Nezavisno oslanjanje motornih vozila

Nezavisno oslanjanje je sistem oslanjanja kod koga pomeranje jednog točka preko neravnine ne zahteva da se i točak na suprotnoj strani iste osovine pomeri na isti način. Svaki točak ima sopstvenu putanju kretanja, određenu konstrukcijom elemenata oslanjanja.

Ovakva konstrukcija omogućava da se točak bolje prilagođava neravninama puta, uz manje prenošenje pojedinih poremećaja sa jednog točka na drugi. Nezavisno oslanjanje često se primenjuje na putničkim automobilima, jer može da obezbedi dobar kompromis između udobnosti, stabilnosti i upravljivosti.

1. Princip rada nezavisnog oslanjanja

Kod nezavisnog oslanjanja levi i desni točak nisu neposredno povezani zajedničkom krutom osovinom koja bi nametala isto kretanje oba točka. Svaki točak je preko odgovarajućih poluga, zglobova i drugih elemenata povezan sa karoserijom ili pomoćnim ramom vozila.

Opruga omogućava elastično pomeranje točka i ublažava udare, dok amortizer prigušuje oscilacije nastale nakon nailaska na neravninu. Ostali elementi vode točak i ograničavaju njegovo kretanje tako da se tokom vožnje održava odgovarajući položaj točka u odnosu na karoseriju i podlogu.

Šta se dešava kada točak naiđe na neravninu?

1. Točak nailazi na izbočinu ili udubljenje na putu i počinje da se pomera u odnosu na karoseriju.
2. Opruga se sabija ili opružni element menja svoj položaj, prihvatajući deo udara i omogućavajući relativno pomeranje točka.
3. Amortizer prigušuje oscilacije i sprečava da se karoserija i točak dugo osciluju posle nailaska na neravninu.
4. Točak na suprotnoj strani može da zadrži svoj položaj ili da se pomeri drugačije, u zavisnosti od opterećenja, geometrije oslanjanja i drugih elemenata, kao što je stabilizator.

Važno je razumeti da „nezavisno” ne znači da među točkovima ne postoji nikakva veza. Na primer, stabilizator poprečnih nagiba povezuje leve i desne elemente oslanjanja kako bi ograničio naginjanje karoserije u krivini. Ipak, takva veza nije isto što i zajednička kruta osovina zavisnog oslanjanja.

2. Osnovni elementi nezavisnog oslanjanja

Konstrukcija zavisi od izabrane vrste oslanjanja, ali se najčešće koriste sledeći elementi:

• Poprečne i uzdužne poluge: vode točak i određuju njegovu putanju kretanja.
• Zglobovi: omogućavaju relativno obrtanje i pomeranje delova oslanjanja. Kuglasti zglobovi često se koriste za povezivanje poluga sa rukavcem točka.
• Opruga: elastično povezuje oslanjenu masu vozila sa delovima koji se kreću zajedno sa točkom.
• Amortizer: prigušuje oscilacije i doprinosi stabilnom kontaktu točka sa podlogom.
• Rukavac točka i glavčina: omogućavaju oslanjanje točka, a kod upravljačkih točkova i njegovo zakretanje.
• Gumeno-metalni zglobovi: omogućavaju predviđena mala pomeranja i smanjuju prenošenje vibracija.
• Stabilizator poprečnih nagiba: kod sistema koji ga imaju smanjuje naginjanje karoserije u krivini.

3. Konstrukcije nezavisnog oslanjanja i njihova primena

Nezavisno oslanjanje ne predstavlja samo jednu konstrukciju. Postoji više načina da se točak poveže sa karoserijom i da mu se omogući kontrolisano kretanje prilikom nailaska na neravnine.

U zavisnosti od konstrukcije, točak mogu da vode uzdužno rame, gornja i donja poprečna poluga, opružna noga ili više posebno raspoređenih poluga. Njihov raspored određuje putanju točka i utiče na promenu njegovog položaja tokom rada oslanjanja.

Važno je da broj poluga ne posmatramo kao jedino merilo. Dve poluge ne moraju biti paralelne, niti se sva nezavisna oslanjanja mogu podeliti samo na sisteme sa jednom ili dve vođice. Za razumevanje konstrukcije moramo da pratimo gde su poluge pričvršćene, oko kojih osa se obrću i kako vode točak.

3.1. Oslanjanje sa uzdužnim ramenom

Kod oslanjanja sa uzdužnim ramenom točak je preko ramena povezan sa karoserijom ili pomoćnim ramom. Rame se obrće oko osovine koja je uglavnom postavljena poprečno u odnosu na uzdužnu osu vozila. Kada se točak pomera nagore ili nadole, on prati putanju koju određuje obrtanje ramena.

