Mehanizmi za vođenje točkova – Zavisno oslanjanje

Zavisno oslanjanje
Zadatak mehanizma za vođenje točkova je obezbeđivanje njihovog što povoljnijeg relativnog kretanja u odnosu na karoseriju ili ram vozila
 Mehanizam za vođenje točkova takođe ima zadatak da prenese na ram ili karoseriju vozila horizontalne reaktivne sile i njihove momente. Međutim, najvažniji zadatak mehanizma za vođenje točkova je da odredi kinematiku (pomeranje) točkova. Prema vrsti, mehanizmi za vođenje točkova se dele na: zavisne, nezavisne i poluzavisne sisteme. U ovom izdanju će biti opisani zavisni sistemi oslanjanja. Na slici 1 je šematski prikazan međusobni uticaj točkova iste osovine pri prelasku preko nerav- nine sa jednim točkom.
Zavisni sistemi su vezani za pojam krute osovine koja može biti pogonska ili ne pogonska. Kod ovog sistema kruta veza povezuje levi i desni točak, a pomeranje jednog točka je zavisno od pomeranja drugog točka iste osovine. Krute osovine vode poreklo od konjskih zaprega. U današnje vreme, krute osovine se koriste relativno retko i mogu se sresti na nekim putničkim vozilima i SUV vozilima koja su namenjena za ozbiljniju terensku upotrebu (npr. Jeep Rubicon iz 2007. godine). Krute pogonske osovine na zadnjim točkovima su češće rešenje i uglavnom se koriste na težim vozilima kod kojih komfor nije u prvom planu. Neke od mana krutih osovina su:
– uzajamni uticaj točkova iste osovine (slika 1)
– potreban prostor iznad osovine za hod oslanjanja, ukoliko je hod oslanjanja dug putnički ili tovarni deo se mora dodatno žrtvovati zbog smeštanja sistema oslanjanja
– velika neogibljena masa, naročito ako je diferencijal u kućištu osovine
– vertikalno opterećenje se menja prilikom ubrzanja
– nemogućnost podešavanja geometrije
 Neke od prednosti krutih osovina su:
– jednostavnost, ekonomičnost, integracija zadnjeg diferencijala u kućište osovine (poluvratila bez zglobova)
– sistem je male visine
– moguća su velika pomeranja osovina (terenska upotreba)
– ne menja se trag točkova, uvlačenje točkova i nagib točkova prilikom istovremenog jednoobraznog vertikalnog pomeranja oba točka iste osovine što omogućava malo habanje pneumatika i sigurno držanje pravca
– ne menja se nagib točkova prilikom skretanja pa je omogućeno ravnomernije prenošenje bočne sile pomoću oba pneumatika iste osovine
U poređenju sa krutom pogonskom osovinom, kruta osovina na nepogonskim točkovima poseduje manju neogibljenu masu jer nema diferencijal i poluvratila. Neogibljena masa na nepogonskim točkovima se može dodatno smanjiti korišćenjem tanjeg materijala za gredu koja povezuje točkove. Diferencijal kod pogonske krute osovine može biti integrisan u kućište osovine ili može biti montiran na karoseriju vozila i tako odvo- jen od osovine. Prvo rešenje je primerenije teškim vozilima, a drugo, koje omogućava značajno smanjenje neogibljene mase se naziva i De Dionova osovina, i uglavnom se koristi na putničkim vozilima.
De Dionova kruta pogonska osovina 
Tokom 30-ih godina prošlog veka francuski proizvođač automobila De Dion je pronašao način da smanji neogibljenu masu tako što je pogonske elemente zadnje osovine fiksirao za karoseriju umesto na samu osovinu. Ovaj tip krute pogonske osovine je dugo korišćen kod sportskih vozila, ali je napušten zbog masovnog korišćenja nezavisnih sistema oslanjanja. Tokom razvoja Mercedesovog modela Smart tokom 1996. konstruktori su tražili rešenje za kompaktno smeštanje pogonskog sklopa nad zadnje točkove. Rešenje je nađeno vezi oblika slova U koji povezuje dva točka. De Dionova osovina je prikazana na slici 2.
Zavisno oslanjanje

Slika 2. De Dionova osovina

Krute osovine sa uzdužnim lisnatim gibnjevima
Kod većine sistema krutog oslanjanja se koriste uzdužni lisnati gibnjevi. U zavisnosti od konstrukcije oni mogu da obezbede delimičnu ili potpunu kontrolu osovine. Često se koriste i dodatne spone da bi se ograničile bočne ili uzdužne sile koje deluju na osovinu. Lisnati gibnjevi nude nekoliko prednosti, između ostalih malu visinu sklopa, zauzimaju malo prostora i stvaraju mala opterećenja na tačkama gde se gibnjevi vezuju za karoseriju jer su mesta veze na prilično velikoj međusobnoj udaljenosti.Lisnati gibnjevi takođe imaju i nekoliko mana, kao što su velika masa, trenje, tendencija da se uvijaju (prilikom ubrzanja ili kočenja lisnate opruge dobijaju oblik slova S), poskakivanje točkova prilikom promene opterećenja (slika 3). Zbog svih nabrojanih mana lisnati gibnjevi ne mogu da obezbede komfor koji se zahteva kod današnjih putničkih vozila.

Zavisno oslanjanje

Slika 3. Mane krute osovine sa lisnatim gibnjevima

  • Hotchkissova osovina (slika 4) je dobro poznati tip zadnje pogonske osovine koja poseduje eliptične lisnate gibnjeve, i danas se koristi na mnogim SUV vozilima i lakim teretnim vozilima. Ovo rešenje nema nikakvih dodatnih veza na oslanjanju. Bočna i uzdužna pomeranja točkova se kontrolišu samo pomoću lisnatih gibnjeva.

