Na odpružení se svým způsobem také podílí pneumatiky a odpružené sedačky.

Transkript

1 Odpružení vozidel Odpružením se zmenšuje přenos kmitavých pohybů náprav vozidla na podvozek a karoserii, neboli má zajistit pohodlí cestujícím. Zároveň zvyšuje životnost některých dílů podvozku především zajišťuje stálý styk pneu s vozovkou, čímž je zajištěn přenos obvodových i bočních sil, t. j. větší bezpečnost. Tlumiče jako prvek odpružení pak tlumí kmitavý pohyb náprav a podvozku. Listové pružiny jako jediné z pružin přenáší na podvozek i suvnou a brzdnou sílu. Pérování automobilu jsou tedy takové prvky automobilu, které vytváří pružné spojení mezi nápravami a nadstavbou (karoserií) s funkcí zabezpečit : - maximálně možné pohodlí - maximálně možnou bezpečnost Soustava odpružení je zpravidla tvořena : - pružinami - tlumiči pérování - stabilizátory Na odpružení se svým způsobem také podílí pneumatiky a odpružené sedačky. Z hlediska působení na člověka má mít pérování podobnou frekvenci jako člověk při chůzi [(65-110) kmitů za minutu] a zrychlení by nemělo překročit 1/3 (nejvýše 1/4) g. Požadavky na pérování - minimální svislé zrychlení karoserie - minimální kývavý pohyb ve svislé podélné rovině - minimální kolísání svislého zatížení kola (vlivem jízdy po nerovné vozovce by kolo mohlo ztratit styk s vozovkou - b e z p e č n o s t ) Celkovou hmotnost vozidla lze z hlediska pérování rozdělit na : Neodpérované hmoty - kola, nápravy, některé části zavěšení kol, pérování a tlumení Odpérované hmoty - karoserie a příslušné části náprav, pérování a tlumení Odpérované a neodpérované hmoty jsou navzájem odděleny pružinami a tlumiči a proto je kmitání odpérovaných hmot tlumené. Druhy pérování 1. Pružinové - s listovými pery - s vinutými pružinami - s torzními tyčemi 2. Pneumatické 3. Hydropneumatické 4. Hydroelastické 5. Pryžové Z uvedených druhů pérování se u těžších užitkových vozidel používají ocelové pružiny, především listová pera, a pneumatické pérování.

2 Druhy pružin 1.1. Listová pera Používají se zejména u NA, popř. u zadních náprav OA. Podle polohy a umístění na vozidle se používají listová pera přední, zadní, podélná, příčná a šikmá. Nejpoužívanějším druhem jsou podélná poloeliptická pera. Jejich vlastnosti a uspořádání : - pero je složeno z několika listů stejné šířky, ale různé délky nad sebou - hlavní list má zpravidla na obou koncích oka pro připevnění pera - druhý list má někdy volně zahnuté konce kolem ok hlavního - průřez listů je obdélníkový - listy jsou vyrobeny z pérové oceli třídy 13,14 - v podélném směru jsou listy uprostřed jištěny svorníkem - proti bočnímu posunutí jsou listy pojištěny sponami - v okách per jsou pouzdra pro čepy - ocelová, bronzová nebo pryžová - čepy pro uchycení per jsou z cementované oceli, broušené a s drážkami pro mazání - uchycení pera k nápravě (rámu) je třmenem uprostřed - pera mohou být chráněna obaly Závěsy listových per Jedním koncem, zpravidla předním, je pero uloženo pevně v držáku přinýtovaném nebo přišroubovaném k rámu a druhý konec pera je uložen výkyvně na závěsu nebo kluzně pomocí opěry, protože při propérování se mění délka pera. Při deformaci pružiny dochází ke vzájemnému posuvu mezi listy a tudíž tření, které vlastně způsobuje tlumení kmitů. Protože by však tření mohlo dosáhnout vysoké hodnoty, buďto se pružiny mažou nebo v současnosti se mezi listy vkládají vložky z plastů. Pokud bychom chtěli vyloučit tření mezi listy vůbec, byla by ideální jednolistová pružina parabolického tvaru. Tuhost listové pružiny závisí přímo úměrně na počtu listů, jejich šířce, 3. mocnině jejich tloušťky a nepřímo úměrně na 3. mocnině jejich délky. Pokud chceme, zejména u nákladních automobilů, aby bez zatížení nebylo pérování tvrdé, musíme odpružení upravit, jedná se o tzv. progresívní pérování, jehož účinek může být stupňový nebo plynulý. Způsoby dosažení progresivity u listových per : a) použitím stupňové pružiny ( hlavní list. pružina s přídavnou ) Při malém zatížení nebo prázdném vozidle je v činnosti jen hlavní svazek a při velkém zatížení dojde k průhybu a přídavný svazek se opře a pak pérují oba. b) použitím listové pružiny s přídavným listem U prázdného vozidla není krátký přímý list v činnosti, teprve při určitém zatížení na něj dosedne svou plochou sousední list a pak se deformují společně.