Opruga prima deo udara i omogućava elastično pomeranje, dok amortizer prigušuje oscilacije. U zavisnosti od konkretne izvedbe, opruga i amortizer mogu biti postavljeni odvojeno ili u zajedničkom sklopu.

Gde se koristi i zašto? Ovakva konstrukcija može se naći na zadnjim točkovima pojedinih putničkih automobila. Relativno je jednostavna i omogućava da se svaki zadnji točak kreće po svojoj putanji. Nedostatak je što geometrija točka zavisi od putanje ramena, pa konstruktor mora da uzme u obzir moguće promene položaja točka tokom njegovog pomeranja.

3.2. Oslanjanje sa kosim, odnosno polukosim ramenom

Oslanjanje sa polukosim ramenom predstavlja drugačiju geometrijsku izvedbu oslanjanja sa ramenom. Osa oko koje se rame obrće postavljena je ukoso, a ne jednostavno poprečno ili uzdužno. Zbog toga se točak tokom rada ne pomera samo u vertikalnom pravcu: mogu da se menjaju i nagib točka i njegova usmerenost.

Ova promena položaja može da bude deo namerno projektovane geometrije, ali se njene posledice moraju pažljivo kontrolisati. Ponašanje zavisi od ugla ose obrtanja, dimenzija ramena i tačaka pričvršćenja.

Gde se koristi i zašto? Ovakva rešenja primenjivana su na zadnjim osovinama pojedinih putničkih automobila. Omogućavaju nezavisno kretanje točkova uz konstrukciju koja može biti jednostavnija od složenih višezglobnih sistema. Pri izboru ove konstrukcije važno je proceniti kako promene geometrije utiču na stabilnost i upravljivost vozila.

3.3. Oslanjanje sa dvostrukim poprečnim ramenima

Kod ovog sistema svaki točak vode dve poprečne poluge — gornja i donja. Njihovi spoljašnji krajevi povezani su sa nosačem točka, a unutrašnji krajevi zglobno su vezani za karoseriju ili pomoćni ram.

Gornja i donja poluga ne moraju biti jednake dužine niti potpuno paralelne. Njihov raspored pažljivo se određuje da bi se kontrolisala putanja točka i promena njegovog nagiba pri sabijanju i izvlačenju oslanjanja.

Gde se koristi i zašto? Ovaj sistem koristi se na prednjim ili zadnjim osovinama različitih putničkih, sportskih i drugih vozila. Posebno je koristan kada se želi precizna kontrola geometrije točka. Nedostaci mogu biti veći broj delova, složenija konstrukcija i veći zahtevi za prostorom u odnosu na jednostavnija rešenja.

3.4. Mekfersonovo oslanjanje (MacPherson)

Mekfersonovo oslanjanje prepoznaje se po opružnoj nozi koja objedinjuje teleskopski amortizer i oprugu u jednom sklopu. Gornji deo opružne noge vezan je za karoseriju, dok je donji deo povezan sa nosačem točka. Donja poprečna poluga dodatno vodi točak i ograničava njegovo kretanje.

Za razliku od sistema sa dvostrukim poprečnim ramenima, Mekfersonovo oslanjanje nema zasebnu gornju poprečnu polugu. Deo njene funkcije u vođenju točka preuzima opružna noga. To je jedan od razloga zbog kojih sistem može da bude kompaktan.

Gde se koristi i zašto? Mekfersonovo oslanjanje veoma je rasprostranjeno na prednjim osovinama putničkih automobila. Omogućava relativno jednostavnu i prostorno ekonomičnu konstrukciju. To je posebno korisno u prednjem delu vozila, gde je potrebno obezbediti prostor za motor, upravljački sistem i druge sklopove.

Njegova ograničenja zavise od konkretne geometrije i raspoloživog prostora. U poređenju sa dvostrukim poprečnim ramenima, mogućnosti podešavanja putanje točka nisu iste, ali konstrukcija može pružiti odgovarajuću udobnost i upravljivost za veliki broj putničkih automobila.

3.5. Višezglobno oslanjanje (multilink)

Kod višezglobnog oslanjanja položaj točka kontroliše više poluga. One nisu samo duplikati iste vođice: njihov raspored omogućava da različite poluge preuzimaju različite zadatke u kontroli položaja točka pri vertikalnim, uzdužnim i bočnim opterećenjima.

Pažljivim izborom dužina, položaja i tačaka vezivanja poluga moguće je precizno odrediti promene nagiba i usmerenosti točka tokom kretanja oslanjanja. To može doprineti stabilnosti i dobrim voznim osobinama, posebno kada se zahteva da vozilo udobno prelazi neravnine, a da istovremeno pouzdano održava kontakt točkova sa podlogom.