    Transportna vozila i manja kombinovana vozila često imaju veća osovinska opterećenja od putničkih vozila na kojima su zasnovana. Kako bi izdržala opterećenja ova vozila koriste krute osovine sa lisnatim gibnjevima koji ujedno i vode točkove. Ovaj tip osovine ne zahteva nikakve dodatne veze na oslanjanju i predstavlja najjednostavnije i najekonomičnije rešenje za nepogonske zadnje osovine. Međutim ovo rešenje ne ostavlja puno prostora za dodatna poboljšanja jer bi mekši (duži) lisnati gibnjevi imali za rezultat manju bočnu kontrolu pri vođenju i povećano uvijanje.

Zavisno oslanjanje

Slika 4. Zadnja pogonska osovina sa lisnatim gibnjevima (Opel Campo iz 1995.)

Krute osovine sa spiralnim oprugama
Elementi koji kontrolišu kretanje krute zadnje osovine moraju da omoguće translaciju u vertikalnom smeru i rotaciju oko uzdužne ose vozila.Lagane, spiralne opruge bez trenja ne igraju ulogu pri kontroli bočnog ili uzdužnog kretanja osovine. Bočne sile između karoserije i osovine se prenose pomoću Panhardovog štapa ili neke druge veze. Pomeranje Pan- hardovog štapa uzrokuje bočno pomeranje karoserije vozila tokom vertikalnog pomeranja osovine. Bočno pomeranje se može eliminisati korišćenjem Watt-ovih spona za kontrolu bočnog pomeranja (plavi elementi na slici 5). Osovina može biti vezana za karoseriju korišćenjem jedne veze u tri tačke i dve uzdužne veze sa sa po dve tačke vezivanja. Primer korišćenja krute osovine sa spiralnim oprugama i uzdužnim vezama je Ford Mustang.

Zavisno oslanjanje

Slika 5. Nepogonska kruta osovina sa Wattovim sponama i dve uzdužne spone (Chrysler PT Cruiser iz 1997.)

Fordova kruta osovina sa četiri veze i spiralnim oprugama je korišćena vrlo često do 70-ih godina. Diferencijal se nalazi u kućištu krute osovine i vezuje se za karoseriju sa dve uzdužne spone sa donje strane i dve kose spone sa gornje strane. Momenti koji se javljaju prilikom kočenja i ubrzanja prenose se između karoserije i osovine pomoću gornjih i donjih spona. Bočne sile koje se javljaju na osovini se kontrolišu pomoću kosih spona. Ovo rešenje je prikazano na slici 6.

Zavisno oslanjanje

Slika 6. Zadnja pogonska osovina sa 4 spone (Ford Taunus, iz 1970.)

Kada kruta osovina sa uzdužnim vezama pređe preko neravnine tako da dođe do vertikalnog pomeranja samo jednog točka, osovina će dobiti i funkciju upravljanja („samoupravljivost“). Ova tendencija će biti još više izražena ukoliko je osa obrtanja spone bliža osovini. Ovaj efekat (slika 7) ima za uzrok nestabilno vođenje prilikom prelaska preko neravnina.

Zavisno oslanjanje

Slika 7. Samoupravljivost krute osovine

Još jedna od mana krutih osovina je promena vertikalnog opterećenja na točkove prilikom ubrzanja. Ukoliko je diferencijal u kućištu krute osovine, pogonski moment sa motora se apsorbuje u centrima mesta kontakta pneumatika sa podlogom, što rezultuje promenom vertikalnog opterećenja pneumatika. U primeru sa slike 8 pogonski moment M bi dodatno opreretio zadnji levi točak, a opterećenje bi bilo manje na desnom točku. U desnoj krivini bi desni točak mogao da proklizne, što može dovesti do gubitka bočne sile na celoj osovini i tako izazvati neželjeno proklizavanje zadnjeg dela vozila i gubitak stabilnosti.

Zavisno oslanjanje

Slika 8. Promena vertikalnog opterećenja usled dejstva pogonskog momenta (pogled sa zadnje strane vozila)

Spiralne opruge, koje su najčešće oslonjene na donje spone krute osovine, omogućavaju viši stepen udobnosti. Na kinematske osobine osovine se može uticati menjanjem geometrijske orjentacije postavljenih spona. Kinematskom optimizacijom mesta vezivanja spona se mogu postići poboljšanja u pogledu pozicije uzdužne ose obrtanja, stepena poniranja ili izdizanja prilikom kočenja i ubrzanja i stepena samoupravljivosti prilikom prelaska preko neravnine samo jednim točkom. Na slici 9 su prikazana različita konstrukciona rešenja oslanjanja sa krutom osovinom.

Zavisno oslanjanje

Slika 9. Različita rešenja oslanjanja sa krutom osovinom

Kod krutih osovina dve gornje spone se mogu zameniti jednom trouglastom vezom sa tri tačke vezivanja. Kontrola bočnog kretanja karoserije u odnosu na krutu osovinu se rešava postavljanjem Panhardovog štapa (slika 10) ili Wattovim sponama.

Zavisno oslanjanje

Slika 10. Zadnja pogonska osovina sa tri spone i Panhard-ovim štapom

Tekst Vanja Dragosavljević
Preuzeto sa: www.vrelegume.rs


Be the first to comment on "Mehanizmi za vođenje točkova – Zavisno oslanjanje"

Leave a comment

Your email address will not be published.


*