Suspensii independente

Tipuri constructive de suspensii

Sistemul de suspensie este un mecanism care face legătura intre roti și caroseria mașinii. Sistemul de suspensie transmite uniform forțele (greutatea) ce acționează asupra vehiculului către suprafața de rulare (sosea) și, în același timp, îl izolează de forțele ce apar dinspre calea de rulare, îmbunătățind astfel confortul și manevrabilitatea acestuia.

Elementele sistemului de suspensie

Arcurile și Bara Stabilizatoare

Aceste elemente suportă greutatea vehiculului,menținând poziția corectă acestuia fata de drum (înălțimea). Arcurile au de asemenea rol în amortizarea denivelărilor din calea de rulare

Articulații și prinderi

Principala funcție a acestor elemente este transmiterea forței de tracțiune intre vehicul si drum precum și de a menține orientarea corecta a roților relativ la caroserie.

Bucșe

Elemente ce izolează cabina de zgomotul de rulare

Amortizoare

Principala funcție a amortizoarelor este de a micșora vibrațiile caroseriei și ale roții, în acest mod menținând un contact ferm și constant intre roata și drum.

Sistemul de suspensie

Principalele componente ale suspensiei

1. Arc2. Bara stabilizatoare (opțional)3. Articulații4. Bucșe5. Amortizor

Arcul

Indiferent de tipul de arc (perna de aer, arc cu foi, arc elicoidal) sau de bara de torsiune, arcurile singure susțin greutatea vehiculului, menținând înălțimea corecta între caroserie și drum.

Cum funcționează tandemul arc-amortizor

Odată ce energia rezultată din mișcare este stocată în arc, prin comprimare, acesta va încerca sa elibereze energia stocata prin extensie. Acest fenomen ar produce mișcări ale caroseriei ce ar destabiliza vehiculul, făcând condusul extrem de nesigur și inconfortabil. Pentru a preveni aceste efecte, un amortizor este instalat în sistem. Principalul rol al amortizorului este de a controla mișcarea arcului. Prin acest control:

menține rotile în contact cu calea de rulare stabilizează caroseria vehiculului asigură confortul.

Principalele tipuri de suspensie

Sistemele de suspensie pot fi împărțite în două categorii: rigide și independente. Acești termeni se referă la posibilitatea ca roțile de pe aceeași punte (față sau spate) să se miște independent una fata de cealaltă.

Punte rigidă vs. suspensie independent

Sistemele de suspensie cu punte rigidă înseamnă ca roțile opuse sunt fixate între ele printr-o bară rigidă. În acest fel, când, pe o parte a caroseriei, distanța dintre roata și caroserie se modifică, pe partea opusă aceeași distanță se modifică la fel de mult, însă în sens opus.

În configurația cu suspensie independentă, roțile sunt fixate de sașiu printr-un sistem articulat ce permite uneia să se ridice și să coboare independent de cealaltă. Acest sistem asigură stabilitate mai bună, confort mărit și contact mai ferm între roți și drum.

Principalele avantaje și dezavantaje ale ambelor sisteme sunt:

Punte rigidă

1 Avantaje

Cost scăzut Durata de viață

2 Dezavantaje

Direcție imprecisă Contact imperfect mai mare între roată și drum

Suspensie independenta

1 Avantaje

Contact mult îmbunătățit între roată și drum Confort ridicat

2 Dezavantaje

Cost mai mare Soluție constructivă mai complexă

Suspensie pasivă

Sub aceasta denumire putem include toate sistemele de suspensie convenționale / tradiționale. Principala caracteristică a acestora este aceea ca odată instalate pe mașină, parametrii suspensiei (duritate, garda la sol) nu pot fi controlați din exterior. Toate arcurile și amortizoarele tradiționale sunt considerate elemente de suspensie pasiva.

