Abyste pochopili, co je podvozek moderního vozu a jak se změnil od výroby prvních vozů, musíte nejprve pochopit konstrukci samotného vozidla, ve kterém tento podvozek hraje důležitou roli. Kromě něj existují ještě dvě základní části každého auta: motor a karoserie.
Samotný podvozek je komplexní systém, ve kterém jsou komponenty podvozku vozidla, systém řízení pohybu a převodovka sestaveny dohromady. Zodpovídá za své jízdní vlastnosti vozidla, zajišťuje vnímání a následný přenos sil působících na vůz za jízdy.
Dále doporučujeme přečíst si článek našeho specialisty, který vysvětluje, co je hatchback.
Návrhové prvky
U prvních vozů byl podvozek vyroben ve formě rámu ze dvou podélně umístěných nosníků, spojených příčně probíhajícími příčníky, na kterých byla namontována kola. Byla to rámová konstrukce, na které byla místa pro:
Část karoserie byla obvykle velkých rozměrů a plnila další funkci pro umístění sedadel řidiče a spolujezdce a jejich ochranu před srážkami a větrem během cesty. Dnes je tato konstrukce standardem pro podvozky nákladních vozidel pro dálkovou přepravu. Osobní automobily, včetně SUV, mají dnes jiný typ konstrukce podvozku. Rám byl opuštěn v roce 1920 po vytvoření vozů s monokokovou částí karoserie. V 1950. letech XNUMX. století byl plně vyvinut obecný koncept takového designu pro osobní a nákladní automobily různých tříd a autobusů:
- pro střední a malé třídy malých vozů v podobě nosné konstrukce karoserie;
- pro vozidla nejvyšší třídy a terénní vozidla ve formě nosného rámu nebo polonosné karoserie s prvky rámu;
- pro nákladní vozy byla použita stará rámová konstrukce;
- na autobusech se používala polonosná nebo monokoková karoserie a rám se používal u modelů s podvozkem z nákladních automobilů.
Strukturální prvky
Moderní automobilový podvozek má pevné a odolné prvky a systémy, které jsou umístěny mezi konstrukcí karoserie, motorem a povrchem vozovky. Právě tyto díly a podvozkové komponenty zajišťují pohyb vozidla, možnost jeho ovládání a zodpovídají za pohodlí cestujících během cesty. Moderní konstrukce podvozku obsahuje takové důležité části, které poskytují následující možnosti:
- kola s pneumatikami;
- přenos;
- suspenze;
- systém řízení a brzd.
Nosným prvkem u nákladních automobilů je rám, který slouží jako kostra takového vozidla.
Funkčnost
Podvozek v osobních automobilech dnes řeší tři hlavní problémy:
- vytvoření tažné síly;
- bezproblémový chod;
- ovládání pohybu stroje.
Samojízdný podvozek používaný pro tahače a speciální techniku stále slouží jako nosná konstrukce, na které jsou stejně jako dříve instalovány všechny důležité prvky takového vozidla.
U moderních osobních automobilů jsou motor a další důležité prvky spolu s řidičem a cestujícími umístěny uvnitř konstrukce karoserie. Zároveň, když se auto pohybuje, lidé uvnitř takové krabice nepociťují žádné nepohodlí. Rozvor v tomto provedení se může pohybovat na jakémkoli kvalitním povrchu vozovky.
V moderním automobilu se systém součástí a mechanismů, které zajišťují pohodlný pohyb vozidla na jakémkoli typu povrchu, nazývá podvozek automobilu, který se skládá z:
- nosná zařízení vozidla – kola;
- odpružení, které vytváří elastické spojení mezi koly a nosnou konstrukcí vozu.
Tyto prvky zajišťují plynulý pohyb vozu na jakémkoli typu vozovky. Karoserie, motor a další důležité součásti moderního vozu jsou instalovány na pomocném rámu podvozku. Od přední a zadní nápravy je rotační pohyb přenášen na kola a tím je zajištěn pohyb stroje.
Při vytváření moderních automobilových podvozků věnují inženýři pozornost ergonomii designu a konstrukční účinnosti. Podvozek se všemi svými komponenty musí optimálně zapadat do designu karosářské části, ve které je umístěn interiér, kufr a hlavní komponenty vozu. Odpružení by nemělo zabírat mnoho místa uvnitř konstrukce karoserie, výjimku tvoří pouze sportovní modely vyvíjející vysoké rychlosti. Jejich odpružení zabírá většinu vnitřního prostoru karoserie.
Při optimálním výpočtu konstrukční účinnosti je možné přenášet zatížení ze zavěšení na část karoserie ve speciálních upevňovacích bodech, což může výrazně snížit hmotnost karoserie. Když jsou břemena rozložena mimo takové upevňovací body, vede to ke zvýšení hmotnosti karoserie.
