skoku zwojów);

progresywną (lub degresywną) - jeżeli w miarę wzrostu obciążenia maleją (rosną)

strzałki ugięcia, a więc rośnie (maleje) sztywność sprężyny (sprężyny o kształcie

beczkowym lub stożkowym, ze zmiennym przekrojem pręta lub skokiem zwojów

albo z elementami usztywniającymi, działającymi w maksymalnym zakresie

obciążeń).

Drążki skrętne to pręty, rury lub pakiety płaskowników ze stali sprężynowej, sztywno

zamocowane jednym końcem w ramie lub nadwoziu pojazdu. Drugi koniec zakończony jest

poprzecznym ramieniem połączonym pośrednio lub (rzadziej) bezpośrednio z łożyskowaniem

koła.

Drążki skrętne stosowane jako główny element zawieszenia w samochodach

i przyczepach mogą być sytuowane poprzecznie lub wzdłużnie w stosunku do osi symetrii

pojazdu. W przenoszeniu sił zachowują się wówczas podobnie jak resory wzdłużne, z tą tylko

różnicą, że ich podatność na siły poprzeczne jest stosunkowo większa.

Szczególną odmianą drążków skrętnych stosowaną w lekkich samochodach

i przyczepach są stabilizatory łączące wahacze kół jednej osi i zamocowane do nadwozia lub

ramy za pośrednictwem tulejek gumowych. Ich skręcenie jest proporcjonalne do różnicy

ugięć obu wahaczy. Dzięki temu sprężysta reakcja stabilizatora ogranicza boczne przechyły

nadwozia podczas pokonywania zakrętów i zmniejsza kołysanie przy jeździe po

nierównościach.

Sprężyste elementy gumowe pełnią w zawieszeniach samochodowych zazwyczaj

funkcje pomocnicze, np. współpracują z resorami piórowymi lub ze sprężynami śrubowymi

w charakterze odbojników bądź sprężyn dodatkowych, wspomagających sprężyny główne

przy maksymalnych obciążeniach.

Pneumatyczne elementy sprężyste zastępują coraz częściej klasyczne elementy

stalowe, zwłaszcza w zawieszeniach dużych pojazdów ciężarowych i autobusów. Mają one

7

przeważnie postać gumowych mieszków lub metalowych cylindrów z tłokami, wypełnionych

sprężonym powietrzem.

Elementy prowadzące i łączące

Resory piórowe wzdłużne, drążki reakcyjne, niektóre konstrukcje resorów metalowo-

gumowych i pneumatycznych elementów sprężystych nadają się do samodzielnej pracy

w charakterze zawieszeń kół. Pozostałe rodzaje zawieszeń i ich elementów sprężystych

wymagają zawsze stosowania dodatkowych łączników, ponieważ nie mogą przenosić sił

poprzecznych i skośnych względem swej pionowej osi symetrii.

Najbardziej rozpowszechnionymi łącznikami zawieszeń są wahacze, czyli dźwignie

zamocowane przegubowo, umożliwiające przemieszczanie się kół w płaszczyźnie pionowej

i przenoszące zarazem siły poziome.

Zależnie od usytuowania osi ich obrotu wahacze dzielimy na:

wzdłużne (wleczone lub pchane) - o osi obrotu prostopadłej do podłużnej osi

symetrii pojazdu;

poprzeczne - o osi obrotu równoległej do podłużnej osi symetrii pojazdu;

skośne - z osią obrotu o położeniu pośrednim między poprzecznym a wzdłużnym.

Przez odpowiednią konstrukcję zawieszeń wahaczowych można w znacznym stopniu

ograniczyć takie niekorzystne zjawiska, jak:

nadmierne odciążanie kół tylnych podczas hamowania,

boczny poślizg kół i nadmierne przechyły pojazdu na ostrych zakrętach,

zmienność geometrii ustawienia kół (zbieżność, kąt pochylenia i kąt wyprzedzenia

sworznia zwrotnicy) pod wpływem zmian obciążenia statycznego i dynamicznego.

Drążki reakcyjne to rodzaj łączników ustalających położenie osi lub kół względem

nadwozia w zawieszeniach ze sprężynami śrubowymi albo resorami gumowo-

pneumatycznymi. Przenoszą one reakcje (stąd ich nazwa) zawieszeń na siły:

wzdłużne - występujące przy przyśpieszeniu lub hamowaniu pojazdu,

poprzeczne (tzw. drążki Panharda) - podczas jazdy na łukach lub nierównościach

drogi,

skrętne – przeciw działają momentowi obrotowemu.

8

Drążki reakcyjne mają postać prętów zakończonych przegubami służącymi do ich

łączenia jedną stroną z nadwoziem lub ramą pojazdu, drugą zaś z ruchomymi elementami

zawieszeń.

Elementy tłumiące

Amortyzator służy w równym stopniu bezpieczeństwu

jazdy, jak i komfortowi. Ma on za zadanie przeciwdziałać

pionowym drganiom kół, czyli zapewniać dobre trzymanie się

drogi, oraz ograniczać drgania nadwozia.

Ważne jest aby amortyzator znajdował się w miejscu

największego sprężenia drgań, był dobrze chłodzony oraz był

zabezpieczony przed mechanicznymi uszkodzeniami. Powinien

być dobierany w zależności od rodzaju zawieszenia, sztywności,

częstości drgań, obciążenia koła oraz wielkości mas

nieresorowanych do masy nadwozia przypadającej na zawieszenie.