Gde se koristi i zašto? Višezglobno oslanjanje često se susreće na zadnjim osovinama putničkih automobila, uključujući vozila kod kojih se traže precizna kontrola geometrije i dobra vozna svojstva. Može se primenjivati i na drugim osovinama, zavisno od konstrukcije vozila.

Glavni nedostatak je složenost: više poluga i zglobova može povećati cenu proizvodnje, pregledanja i popravke. To ipak ne znači da je višezglobni sistem automatski bolji od svakog jednostavnijeg rešenja. Prikladnost zavisi od namene vozila, konstrukcije i ukupnih zahteva.

3.6. Kako prepoznati razlike između konstrukcija?

Konstrukcija	Kako se vodi točak	Glavna osobina	Tipična primena
Uzdužno rame	Rame koje se obrće oko poprečne ose	Jednostavno vođenje točka po putanji ramena	Zadnja osovina pojedinih putničkih automobila
Polukoso rame	Rame čija je osa obrtanja postavljena ukoso	Tokom hoda mogu se menjati nagib i usmerenost točka	Zadnja osovina pojedinih putničkih automobila
Dvostruka poprečna ramena	Gornja i donja poprečna poluga	Dobra mogućnost kontrole geometrije točka	Prednje i zadnje osovine različitih vozila
Mekferson	Opružna noga i donja poluga	Kompaktan raspored i relativno jednostavna konstrukcija	Često prednja osovina putničkih automobila
Višezglobno oslanjanje	Više posebno raspoređenih poluga	Precizno podešavanje kretanja i položaja točka	Često zadnja osovina putničkih automobila

Navedene primene su tipični primeri, a ne stroga pravila. Isti princip vođenja točka može se primeniti u različitim konstrukcijama, pa se konačna procena donosi na osnovu konkretnog rasporeda elemenata.

4. Kretanje točka i geometrija oslanjanja

Točak kod nezavisnog oslanjanja ne kreće se uvek pravo nagore i nadole. Njegova putanja zavisi od položaja i dimenzija poluga, zglobova i drugih elemenata. Zbog toga se tokom sabijanja i izvlačenja oslanjanja mogu menjati geometrijski uglovi točka.

Za razumevanje rada sistema važno je poznavati:

• Nagib točka (camber): ugao koji opisuje naginjanje točka u odnosu na vertikalu, posmatrano spreda ili otpozadi vozila.
• Usmerenost točkova (toe): položaj točkova u odnosu na uzdužnu osu vozila, posmatrano odozgo.
• Ugao zakreta upravljačkog točka: važan je za upravljanje i zavisi od konstrukcije upravljačkog sistema i oslanjanja.

Projektovanjem geometrije konstruktori nastoje da točak i pri pomeranju zadrži što povoljniji položaj u odnosu na put. Tačan cilj zavisi od vozila i njegove namene. Ne postoji jedna geometrija koja je najbolja za sve konstrukcije.

5. Šta se događa pri prelasku preko prepreke?

Zamislimo da levi prednji točak prelazi preko izdignute prepreke, dok se desni točak nalazi na ravnoj podlozi.

1. Levi točak se pomera u odnosu na karoseriju.
2. Njegova opruga i amortizer reaguju na nastalo pomeranje.
3. Poluge i zglobovi vode točak po putanji koja je određena konstrukcijom oslanjanja.
4. Desni točak ne mora da se podigne zajedno sa levim, pa se poremećaj u većoj meri može ograničiti na stranu vozila koja je naišla na prepreku.

To doprinosi udobnosti i kontaktu točkova sa podlogom. Ipak, karoserija može da se pomeri ili nagne, a preko stabilizatora i drugih veza deo sile može da se prenese i na suprotnu stranu.

6. Prednosti nezavisnog oslanjanja

• Veća udobnost: kretanje jednog točka preko neravnine ne nameće isto kretanje suprotnom točku.
• Bolji kontakt sa podlogom: pravilno projektovano oslanjanje može da omogući povoljnije praćenje neravnina.
• Dobra upravljivost: geometrija može biti projektovana tako da se položaj točka tokom kretanja održava u odgovarajućim granicama.
• Veća sloboda projektovanja: konstruktor može posebno da prilagodi karakteristike oslanjanja zahtevima prednje ili zadnje osovine.
• Moguće smanjenje mase delova koji se kreću zajedno sa točkom: kod odgovarajućih konstrukcija izostanak teške zajedničke osovine može smanjiti neoslanjanu masu, ali rezultat zavisi od ukupnog rešenja.

