Niezależnie od kierunku przyszłego rozwoju motoryzacji czy wyposażenia pojazdów, większy komfort jazdy można uzyskać wyłącznie dzięki lepszemu zawieszeniu. W tym artykule przyjrzymy się technicznej stronie zjawiska tłumienia drgań, które zapewnia układ zawieszenia.

Jak działa tłumienie drgań?

Aby uchronić konstrukcję pojazdu przed wstrząsami, które powstają podczas jazdy po nierównościach, konieczne jest oddzielenie podwozia od układu jezdnego czy też umieszczenie pomiędzy nimi elementu, który choćby częściowo zneutralizuje drgania.
Warto pamiętać, że sama opona ma właściwości sprężyste i amortyzujące, choć są one pomijane w obliczeniach z uwagi na ich znikomy wpływ na poprawę wygody jazdy i zwrotności.

W jednym z poprzednich artykułów omawialiśmy różnice między podwoziami, więc nie będziemy tutaj zagłębiać się w ich szczegóły konstrukcyjne.

Należy zauważyć, że układ amortyzacji musi reagować błyskawicznie. Musi zadziałać w momencie, gdy koło najedzie na dziurę w asfalcie, w przeciwnym razie sama sprężyna przenosiłaby drgania o stopniowo malejącej amplitudzie na podwozie, które przez jeszcze długi czas ulegałoby drganiom. Nie jest to ani bezpieczne, ani wygodne.

Amortyzator to nic innego jak przetwornik energii. Niweluje on sprężynowanie podwozia, zamieniając energię kinetyczną sprężyny na ciepło. W zdecydowanej większości wykorzystywane jest zjawisko tarcia. Istnieją jednak rozwiązania, w których sama sprężyna pełni funkcję tłumiącą.

Resor składa się ze sprężynowych piór, które dzięki wzajemnemu oddziaływaniu łagodzą wstrząsy przenoszone przez koła. Rozwiązanie to czasami widuje się jeszcze w samochodach ciężarowych, ale w osobowych zastąpione zostało bardziej zaawansowaną technologią.

W lekkich pojazdach osobowych nie stosuje się resorów, gdyż zajmują dużo przestrzeni w porównaniu ze sprężyną. Ze względu na swoją prostotę można jednak nadal zobaczyć resory w przyczepkach samochodowych.

Konstrukcja współczesnych amortyzatorów

Dzisiejsze amortyzatory wykorzystują tzw. tarcie płynne, dzięki któremu łatwo jest regulować intensywność tarcia.

Zaletą amortyzatorów opartych na tarciu płynnym jest nie tylko możliwość niemal dowolnego kształtowania ich charakterystyki, ale również to, że – w przeciwieństwie do tych opartych na tarciu Coulomba – nie są one symetryczne. Dla podwozia znacznie korzystniej jest, gdy wywiera ono mniejszą siłę przy wciskaniu sprężyny niż przy wyciskaniu.

W przeszłości stosowano wiele różnych konstrukcji (napędzane dźwignią tłoki działające równolegle lub z przesunięciem), ale obecnie, poza kilkoma skrajnymi wyjątkami, stosuje się wyłącznie amortyzatory rurowe.

W początkowym okresie produkowano urządzenia teleskopowe o działaniu symetrycznym, w których ruchomy tłok wyciska ciecz przez dławik. Ponieważ objętość cylindra stale zmienia się wraz z ruchem tłoka, nie ma możliwości wypełnienia całego cylindra cieczą – część trzeba zostawić na ściśliwy gaz, czyli powietrze.

Biorąc pod uwagę, że w warunkach drgań tłok gwałtownie porusza ciecz, może ona łatwo spienić się po zmieszaniu z powietrzem, co czyni urządzenie nieskutecznym. Opracowano kilka rozwiązań zapobiegających powstawaniu piany.

W stosunkowo popularnej wersji ciecz jest podzielona na dwie części specjalną przegrodą, która blokuje spienioną ciecz. Innym pomysłem jest zastosowanie zastawek czy też zaworów, dzięki którym nie dochodzi do spienienia. W niektórych z tych rozwiązań powietrze zostaje uwięzione w gumowej uszczelce lub jest oddzielone od płynnego medium za pomocą swobodnie ruchomego tłoka.

Główne warianty amortyzatorów rurowych

Istnieją dwie główne typowe konstrukcje amortyzatorów rurowych: jednorurowe i dwururowe. Zaletą tych z pojedynczą rurą jest to, że płyn może przenosić ciepło do powietrza na większej powierzchni (mniejsza koncentracja ciepła), natomiast podwójna rura jest krótsza i łatwiejsza w montażu.

Metoda przeciwdziałania pienieniu jest taka sama w przypadku obu typów.

Asymetryczne działanie nowoczesnych amortyzatorów zapewnia fakt, że otwory dławiące z zaworami wbudowane w tłok nie są tej samej wielkości: tłok podczas ruchu w dół przepycha płyn przez otwór o przekroju większym niż podczas ruchu w górę.

Aby zapewnić odpowiednią amortyzację nawet przy najmniejszym przesunięciu koła lub podwozia, w amortyzator można wbudować zawór wahadłowy o bardzo małej prędkości przepływu.

Amortyzator czy rozpórka zawieszenia?

Choć oba elementy pełnią bardzo podobne funkcje, warto wskazać na różnice. Amortyzator przyjmuje tylko jedną siłę osiową, natomiast rozpórka musi być w stanie przyjąć siły w kilku kierunkach.

Co ważniejsze, różnią się one także sposobem połączenia: rozpórka jest zawsze nieruchoma na obu końcach, podczas gdy amortyzator ma zwykle pewien stopień swobody.

Przyszłość tłumienia drgań

W ciągu ostatnich dwóch dekad dynamiczny rozwój w dziedzinie amortyzacji w dużym stopniu przełożył się na zmianę konstrukcji samego pojazdu. Siłowniki mogą usztywniać konstrukcję albo niwelować wstrząsy. Parametry te można ręcznie regulować w wielu samochodach klasy premium i sportowych.

Jest to możliwe dzięki samopoziomującym podwoziom, które potrafią przewidzieć warunki drogowe. W zwykłych samochodach są one jednak rzadkością ze względu na bardzo wysoki koszt produkcji.

źródło: en.wikipedia.org, strony producentów