Suspensii reactive

Toate sistemele de suspensie tradiționale sunt de asemenea reactive. Când o roata trece peste o denivelare, schimbarea de poziție a acesteia determina suspensia sa se comprime sau sa se extindă, ca răspuns. Într-un mod asemănător, virarea, frânarea sau accelerația determina mișcări ale suspensiei, permițând caroseriei sa se încline lateral sau fata/spate. In acest grup putem include sisteme de suspensie ce sunt capabile sa controleze garda la sol în funcție de schimbările în greutate sau în fortele aerodinamice. Acest sistem este de asemenea capabil sa reacționeze la încărcări interne, precum balansul lateral, și sa contracareze efectele. Un exemplu de sistem pasiv-reactiv este Kinetic RSF de la Tenneco. Acesta are o interconexiune pasiva ce facilitează împărțirea egala a încărcăturii intre roti și simplifica astfel mulți parametri de design și soluții constructive, cum ar fi modificarea tăriei suspensiei pe o sigura roata pentru a controla balansul lateral.

Suspensie semi-activă

Principala caracteristica a sistemului semi activ o reprezinta capacitatea suspensiei de a-și schimba continuu coeficientul de amortizare, făcând amortizorul mai dur sau mai moale, în funcție de starea drumului. Acest lucru se realizează prin conectarea la o unitate electronica de control a 4 amortizoare cu coeficient de amortizare reglabil. Uneori, în afara de soluția tandemului cu un arc tradițional, aceste amortizoare pot fi combinate/împerecheate cu diferite soluții de reglare automata a gărzii la sol, precum și cu sisteme tip Hydropneumatic, Hydrolastic, sau Hydragas.

Principalele avantaje ale suspensiei semi-active sunt:

Avantaje si dezavantaje

1. Garda la sol reglabila, optimizata pentru confort și manevrabilitate2. Posibilitatea de a regla tăria suspensiei3. Suspensia se va regla automat în funcție de condițiile de drum

4. Dimensiuni similare cu sistemele de suspensie tradiționale

Suspensie activă

Sistemul de suspensie activa are capacitatea de a-și ajusta parametrii de funcționare în mod continuu în funcție de condițiile de drum. Sistemul monitorizează constant diferiți parametri și ii reglează singur. Sistemul de suspensie activ are un computer care comanda către fiecare roata când, în ce direcție, ce distanta și cât de repede sa se miște. Computerul ia aceste decizii prin intermediul unei rețele de senzori care măsoară spre exemplu, viteza mașinii, accelerările laterale și longitudinale și fortele de accelerare pe fiecare roata. Dupa aceasta computerul trimite comanda la roata pentru a obține direcția ideala în situația existenta.

Tipuri de suspensii independente

Suspensia cu bare rigide articulate

Este un tip vechi de suspensie spate folosit la masinile sport incepand cu anii `50, cum ar fi : VW Beetle, Porsche 356 (bazat pe Beetle) si Mercedes 300 Sl Gullwing in 1954. Totusi a disparut de cel putin 20 de ani deoarece are multe slabiciuni. Sigurul avantaj este ca absoarbe socurile independent.

Maniabilitatea autovehicului este foarte proasta deoarece unghiul de cadere al rotilor poate fi influentat de oscilatiile puntii ( figura de sus), modificarea incarcarii puntii ( figura din mijloc) si ruliul autovehicului ( figura de jos). Cea mai grava insa este a treia situatie, atunci cand ambele roti se inclina inspre interiorul virajului. Acest lucru conduce la aparitia supravirarii excesive. Din aceasta cauza Mercedesul Gullwing a fost criticat pentru modul imprevizibil in care se comporta.

Variatia unghiului de cadere poate fi redusa prin alungirea bratelor, dar acest lucru afecteaza spatiul interior.

O alta solutie este introducerea subvirarii prin reglarea unghiului de cadere negative. Acesta

compenseaza supravirarea dar in linie dreapta genereaza instabilitatea autovehicolului.La masinile cu putere mica, cum ar fi VW Beetle si primele modele de Posche 356, acest lucru nu este vizibil.

In anii urmatori cand puterea motorului s-a marit Porsche a observat ca puntea nu mai este potrivita asa ca a introdus pe noul model 901 suspensia cu brate independente.

Avantaje : rularea independenta a rotilor Dezavantaje : maniabilitate precara a autovehicolului Unde s-a utilizat? : Mercedes 300SL (1954), VW Beetle, Porsche 356

Suspensia cu brate independente

In comparatie cu alte solutii constructive, aceasta este o solutie veche. A fost utilizata pe toate berlinele din clasa mijlocie si de lux pana la inceputul anilor `90 cand a fost introdusa suspensia multi-link.