3 c) použitím pružiny se změnou činné délky Při určité deformaci se hlavní list opře o pryžový doraz, čímž se zmenší činná délka a tím zvýší tuhost Vinuté pružiny - je to nejpoužívanější druh pérování u OA - nemohou vést nápravu - většinou se používají tlačné vinuté pružiny válcového tvaru s konstantním středním průměrem a kruhovým průřezem drátu - jsou vyrobeny z pružinové oceli a jejich povrch je kuličkován - mezi závity musí být bezpečná vůle a na koncích musí být závěrné závity - tuhost pružiny závisí : - přímo úměrně na 4. mocnině průměru drátu - nepřímo úměrně na : - 3. mocnině průměru pružiny - počtu činných závitů - progresivity lze u těchto pružin dosáhnout proměnlivostí : - ve stoupání závitů ( u okrajů menší stoupání ) - změnou průměrů drátu ( od středu směrem k okrajům se průměr drátu ztenšuje ) - změnou průměrů pružiny ( kuželový či soudečkový tvar pružiny ) 1.3. Zkrutné tyče (torzní) ( viz obrázek u stabilizátoru na konci textu) - používají se u polonáprav, zpravidla kyvadlových, např. TATRA (PN), Š jsou to přímé tyče zpravidla kruhového průřezu (mohou být tvořeny i svazkem ocelových pásů v tvaru čtverce nebo obdélníku) namáhané na krut - jeden konec tyče je zasunut do lůžka v karoserii nebo rámu ( neotočně ) a na druhý je nasazeno rameno s kolem - vyrábí se z pružinových ocelí s broušeným povrchem zpevněným kuličkováním - na obou koncích tyče jsou hlavy s větším průměrem než má tyč; hlavy mají zpravidla jemné drážkování, kterým jsou uchyceny v pouzdrech chráněných obaly - tuhost tyčí závisí přímo úměrně na čtvrté mocnině průměru tyče a nepřímo úměrně na délce tyče - předpětí se dá nastavit natočením tyče v drážkách Podle umístění na vozidle jsou torzní tyče podélné a příčné. U kyvadlové polonápravy zkrácené i nezkrácené může být použita podélná torzní tyč, u úhlové kyvadlové nápravy pak příčná torzní tyč. U klikové polonápravy se používá příčná torzní tyč. P l y n o v é p r u ž i n y Využívají k pružení stlačitelnosti plynu. Hmotnost plynu nebo jeho objem lze regulovat a tím udržovat u stojícího vozidla jeho karoserii ve stálé výšce nad vozovkou, nezávisle na zatížení. To je možno dvěma způsoby : - stlačení se vyrovnává změnou hmotnosti vzduchu při stálém objemu - pneumatické odpružení - stlačení se vyrovnává přečerpáváním kapaliny (oleje) nad píst, přičemž hmotnost plynu nad pístem zůstává stálá - hydropneumatické odpružení 2. Pneumatické pérování Používá se převážně u nákladních automobilů, jejich přípojných vozidle a autobusů. Podle způsobu regulace u užitkových a přípojných vozidel rozlišujeme : - pneumatické pérování s konstantní výškou vozidla nezávislou na zatížení - pneumatické pérování s možností změny výšky rámu pro nakládku a vykládku ručním ovládáním - pneumatické pérování s možností změny výšky rámu pro nakládku a vykládku dálkovým ovládáním elektronicky ( ECAS ).

