Jeśli klasyczne zawieszenie oparte na sprężynach, wahaczach i amortyzatorach można by przyrównać do popularnej sztuki z teatru muzycznego, to zawieszenie pneumatyczne w takim zestawieniu byłoby klasyką baletową i to w wykonaniu jednej z najbardziej elitarnych grup tanecznych świata. Porównanie nie jest tu przypadkowe, bo choć oba rozwiązania mają to samo zadanie, to „pneumatyka” wykonuje je z większą gracją, finezją i skutecznością. Niestety, jest też równie, jak gwiazdy baletu, bardziej kapryśna i... droższa w utrzymaniu.

Zasada działania zawieszenia klasycznego

Dzisiejszym standardem w samochodach osobowych jest zawieszenie niezależne, z przodu oparte na kolumnie (najczęściej MacPhersona) z wahaczami, sprężynami, amortyzatorami i drążkami oraz zawieszeniu welowahaczowym z tyłu. W takim rozwiązaniu każde z kół jest niezależnie resorowane.

To oczywiście oznacza, że technicznie zawieszenia w nowych samochodach są do siebie podobne. Jednak nie oznacza to, że pracują tak samo. Różnice są w zestrojeniu, twardości, rodzaju użytych sprężyn itd. Oczywiście to bardzo daleko idące uproszczenie, bo niuansów, liczby zamieszczonych wahaczy, czy kątów ustawienia jest niemal tyle ile modeli samochodów. Jednak każde z tych rozwiązań bazuje na połączeniu sprężyny i amortyzatora.

Ogólnie zawieszenie niezależne ma swoje mocne i słabe strony. Do jego wad można zaliczyć, m.in.:

• zwiększony stopień skomplikowania konstrukcji,
• większe ryzyko awarii,
• krótsza żywotność.

Z kolei do zalet można zaliczyć następujące cechy:

• lepsza kontrola pojazdu niż w przypadku zawieszenia zależnego,
• poprawiona przyczepność,
• zmniejszenie masy nieresorowanej,
• mniejsza przestrzeń wymagana do montażu zawieszenia.

Amortyzator i sprężyna – budowa i zasada działania

Oba te elementy pracują wspólnie, zazwyczaj w formie kolumny MacPhersona. To rozwiązanie, ma korzenie jeszcze w latach 30. i składa się z dwóch głównych elementów: sprężyny umieszczonej wewnątrz cylindrycznej obudowy oraz amortyzatora, który jest zamocowany do obudowy i łączy się z korpusem samochodu.

Zasada działania kolumny MacPhersona opiera się na równoczesnym działaniu sprężyny i amortyzatora. Sprężyna odpowiada w tym duecie za absorpcję i amortyzację nierówności drogi – redukuje drgania i wstrząsy przenoszone na karoserię pojazdu. Ten metalowy element podczas jazdy ulega sprężeniu lub rozciągnięciu w zależności od siły działającej na nią.

Amortyzator z kolei kontroluje ruch sprężyny, zapewniając stabilizację pojazdu i kontrolę nad kołem. Element ten składa się z cylindra, w którym porusza się tłok, oraz oleju lub gazu odpowiedzialnego z amortyzację. Podczas ruchu pionowego koła, tłok amortyzatora przemieszcza się wewnątrz cylindra, a olej lub gaz absorbuje energię kinetyczną generowaną przez ruch sprężyny. Dlatego głównym zadaniem amortyzatora jest dbanie o przyczepność.

Trzeba jednak pamiętać, że zawieszenie tradycyjne, oparte na metalowych elementach sprężystych, zawsze jest pewnego rodzaju kompromisem. Jeżeli ma twardą charakterystykę (w autach sportowych), zapewnia lepszą przyczepność, ale jednocześnie słabiej absorbuje nierówności drogi, czyli obniża komfort podróżowania. Z kolei miękkie zawieszenie zapewnia wyższy komfort jazdy, ale może negatywnie wpływać na właściwości trakcyjne pojazdu i zachowanie w awaryjnych sytuacjach i krętych partiach drogi.

Zawieszenie pneumatyczne – bardziej komfortowa alternatywa

To już układ zdecydowanie bardziej skomplikowany w budowie, ale też dający lepsze efekty i możliwości, m.in. regulowaniu prześwitu, czy zmiany charakterystyki tłumienia za pomocą elektroniki. Rozwiązanie to daje przede wszystkim niewyobrażalny komfort resorowania, finezyjnie wybiera nierówności i zapewnia absolutną stabilność prowadzenia (mniejsze przechyły na łukach), która nie jest osiągalna dla klasycznego zawieszenia.

W tym przypadku nie ma sprężyn – zastępuję je specjalne komory powietrzne (miechy pneumatyczne). To rozwiązanie pozwala, m.in. na utrzymanie optymalnego prześwitu bez względu na obciążenie pojazdu. Świetnie sprawdza się także na autostradzie, jak i w terenie, gdy potrzeba jest zwiększenia prześwitu.

Zawieszenie pneumatyczne – budowa

• Miechy pneumatyczne – zwane również komorami powietrznymi, pełnią rolę sprężyn w klasycznym Są wypełnione powietrzem lub azotem i odpowiadają za amortyzację, czyli tłumienie drgań i wstrząsów podczas jazdy.
• Kompresor zawieszenia pneumatycznego – miechy tworzą układ wraz z kompresorem, który odgrywa kluczową rolę. Kompresor osusza gaz i dostarcza go pod odpowiednim ciśnieniem do komór pneumatycznych.
• Jednostka sterująca i czujniki – układ pneumatyczny wymaga jednostki sterującej oraz różnych sensorów, które kontrolują jego działanie. Jednostka sterująca otrzymuje informacje z czujników, które monitorują stan nawierzchni drogi. Na podstawie tych danych regulowane są działanie kompresora oraz ciśnienie w miechach pneumatycznych.
• Zbiornik ciśnienia i zawory poziomujące – to elementy kluczowe przy regulacji ciśnienia w zawieszeniu. W przypadku nadmiaru powietrza w miechach, nadwyżka jest odprowadzana do zbiornika. Zasobnik może także służyć jako dodatkowe źródło powietrza, gdy konieczne jest szybkie zwiększenie ciśnienia w komorach.

Zawieszenie pneumatyczne – zasada działania

Zawieszenie pneumatyczne oparte jest na tłok mieszka powietrznego, który jest połączony z wahaczem. Gdy koło porusza się w górę (jest ściśnięte), układ wprowadza dodatkowe powietrze do miechów, co pozwala na podniesienie pojazdu. Natomiast ruch koła w dół (rozprężenie) powoduje wydostawanie powietrza z miechów, umożliwiając opuszczenie pojazdu. W samochodach, gdzie możliwa jest regulacja prześwitu, stosuje się elektrozawory, które kontrolują dopływ powietrza do miechów, pozwalając na dostosowanie poziomu zawieszenia w zależności od potrzeb i preferencji kierowcy.

Fot. freepik.com

@pikisuperstar