Závěsná konzola
Hlavní součástí podvozku automobilu jakéhokoli modelu je odpružení, které určuje stabilitu vozu na silnici při jízdě, bezpečnost a pohodlí procesu jízdy. Od příchodu prvního automobilu na světě přišli inženýři s velkým množstvím typů odpružení, ale nejrozšířenější konstrukce jsou závislé a nezávislé typy. Liší se způsobem spojení kol umístěných na stejné nápravě.
Závislé zavěšení
V tomto provedení jsou kola navzájem pevně spojena nápravou. Má to své výhody i nevýhody. Jeho výhodou je vytvoření maximální adheze mezi povrchem kola a vozovkou při zatáčení vozu na hladké vozovce. V tuto chvíli obě kola nemění svou polohu na svislé ose z důvodu vytvoření tuhé fixace.
Nevýhody se objevují při jízdě po nerovném povrchu vozovky, kdy při nárazu jednoho kola na překážku se naklání i náprava na druhém. V důsledku toho se snižuje komfort pohybu a snižuje se rovnoměrná přilnavost povrchu kola k povrchu vozovky. Dnes není závislá konstrukce na přední nápravě osobních vozů nahrazena vzpěrami MacPherson.
Závislý okruh je instalován pouze na nápravě zadního kola ve formě konstrukcí pro hnací a hnanou zadní nápravu. V prvním případě na některá SUV a pikapy montují nápravu zavěšenou na podélných pružinách nebo podélných vodicích ramenech.
Pro hnanou zadní nápravu se používá zadní nosník nebo torzní tyče. Tento typ se obvykle používá u levných modelů s pohonem předních kol.
Nezávislé pozastavení
V tomto schématu nejsou kola jedné nápravy navzájem pevně spojena, takže změny polohy jednoho kola neovlivňují druhé. Nezávislým provozem na různých koncích nápravy je zajištěna rovnoměrná přilnavost povrchu kola k povrchu vozovky při průjezdu nerovnými cestami a pohodlnější jízda pro řidiče i cestující. V tomto schématu mají neodpružené hmoty menší objem a vývojáři nových konstrukcí automobilových podvozků mají možnost výměnou konfigurace a materiálů dále zmenšit jejich objem a hmotnost, díky čemuž je vůz rychlejší a pohodlnější. Nevýhodou je změna parametrů souososti kol a rozchodu během provozu.
Klasifikace podvozků
Moderní vozidla používají dva typy podvozků:
- rám ve formě nosných nosníků, na kterých jsou instalovány všechny prvky vozu. Tato robustní konstrukce zajišťuje vysokou nosnost a odolnost vůči dynamickému zatížení;
- ve formě nosného tělesa, které plní všechny funkce rámu. Díky tomu se podařilo snížit hmotnost vozu, zvýšit jeho komfort a rychlostní vlastnosti na úkor nosnosti.
Moderní vozy jsou vybaveny různými typy podvozků:
- živec;
- páteřní;
- obvodový;
- vidlicová páteř;
- mříž.
Jízdní a provozní vlastnosti konkrétního modelu vozu závisí na konstrukčních vlastnostech okruhu.
Nákladní automobil podvozek
Nákladní automobily jsou obvykle vybaveny rámy podélníků, které jsou vzájemně spojeny trubkovými nosníky ve tvaru X nebo K. V místech se zvýšeným zatížením se používá žlab s velkým průměrem, který umožňuje dosáhnout požadované nosnosti.
Nákladní vozy mají nejčastěji paralelní rámovou konstrukci, ve které jsou nosníky po celé délce od sebe ve stejné vzdálenosti. U SUV mohou mít podélníky rozbíhavost mezi osami vertikálně a horizontálně.
Na konstrukci páteřového typu je pouze jeden nosník, instalovaný podélně a upevněný příčnými prvky. Vzhledem k přítomnosti dutiny o velkém průměru v ní mohou být umístěny převodové části. Na rozdíl od podélníků má zvýšenou torzní odolnost a umožňuje použití nezávislého zavěšení pro pohon předních a zadních kol.
Rám vidlicovo-hřbetního typu se vyznačuje charakteristickými vidlicovitými větvemi na obou koncích. Umožnil kombinovat vlastnosti nosníku páteřového typu a konvenční rámové konstrukce.
Kromě výše uvedených schémat, která se obvykle používají na nákladních a terénních vozidlech, existuje takzvaný samohybný podvozek, který se instaluje na traktory a různé typy speciálních zařízení.
Kromě toho existují i letecké typy konstrukcí, které umožňují malým letadlům plynulý pohyb po povrchu při startu a přistání. Na rozdíl od svých automobilových protějšků mohou mít nejen kola, ale i plováky nebo lyže v závislosti na podmínkách použití letadla.