7. Nedostaci nezavisnog oslanjanja

• Složenija konstrukcija: naročito kod sistema sa više poluga i zglobova.
• Veći troškovi izrade: veći broj delova i složeniji postupci proizvodnje mogu povećati cenu.
• Zahtevnije održavanje: pojedini zglobovi, gumeno-metalni elementi i drugi delovi mogu zahtevati kontrolu i zamenu.
• Osetljivost geometrije na istrošenost ili oštećenja: pohabani zglobovi i savijeni elementi mogu promeniti položaj točka i uticati na stabilnost, habanje pneumatika i preciznost upravljanja.

Navedene prednosti i nedostaci nisu jednaki kod svih sistema. Na primer, jednostavno nezavisno oslanjanje može biti relativno lako za održavanje, dok složen višezglobni sistem može zahtevati znatno više rada.

8. Poređenje zavisnog i nezavisnog oslanjanja

Osobina	Zavisno oslanjanje	Nezavisno oslanjanje
Povezanost točkova	Točkovi su povezani zajedničkom krutom osovinom ili gredom.	Točkovi nemaju zajedničku krutu osovinu koja nameće isto kretanje.
Kretanje preko prepreke	Pomeranje jednog točka utiče na položaj zajedničke osovine i drugog točka.	Svaki točak ima sopstvenu putanju kretanja.
Udobnost	Može biti niža kada neravnine snažno utiču na zajedničku osovinu.	Često omogućava bolju izolaciju poremećaja na jednom točku.
Konstrukcija	Može biti jednostavna i robusna.	Može biti jednostavna ili složena, zavisno od izvedbe.
Tipična primena	Određene terenske, radne i teretne konstrukcije, kao i pojedine zadnje osovine.	Veoma često na putničkim automobilima, posebno kada su važni udobnost i upravljivost.

9. Mogući kvarovi i njihovi simptomi

Kod nezavisnog oslanjanja mogu se javiti kvarovi opruga, amortizera, zglobova, poluga, gumeno-metalnih elemenata i stabilizatora. Na stanje sistema mogu ukazivati sledeći simptomi:

• Udarci ili lupanje preko neravnina: mogu ukazivati na istrošene zglobove, čaure, pričvršćenja ili druge delove.
• Pojačano ljuljanje karoserije: može biti posledica oslabljenih amortizera ili problema sa drugim elementima oslanjanja.
• Neravnomerno habanje pneumatika: može biti povezano sa neodgovarajućom geometrijom točkova, istrošenim delovima ili nepravilnim pritiskom u pneumaticima.
• Vozilo vuče u jednu stranu: uzrok može biti u geometriji, pneumaticima, kočnicama ili drugim sistemima vozila.
• Neobična promena položaja točka: može ukazivati na oštećenje poluge, zgloba ili drugog nosećeg elementa.

Sam simptom ne dokazuje koji je deo neispravan. Za utvrđivanje uzroka potrebni su pregled vozila i odgovarajuća dijagnostika.

10. Zaključak

Nezavisno oslanjanje omogućava da se svaki točak kreće po putanji određenoj sopstvenim elementima vođenja, bez krute zajedničke osovine koja bi nametala isto kretanje levom i desnom točku. Ovakvo rešenje može da poboljša udobnost, kontakt sa podlogom i upravljivost vozila.

Njegove karakteristike zavise od konstrukcije poluga, zglobova, opruga, amortizera i stabilizatora. Zato se pri izboru sistema ne posmatra samo da li je oslanjanje nezavisno, već i kako je konkretno izvedeno i za koju namenu je projektovano.

11. Provera znanja

1. Šta je nezavisno oslanjanje?
2. Koja je osnovna razlika između zavisnog i nezavisnog oslanjanja?
3. Koju ulogu imaju opruga i amortizer?
4. Zašto pomeranje jednog točka kod nezavisnog oslanjanja ne mora da izazove isto pomeranje suprotnog točka?
5. Kako stabilizator poprečnih nagiba utiče na ponašanje vozila?
6. Navedi tri vrste nezavisnog oslanjanja.
7. Koje su glavne prednosti nezavisnog oslanjanja?
8. Zašto složeniji sistemi mogu da budu skuplji za održavanje?
9. Kako istrošeni zglobovi mogu da utiču na položaj točka?

12. Zadatak za razmišljanje

Zamislite vozilo čiji levi prednji točak prelazi preko izdignute prepreke, dok desni prednji točak ostaje na ravnoj podlozi.

Objasnite kako bi na kretanje točkova i karoserije uticalo zavisno, a kako nezavisno oslanjanje. U odgovoru pomenite zajedničku osovinu, opruge, amortizere i mogućnost prenosa uticaja sa jednog točka na drugi.

Povezane lekcije

• Uvod u sistem za oslanjanje
• Delovi sistema za oslanjanje
• Vrste sistema za oslanjanje
• Zavisno oslanjanje
• Polunezavisno oslanjanje