Suspensia cu brate independente (figura de sus ) este formata din 2 brate de dimensiuni mari, care se prind la partea superioara de caroseria autovehicolului, iar la celelalt capat sunt prinse rigid de roti. Dimensiunile bratelor trebuie sa fie suficient de mari incat sa permita montarea arcului pe ele . Aceasta solutie permite deplasarea rotii doar in plan vertical. Orice miscare laterala (in raport cu caroseria ) nu este permisa. Cu toate acestea, atunci cand masina efectueaza un viraj, bratele se vor inclina odata cu caroseria, in acest fel se modifica si unghiul de cadere al rotii. Acest lucru duce totusi la aparitia subvirarii, deoarce ambele roti se inclina inspre exteriorul virajului.

Din cauza acestui inconvenient acest tip de suspensie a fost inlocuit cu suspesia cu brate semiindependente (figura de jos).Aceasta are bratul inclinat cu un unghi de 50-70 de grade

in raport cu caroseria. In restul privintelor este identica cu cea de mai sus.

Forta care revine fiecarui brat este descompusa intr-o componenta verticala si una orizontal. Dupa cu s-a vazut mai sus componenta veritcala introduce un caracter subvirator in timp ce cea orizontala, unul supravirator. Insa cele 2 caractere se anuleaza reciproc ceea ce duce la un comportament neutru al puntii.

Aceasta solutie are si un dezavantaj, cand roata oscileaza in plan vertical, se modifica unghiul de cadere al rotilor.Indiferent de tipul suspensiei, aceste solutii constructive, datorita modului de prindere de caroserie, transmit socuri si vibratii la caroseria autivehicolului, in special pe cai de rulare denivelate sau la virare. Mai mult, datorita greutatii nesuspendate, confortul la rulare are si el de suferit.

Avantaje : comportare neutraDezavantaje : comportare mai putin rafinata in raport cu suspensia multi-link Utilizare: pe mare majoritate a automobilelor

Suspensia bara de torsiune

Cele mai multe autovehicule moderne de dimensiuni mici si mijlocii folosesc acest tip de suspensie. Comparata cu suspensia multi-link sau cu brate independente, este mai compacta creaza mai mult spatiu in habitaclu. Are un pret scazut comparativ cu suspensia MacPherson, amortizorul poate fi montat in pozitie inclinata, marindu-se in acest mod spatiul pentru bagaje. De fapt suspensia bara de torsiune este semiindependenta , bara care uneste rotile este foarte rigida si nu permite modificarea pozitiei rotilor. La masinile cu putere mai mica, aceasta solutie elimina necesitatea utilizarii unei bare de torsiune.

Ca dezavantaj, nu ofera aceiasi maniabilitate ca suspensiile cu brate independente sau muli-link.Totusi este utilizata pe marea majoritate a masinilor compacte, in mod curent.

In imaginea de mai sus este ilustrata suspensia utilizata la Vw Golf iar in cea alaturata, suspensia utilizata pe Fiat Punto.

Avantaje : compacta, ieftinaDezavantaje: maniabilitate inferioara sistemelor independenteUtilizare: in prezent se utilizeaza pe marea majoritate a masinilor de clasa mica si medie.

Suspensia Weissach

La mijlocul anilor `70 Porsche a dezvoltat acest sistem pentru modelul 928. Practic este o versiune a suspensiei cu brat semiindependent.

Solutia clasica utiliza bucse de cauciuc la priderea de caroserie (imaginea a), pentru atenuarea zgomotului si vibratiilor. La franare, momentul de franare, tinde sa departeze caroseria de punte modificand-se astfel unghiul de fuga al rotii. Toate acestea duc la aparitia supravirarii.

Porsche a rezolvat aceasta problema prin utilizarea unui brat articulat cu o bucsa de cauciuc. Aceasta solutie elimina supravirarea, introducand chiar subvirare si imbunatatind astfel raza de virare. Acest sistem mai este cunoscut si ca virare pasiva.