Často si nezkušení majitelé aut pletou podvozek s pohonem auta a zapomínají, že ten je spolu s koly nedílným prvkem systému přenášejícího sílu motoru na pohonnou jednotku a rozvor.
Závěr
Automobilový podvozek je důležitým konstrukčním prvkem v jakémkoli druhu automobilové dopravy, který obsahuje všechny hlavní části a mechanismy zajišťující vnímání a přenos sil pro následný pohyb automobilu. Rozmanitost moderních designů umožňuje vytvářet různé modely aut s různými jízdními vlastnostmi a díly karoserie. Při výběru vhodného modelu moderního vozu byste měli vždy věnovat pozornost typu podvozku, který je v něm instalován.
Funkčně lze jakýkoli automobil považovat za soubor prostorů pro cestující a náklad, stejně jako všechny mechanismy a konstrukce, které umožňují pohyb vozidla, tedy karoserie a podvozku.
Historicky byl motor vyčleněn do samostatného celku, nesouvisejícího s podvozkem, i když konstrukčně je v jeho složení také vždy uveden.
Funkce podvozku v autě
Na základě hlavního účelu vozu musí podvozek plnit následující úkoly:
- přijímat točivý moment z motoru, převádět jej na požadovanou hodnotu a přenášet na hnací kola;
- zajistit maximální tlumení otřesů a otřesů od nerovností vozovky, chránit cestující, náklad a mechanismy vozidla před přetížením;
- nastavit směr pohybu, stabilitu a bezpečnost na všech komunikacích;
- provádět servisní, nouzové a parkovací brzdění;
- dodat tělu dodatečnou pevnost a tuhost.
Některé prvky podvozku lze namontovat dovnitř karoserie při zachování jejich funkční autonomie.
Zařízení a konstrukce
V souladu s vykonávanými funkcemi se podvozek skládá ze samostatných systémů:
- Převodovka, která zahrnuje převodovku, rozdělovací převodovku, hnací systém a kardanové hřídele, převodovky hnací nápravy, nápravové hřídele;
- Odpružení s pružnými prvky, tlumiči (tlumiče), vodicí lopatky;
- Jednotky kol a nábojů;
- Řízení, které zahrnuje volant, sloupek, zesilovače, převodku řízení (hřeben), táhla řízení a čepy řízení;
- Brzdový systém je poměrně složitý z důvodů účinnosti a bezpečnosti.
Konstrukčně mohou být podvozkové komponenty uspořádány kolem rámu vozidla nebo v případě jeho absence kolem spodních prvků nosné konstrukce nosné karoserie.
Pro zvýšení pohodlí a zlepšení ovladatelnosti se na automobily často instalují přední a zadní pomocné rámy. Jedná se o odolné prostorové konstrukce, ke kterým jsou připevněny závěsné a převodové díly a samy jsou namontovány na karoserii.
Karoserie se tak zbaví mnoha nežádoucích sil, které by na ni působily od vozovky a pohonné jednotky.
Uspořádání podvozku má také velký význam pro vyrobitelnost procesů montáže a oprav vozidel. Namísto provádění všech prací kolem objemné a těžké karoserie jsou všechny prvky předem namontovány na rámu nebo pomocných rámech, načež jsou výsledné velké moduly připojeny ke karoserii.
Tento přístup má také své nevýhody, protože části pomocných rámů zase začínají narušovat montážní a demontážní operace. Existuje však více výhod, a proto jsou pomocné rámy přítomny téměř na všech moderních autech.
Přenos
Převodovka prochází dráhou točivého momentu od klikového hřídele motoru k hnacím kolům. Zároveň se mění v širokém rozsahu v závislosti na celkovém převodovém poměru zvoleném řidičem nebo automaticky.
Toto číslo znamená poměr otáček motoru k otáčkám kola. Přesně tolikrát, kolikrát jsou otáčky hřídele motoru větší než hřídele na výstupu převodovky, se točivý moment zvyšuje.
To je velmi důležité pro realizaci plného výkonu motoru, protože závisí na otáčkách hřídele, ale může být vyžadován při jakékoli rychlosti.
Klasická manuální převodovka může obsahovat:
- Spojka, určená k odpojení motoru a všech ostatních součástí a jejich hladkému připojení;
- Převodovka, přímo měnící celkový převodový poměr, a tedy i rychlost a točivý moment;
- Převodovka, používaná na vozidlech s pohonem všech kol, s její pomocí je rotace rozdělena podél různých os;
- Kardanové hřídele a pohony s homokinetickými klouby (CV klouby), spojující převodové jednotky a náboje kol;
- Hlavní ozubená kola, kde se kroutící moment dále násobí a otáčení se stočí z podélného do příčného směru;
- Diferenciály, které umožňují otáčení náprav a kol na stejné ose různými rychlostmi.