4 Podle konstrukce pneumatické pružiny rozlišujeme dva druhy pružin : a) vlnovcová pneumatická pružina Je tvořena jedním až čtyřmi prstencovými pryžovými vaky zpevněnými kordy kruhového popř. obdélníkového průřezu, naplněnými vzduchem. Mezi vaky jsou zpravidla ocelové kroužky. b) membránová pneumatická pružina Funkce je podobná jako u vlnovcové pružiny, ale místo pryžových prstenců jsou tu ocelová tělesa, plnící funkci válce a pístu a jejich těsnění zabezpečuje pryžová membrána. Pryžové části pružin musí mít vysokou pevnost a odolnost proti únavě (materiál je podobný jako u pneumatik). U systému s s konstantní výškou vozidla nezávislou na zatížení jsou pružiny spojeny s tlakovou nádobou přes regulační ventily a výška karoserie nad silnicí se udržuje pomocí nich. Regulační ( výškový ventil ) Plní úlohu stabilizátoru a regulátoru světlé výšky. Při zvětšení zatížení jsou vzduchové vaky nejdříve stlačeny, čímž se zmenší vzdálenost mezi karoserií a nosníkem pružin. Táhlo ventilu natočí páku ventilu a ten otevře průchod vzduchu mezi zásobníkem tlakového vzduchu a pneumatickými pružinami. Při odlehčení probíhá tento děj obráceně. Má-li vozidlo ruční páku pro ovládání zvedání a spouštění podvozku, jsou mezi pneumatickými pružinami a regulačními ventily vřazeny další ventily pro napouštění a vypouštění, ovládané přes páku řidičem. Elektronická regulace výšky vozidla ( ECAS ) Tento systém snímá výšku rámu a prostřednictvím dálkového ovládání může obsluha vozidla přes elektromagnetické ventily nastavovat změnu výšky pro nakládku a vykládku, přičemž určité úrovně je možno uložit do paměti. Systém může být také vybaven tlakovými senzory, které slouží k monitorování zatížení náprav. V provozu pak systém umožňuje : - automatický návrat na jízdní výšku - nastavení jízdní výšky dle rychlosti nebo spínačem - pomoc při rozjezdu prostřednictvím zvedacích náprav - automatickou kompenzaci deformace pneumatik Pro přípojná vozidla se vzduchovým pérováním slouží modul ELM, který je napojen na brzdovou soustavu EBS.

5 3. Hydropneumatické pérování Hydropneumatická pružina se vyznačuje tím, že pracuje s konstantní hmotností pružícího plynu. Je složena z válce a kulové nádoby. Ve válci se pohybuje píst spojený pákovým převodem s kolem. V horní části válce je tlaková nádoba kulového tvaru, která je rozdělena na dvě části pryžovou membránou. V horní části kulové nádoby je stlačený plyn (dusík), v dolní je kapalina (olej), která tak vyplňuje prostor mezi membránou a pístem. Prostor pod membránou a nad pístem je navíc oddělen průtokovými ventily, které plní funkci tlumičů. Funkce: Při propružení se přenese pohyb na píst, který tlačí na olej. Olej se přetláčí přes ventily a přes membránu tlačí na dusík, který zajišťuje pružení. Průtokem oleje přes ventily dochází zároveň k tlumení kmitání. Světlá výška vozidla a rozdíly v zatížení se regulují přívodem kapaliny ze zásobníku. Použito u vozů Citroen ( patentováno ). 4. Hydroelastické pérování ( pryžokapalinové) Hydroelastická pružina má tvar soudku a tvoří ji pryžové bloky - hydroelastické pružící členy naplněné kapalinou a oddělené kovovým zvonem se škrtícími ventily. Na tyto členy působí přes pryžovou membránu kuželový píst spojený s kolem. Prstencová pryžová pružina je tak namáhána na tlak a smyk. Pružící členy jsou vzájemně propojeny mezi nápravami na jedné straně vozidla potrubím, které umožňuje vzájemné přepouštění kapaliny při přejezdu po nerovnostech. 5. Pryžové pérování (plastové) Pryžové pružiny ( silentbloky) jsou pryžové členy vložené mezi rám a nápravy. Toto pérování je jednoduché, levné a bez nároků na údržbu a používá se málo, jen u malých automobilů či přívěsů za osobní automobil ( v kombinaci se zkrutnou příčkou )..Pryž popř. plast ( pěnový polyuretan ) se spíše používají jako přídavné pružící prvky, dorazové bloky a silentbloky k uložení motoru,převodovky či karoserie. Výhodou polyuretanu je jeho odolnost proti oleji, benzínu či ovzduší a jeho progresívní charakteristika. Tlumiče pérování K tlumení pérování se používají nejčastěji olejové tlumiče, kde tlumící síla vzniká odporem při průtoku kapaliny škrtícími ventily a zmařená energie se mění na teplo. U listových per se dříve využívalo k tlumení tření, které vznikalo vzájemným posouváním listů po sobě. To je ale v současnosti nedostatečné. Úkolem je tlumit kmitání kol a rázy a tím zpříjemnit jízdu a zvýšit bezpečnost. Tlumiče pérování se umísťují mezi nápravu a rám, popř. karoserii, co nejblíže pružinám; u vinutých pružin často přímo do jejich osy. Olejové tlumiče pérování dělíme : - p o d l e k o n s t r u k c e na a) pákové v současnosti se již nepoužívají b) teleskopické : - jednoplášťové - dvouplášťové - nejpoužívanější a dle tlaku a druhu plynu : - kapalinové plynem je atmosferický vzduch - plynokapalinové plynem je dusík - nízkotlaké - vysokotlaké - p o d l e p ů s o b e n í na a) jednočinné - tlumí jen v jednom směru b) dvojčinné - tlumí v obou směrech a při roztahování zpravidla více