Obecnie zasadniczo stosowane są amortyzatory teleskopowe,

a zwłaszcza teleskopowe ze sprężyną śrubową tzw. McPherson. Są

to amortyzatory hydrauliczne, hyhrauliczno - pneumatyczne jedno

lub dwustronnego działania.

3. Klasyfikacja zawieszeń

z osią sztywną

z osią De Dion

Zależne

podwójne wahacze poprzeczne

zawieszenie typu McPherson

wielodrążkowe

Oś przednia

z wahaczami skośnymi

z wahaczami wzdłużnymi

z wahaczami poprzecznymi

wielodrążkowe

Oś tylna

Niezależne

zawieszenie z belką skrętną

Oś tylna

Półzależne

Zawieszenia

3.1. Zawieszenie zależne

Rys.3.1. Zawieszenie zależne: a) z resorami b) z wahaczami wzdłużnymi i drążkiem Panharda

Rys.3.2. Zawieszenie De Dion: 1 – wahacz skośny, 2 – poprzecznica nośna, 3 – rura oporowa

(reakcyjna), 4 – hamulec tarczowy, 5 – kołnierz pędny piasty koła, 6 – wzdłużny górny drążek

reakcyjny, 7 – półoś wahliwa, 8 – drążek Panharda, 9 – obudowa przekładni głównej, 10 – rura

(belka) osi tylnej

11

3.2. Zawieszenie niezależne z podwójnym wahaczem

Rys.3.3. Zawieszenie niezależne z dwoma wahaczami poprzecznymi: 1 – górny wahacz, 2 – dolny

wahacz, 3 – sprężyna, 4 – amortyzator, 5 – stabilizator

Rys.3.4. Niezależne zawieszenie nienapędzanych kół przednich z podwójnym wahaczem

12

3.3. Zawieszenie przednie niezależne typu McPherson

Rys.3.5. Przednie niezależne zawieszenie typu McPherson (Toyota Avensis)

Rys.3.6. Widok od tyłu lewej strony przedniego zawieszenia typu McPherson samochodu Opel Omega

(1999) o ujemnym promieniu zataczania i wahliwym stabilizatorem 1 – pokrywa obudowy

kolumny, 2 – trzon tłoka amortyzatora, 3 – dolny talerz sprężyny, 4 – uchwyt, 5 – cięgło

stabilizatora, 6 – rama pomocnicza, 7 – środkowa część stabilizatora, 8 – poduszka zawieszenia

silnika, 9 – górny talerz oporowy sprężyny, 10 – -elastyczne gniazdo, 11 – dodatkowy element

sprężysty z elastomeru, 12 – -osłona, 13 – jarzmo, 14 – dwurzędowe skośne łożysko kulkowe,

15 – śruba

13

3.4. Zawieszenie tylne niezależne z wahaczami skośnymi

Rys.3.7. Zawieszenie niezależne pojedynczym wahaczem skośnym

3.5. Zawieszenie tylne z wahaczami wzdłużnymi

Rys.3.8. Zawieszenie z wahaczami wzdłużnymi: 1 – wahacz wadłużny, 2 – drążek skrętny, 3 – uchwyt

amortyzatora

14

Rys.3.9. Zawieszenie z wahaczami wzdłużnymi samochodu Mercedes-Benz klasy A

3.6. Tylne zawieszenie wielodrążkowe

Rys.3.10. Zawieszenie wielodrążkowe samochodu Volvo S-40

15

Rys.3.11. Wielodrążkowe zawieszenie tylne samochodu BMW serii 5: 1 – rama pomocnicza, 2 – łączniki

gumowe, 3 – mocowanie przekładni głównej do ramy pomocniczej 4 – przekładnia główna,

5 – trapezoidalny wahacz, 6 – łączniki łączące z wahaczami, 7 – drążek poprzeczny, 8 – drążek

prowadzący, 9 – łącznik 10 – przegub 11 – wspornik koła

3.7. Zawieszenie półzależne

Rys.3.12. Zawieszenie półzależne z belką skrętną S – stabilizator przechyłów poprtzecznych nadwozia

16

4. Wytyczne do sprawozdania

Uniwersytet Technologiczno-Humanistyczny

im. K. Pułaskiego w Radomiu

IEPiM INSTYTUT EKSPLOATACJI POJAZDÓW I MASZYN

LABORATORIUM (z przedmiotu) BUDOWA SAMOCHODÓW I TEORIA RUCHU

Ćwiczenie nr (wg harmonogramu)

Temat ćwiczenia: .....................................................................................................................

Data wykonania ćwiczenia ................ Prowadzący ....................................

Wydział MECHANICZNY Kierunek LOGISTYKA

Rok akademicki ......................Semestr .............. Grupa ........... Wykonawcy ćwiczenia OCENY (uwagi Prowadzącego)

sprawdziany sprawozdanie końcowa

1. Nazwisko Imię

2. .................................................

3. .................................................

.................

.................

.................

.................

.................

.................

................

................

.................

Sprawozdanie powinno zawierać:

1. Cel ćwiczenia

2. Przebieg ćwiczenia

Zadania do wykonania podczas ćwiczenia laboratoryjnego:

1. Opisać budowę wskazanego zawieszenia samochodowego na podstawie stanowiska

dydaktycznego oraz wskazać wymienione elementy zabudowane na pojeździe.

2. Opisać i naszkicować po jednym rozwiązaniu konstrukcyjnym stosowanym w

zawieszeniu niezależnym kół osi przedniej i kół osi tylnej.

3. Opisać budowę i zasadę działania amortyzatorów stosowanych w zawieszenia

samochodów.

3. Wnioski