Suspensia Multi-link

Inca din anii `80 acest tip de suspensie cunoaste o utilizare tot mai raspandita. Primele modele de automobile pe care s-a utilizat aceasta solutie sunt: Nissan 200SX, Infiniti Q45, Mercedes clasa S si BMW Seria 3.

Este dificil de descris modul in care este construita, deoarece, nu este definita strict,fiecare producator are libertatea de a crea propriul sistem.

Teoretic un tip de suspensie care are in componenta sa mai mult de 3 brate este o suspensie Multi-Link. Spre exemplu bratele suspensiei de la automobilele BMW sunt dispuse in forma literei Z. Ocupa relativ mult spatiu insa ofera o tinuta de drum superioara celorlalte sisteme.

Spre exemplu suspensia utilizata la Honda Accord (din imaginea alaturata) este o suspensie cu brat dublu la care s-a adaugat un brat suplimentar de control. Suspensia Quadralink de la Audi foloseste 4 brate dispuse asemanator cu cele de la suspensia cu brat dublu. Aceasta solutie elimina fenomenul de torque steer. Acest tip de suspensie ofera o maniabilitate crescuta si ocupa relativ putin spatiu, fiind compromisul perfect, adoptat de tot mai multi producatori auto.

Avantaje: manevrabilitate si comfort sporit Dezavantaje : costuri mari Utilizare: mare majoritate a masinilor de dimensiuni mari.

Suspensia MacPherson

Acest tip de suspensie a fost inventat in 1940 de catre Earl S. MacPherson care pe atunci lucra la Ford. In anii `50 a inceput sa fie utililat pe modele Ford europene si de atunci a devenit cel mai intens utilizat sistem de suspensie fata din cauza ca este compact si ieftin.

Spre deosebire de alte sisteme, acesta utilizeaza si amortizorul telescopic pentru a controla mai bine pozitia rotii directoare. Asadar elimina necesitatea utilizarii unui brat superior.Si din cauza ca amortozorul este pozitionat vertical, intrgul sistem este foarte compact.Pentru automobilele care utilizeaza solutia “ totul in fata” acest sistem este ideal deoarece nu nesesita un spatiu mare la montaj.

Cu toate acestea, sistemul nu asigura o maniabilitate buna a automobilului. Ruliul si miscarea rotii duc la variatia unghiului de cadere al rotii. Aceasta solutie impune restrictii si in privinta designului masinii, nu este o solutie raspandita la autovehiculele sport.

La fel ca si suspensia cu brat dublu, poate fi utilizata si la puntea spate. Cei care au adoptat aceasta solutie au fost cei de la Fiat, pe platforma tehnica Tipo. In urma rezultatelor nesatisfacatoare in domeniul manevrabilitatii, s-a renuntat la utilizarea ei pe puntea spate, folosindu-se suspensia Multi-Link.

Suspensia cu brate duble

Multi considera ca aceasta solutie este cea mai potrivita, poate fi utilizata la puntea fata cat si la puntea spate, este independenta si mai ales ofera cel mai bun control in ceea ce priveste unghiul de cadere al rotii. Este utilizata de peste 40 de ani. Aceasta mentine roata in pozitie perpendiculara pe calea de rulare, idiferent de pozitia relativa rotii.

In mod traditional aceasta solutie era formata din doua brate in forma literei A, paralele, de lungimi egale. Dezavantajul solutiei este ca, din cauza variatiei ampatamentului bratul superior atingea pneul, provacand uzuri importante.Pentru a rezolva aceasta problema bratul superior este mai scurt si montat intr-o pozitie inclinata.

Aceasta solutie este utilizata cu precadere la autovehiculele americane deoarece aceastea au dimensiuni mai mari si pot sa asigure spatiu necesar montajului.In plus aceasta solutie implica costuri mai mari, e mai complicata de intretinut deoarece are mai multe piese in component si necesita numeroase moduri de prindere pe caroserie. Din acest motiv, putine automobile adopta aceasta solutie. Unul din putinele exemple este Honda Civic.

Avantaje: control ideal al unghiului de cadere si manevrabilitate buna Dezavantaje: costisitoare, gabarit mare Utilizari: Ferrari, TVR, Lotus, Honda

Suspensii independente

Documents

Transcript of Suspensii independente