6 Teleskopické tlumiče Uvnitř pracovního válcového prostoru pláště tlumiče se pohybuje píst s pístnicí, který je spojen s ochranným pláštěm. V pístu se nachází škrtící ventily, které škrcením průtoku kapaliny z jedné části pracovního prostoru do druhé přeměňují mechanickou energii kmitavého pohybu na teplo. Kromě pracovního prostoru s tlumičovým olejem se nachází v tlumiči vyrovnávací prostor s plynem. Jeho úkolem je vyrovnávat změny objemu kapaliny vlivem pohybu pístnice a teplotní roztažnosti kapaliny. Vnější část pláště tlumiče a ochranný plášť s pístnicí jsou spojeny přes oka nebo šroubový spoj a kovopryžová pouzdra a ( silentbloky ) s rámem ( karoserií ) a příslušnou částí nápravy. Dvouplášťový tlumič Tlumič je tvořen dvěma válcovými tenkostěnnými tělesy ( trubkami ) umistěnými v sobě. Ve vnitřní části se nachází pracovní prostor s kapalinou a pístem, ve vnější části ( mezi plášti ) se nachází vyrovnávací prostor, ve spodní části s kapalinou ( olejem ) a v horní s plynem, kterým může být vzduch spojený s atmosférou přes ochranný plášť nebo dusík o přetlaku 2 až 8 baru. Mezi pracovním a vyrovnávacím prostorem se nachází nízkotlaké přepouštěcí ventily. Při stlačování tlumiče se přepouští olej nad píst přes škrtící ventily a část oleje přechází do vyrovnávacího prostoru. Při roztahování tlumiče se přepouští olej zpět pod píst a zároveň se vrací olej z vyrovnávacího do pracovního prostoru. Aby nedošlo ke vniknutí plynu do pracovního prostoru, nesmí tlumič pracovat s větším sklonem od svislé roviny než 45 stupňů. Jednoplášťový plynokapalinový tlumič Konstrukce a princip činnost jsou v podstatě stejné, ale pracovní i vyrovnávací prostor se nachází v jednom plášti nad sebou, přičemž vyrovnávací prostor je zpravidla oddělen plovoucím pístem a plynem je dusík o tlaku 20 až 30 barů. Speciální konstrukce tlumičů Jedná se zpravidla o dvouplášťové tlumiče, které dokážou manuálně nebo automaticky dle změny zatížení měnit tuhost tlumení ( PSD, DCD - obtok kapaliny ve střední části dráhy pístu ), popř. zajišťovat stálou výšku karoserie ( např. NIVOMAT ).

7 Stabilizátory Úkolem stabilizátorů je zmenšovat naklánění karoserie, zejména při průjezdu vozidla zatáčkou. U vozidel s pneumatickým pérováním tuto funkci plní regulační ventily. Většina vozidel používá ke stabilizaci zkrutných tyčí tvaru U, uchycených ve střední části ke karoserii nebo rámu a na zahnutých koncích k nápravě ( polonápravám ). Při zatáčení se prostřednictvím změny výšky mezi nápravou a karoserií přenáší nakrucováním tyče moment i na druhou starnu vozidla a dochází k omezení naklonění. U osobních automobilů může tuto funkci plnit i spřažená náprava, ale většinou se nachází stabilizátor alespoň na přední nápravě.