Převodovka v autě s pohonem předních kol.
Převodovka v autě s pohonem zadních kol.
Nejčastěji se používá mechanická převodovka s manuální nebo automatickou převodovkou, ale hydraulické a elektrické převodovky lze použít například u hybridních a těžkých vozidel.
Klasifikace
Podvozek může být rámového typu nebo sestavený na základě monokokové karoserie. Rámy se zase dělí na:
- Žebříkový typ ve formě dvou nosníků spojených silovými příčníky;
- Objemová, což je prostorová struktura, ke které jsou připevněny namontované části těla;
- Spinální, když všechna zatížení přebírá výkonná trubka ve středu vozu, na kterou jsou zavěšeny převodové a závěsné prvky, uvnitř ní často procházejí hnací hřídele;
- Integrovaný, to znamená, že je součástí energetické struktury nosného tělesa, aby přebíral většinu všech zatížení, ale není oddělen od částí těla;
- Distribuovaný, s oddělenými předními a zadními pomocnými rámy spojenými nosným spodkem vozidla s vestavěnými podélníky a příčníky.
Použití rámů je omezeno na těžká auta, nákladní auta a terénní vozy s pohonem všech kol, kde je důležitá pevnost a schopnost neustále odolávat ohybovému zatížení.
Někdy je naopak od karoserie vyžadována vysoká tuhost, pak se používá prostorový rám, například v motorsportu.
Ve všech ostatních případech je použití samostatného rámu nežádoucí, protože to zvyšuje hmotnost a cenu stroje. Pak se v autech používá nosná karoserie.
Nosná konstrukce, často z vysokopevnostní oceli, tvoří rám karoserie, splňující požadavky na pevnost a bezpečnost, ale v podmínkách neustálého rázového a torzního zatížení slábne únavou kovu. Ale pro silniční auta to není tak důležité, ale design je lehký a tuhý.
Nákladní automobil podvozek
Nákladní automobily jsou téměř vždy stavěny na podvozku s žebřinovým rámem. Dva masivní podélníky podél vozidla, obvykle s proměnným průřezem, poskytují nezávislé umístění pro motorovou kabinu a nákladovou plošinu nebo závěs návěsu.
Pro těžký nákladní automobil je tento přístup velmi důležitý. V karoserii, a zde je tím míněna nákladová platforma, je velmi velká hmota, jejíž vibrace nelze tlumit pouze pomocí odpružení.
Plochý rám poskytuje pružnost a poddajnost, náklad získává určitou volnost a jeho pohyby v čase s nerovnostmi vozovky nedosahují destruktivního zatížení. Samotný rám je vyroben z elastické oceli, která po odstranění pnutí obnovuje svůj původní tvar.
Konstrukce rámu navíc umožňuje z podvozku nákladního vozidla vytvořit funkčně kompletní konstrukci. Je v něm uložen motor, převodovka, odpružení a brzdy.
Zbývá pouze zavěsit na rám jakoukoli nástavbu z dodané šňůry, ať už jde o valník, dodávku, cisternu nebo tahač.
Je také docela snadné vyřešit problémy se změnou počtu mostů, velikostí, typů kabin a doplňkového vybavení. Modulární konstrukce umožňuje snížit náklady na vozidla.
Až po dodávku holých podvozků specializovaným firmám na stavbu unikátních vozů v kusové výrobě.
Výhody a nevýhody
Koncepce rozdělení automobilové konstrukce na podvozek a karoserii má své výhody:
- možnost územního rozdělení karosáren a výrobců podvozků s vyčleněním montážních závodů;
- nízké náklady na rozšiřování nabídky vozů na jedné platformě, dokonce až do té míry, že na stejném podvozku lze stavět různé značky vozů;
- provádění restylování modelů bez dodatečných nákladů na vývoj nového podvozku;
- minimální náklady na velké opravy;
- přesun drobné výroby mimo velké podniky.
Nevýhodou budou nevyhnutelné náklady v důsledku nemožnosti duplikace funkcí karoserie a podvozku se stejnými komponenty:
- mírné zvýšení celkové hmotnosti vozidla;
- potíže s rozložením hmoty podél os;
- zvýšení těžiště vozidla a zhoršení ovladatelnosti;
- nemožnost přeskupování uzlů při vytváření modifikací.
Z těchto důvodů se jasné oddělení podvozku a karoserie nepoužívá u drahých sportovních a manažerských vozů, kde jde především o jejich spotřebitelské vlastnosti, a ne o optimalizaci výroby.
Totéž se děje při navrhování nejlevnějších levných automobilů, kde jsou modely rychle aktualizovány a rozsah úprav je minimální, nízká hmotnost, to znamená celkové množství použitých materiálů a dílů, je mnohem důležitější.
