W artykule przyglądamy się nieco historii zawieszeń, sprawdzamy, co jest obecnie w powszechnym użyciu i próbujemy przewidzieć przyszłe trendy.

 Początkowo funkcją podwozia było po prostu połączenie kół z nadwoziem, aby się nie „rozjeżdżały”. Te całkowicie sztywne, pozbawione sprężyn rozwiązania były dobre dla powozów konnych, ale szybko okazały się niebezpieczne dla samochodów osiągających powyżej pewnego zakresu prędkości.

W miarę, jak samochody osobowe stawały się coraz szybsze, coraz trudniejsze stawało się utrzymanie ich w styku z podłożem. W ten sposób narodziło się zawieszenie, a po nim idea tłumienia drgań, co zaowocowało realizacjami różnych pomysłów w praktyce.

Zawieszenie musi spełniać zasadniczo dwa zadania: po pierwsze, koło musi mieć możliwość przemieszczania się względem nadwozia, najlepiej w kierunku pionowym, a po drugie, między kołem a nadwoziem musi zawsze istnieć solidne połączenie. Pierwszy problem rozwiązuje układ kierowniczy, drugi – układ zawieszenia.

Historia zawieszenia pojazdów

Przez długi czas stosowano system zawieszenia, w którym jeden element samochodu rozwiązywał oba problemy. Element ten to półeliptyczna sprężyna resorowa, stosowana w niektórych pojazdach do dziś. W większości nowoczesnych samochodów jednak sterowanie kołami i zawieszenie to dwa oddzielne mechanizmy.

Jeśli na resorze nie ma sztywnej osi, należy umieścić ją w odpowiedniej prowadnicy. Jest na to wiele rozwiązań, jedno z nich przedstawia poniższy obrazek.

W samochodach osobowych, zwłaszcza na rynku europejskim, również zaczęto odchodzić od osi półsztywnych. Niezależne zawieszenie zyskało natychmiastową popularność praktycznie od momentu wprowadzenia na rynek.

W tym przypadku nie ma sztywnego połączenia między prawym i lewym kołem pojazdu, więc poruszają się one niezależnie od siebie.

W tego typu konstrukcji podwozia koła są prowadzone przez wahacze, które mogą być podłużne, poprzeczne lub skośne.

Koło zamontowane na wahaczu wzdłużnym (po lewej stronie) „dobrze się sprawuje”: gdy jest zablokowane, nie ma możliwości zmiany toru jazdy ani kąta nachylenia, co jest możliwe w przypadku pozostałych dwóch systemów.

Zmiana rozstawu kół jest niebezpieczna, ponieważ odsunięcie kół od siebie lub zbliżenie może spowodować poślizg, co oznacza, że tracimy przyczepność, a co za tym idzie kontrolę nad pojazdem.

Zmiany nachylenia kół mogą również spowodować wypadki ze względu na efekt wirowania, który może zakłócić pracę, zwłaszcza kół kierowanych.

Oczywiście dla pozostałych dwóch przypadków również znaleziono rozwiązania.

Jeśli w mechanizm przegubowy wbudujemy poziome drążki o równej długości, to nie występuje przechył kół, ale pojawia się zmiana ich rozstawu. Jeśli górny drążek zostanie wystarczająco skrócony, można wyeliminować zmianę rozstawu kół, ale zmiana nachylenia kół pozostaje znaczna.

W praktyce jednak wybiera się to drugie, kompromisowe rozwiązanie: stosunek drążków ustala się tak, aby oba problemy występowały w niewielkim stopniu. W ten sposób powstały dwa bardzo popularne rozwiązania: zawieszenie z podwójnym wahaczem i zawieszenie typu MacPherson.

Te pierwsze występują zazwyczaj w droższych samochodach, zarówno w osi tylnej, jak i przedniej.

Zaletą zawieszenia MacPherson jest przede wszystkim jego prostota. Wymaga bardzo niewielu części, ponieważ koniec wahacza jest osadzony w teleskopowym drążku, który zapewnia tłumienie drgań i zakończony jest rozpórką. W ten sposób rozwiązano problem wahania toru jazdy i kąta nachylenia kół w ekonomiczny sposób. Ten układ stosuje się zazwyczaj w osi przedniej, w samochodach klasy ekonomicznej i średniej.

Tam, gdzie z przodu jest zawieszenie typu MacPherson, najczęściej znajdziemy opisane wcześniej wzdłużne rozwiązanie półsztywne lub wielowahaczowe.

Termin „wielowahaczowy” nawiązuje do tego, że elementów zawieszenia jest więcej niż potrzeba do sterowania ruchem koła z odpowiednim stopniem swobody. Wystarczy połączyć wahacz zawieszenia z jednym końcem osi za pomocą przegubu kulowego, ale jeśli są dwa przeguby, rzeczywisty punkt obrotu przy obrocie osi może być skonstruowany jako chwilowo wyśrodkowany punkt poza dwoma przegubami.

Takie podwozie słusznie nazywane jest podwoziem typu DGP (dual-gelenk Prinzip – rozwiązanie z podwójnym wahaczem). Jeżeli wahaczy jest więcej niż wymagana liczba, zawieszenie nazywa się wielowahaczowym.

Istnieją również rozwiązania skrajne, stosowane zazwyczaj w sportach wyczynowych, W samochodach Formuły 1 waga jest bardzo ważnym czynnikiem i nie ma zbyt wiele miejsca na montaż zawieszenia, dlatego tradycyjne sprężyny śrubowe zostały zastąpione sprężynami skrętnymi.

Sprężyna skrętna nie kurczy się i nie rozpręża wzdłużnie, ale gromadzi energię poprzez skręcanie wzdłuż swojej osi.

Jest to rozwiązanie często stosowane przez przemysł wojskowy w pojazdach gąsienicowych, ale spotyka się je również niekiedy w samochodach osobowych – np. w samochodzie Alfa Romeo Alfetta.

Rozwój samochodowych zawieszeń – czego możemy się spodziewać w przyszłości?

Zawieszenie to obszar, który nie ewoluował w znacznym stopniu w ciągu ostatnich dekad. Do napędu kół nadal wykorzystujemy mechaniczną przekładnię, a układy zawieszenia zajmują mniej więcej tyle samo miejsca, co kiedyś.

Coraz szersze zastosowanie inteligentnych systemów w samochodach osobowych wyraźnie skłania producentów do koncepcji tzw. zawieszenia aktywnego.

Idea polega na tym, aby przy pomocy czujników w samochodzie monitorować nawierzchnię drogi przed kołami, dostosowując odpowiednio ustawienia zawieszenia.

Pomysł nie jest nowy, bowiem już w 1992 r. zespół Formul 1 Williams wprowadził bardzo skuteczny system tego rodzaju, jednak w samochodach osobowych rozwiązanie to okazało się zbyt drogie, aby mogło być stosowane powszechnie (z wyjątkiem aut luksusowych).