Polunezavisno oslanjanje motornih vozila

Polunezavisno oslanjanje predstavlja sistem oslanjanja kod koga su levi i desni točak iste osovine povezani elastičnim konstrukcionim elementom. Zbog te veze pomeranje jednog točka može da utiče na položaj i kretanje drugog točka, ali veza nije toliko kruta kao kod klasičnog zavisnog oslanjanja sa čvrstom osovinom.

Jedan od najčešćih primera je oslanjanje sa torzionom gredom, koje se primenjuje na zadnjoj osovini brojnih putničkih automobila. Konstrukcija se sastoji od levog i desnog uzdužnog ramena povezanih poprečnom gredom koja se pri nejednakom pomeranju točkova elastično uvija.

Takvo rešenje predstavlja kompromis između jednostavnosti zavisnog oslanjanja i mogućnosti prilagođavanja točkova neravninama koje pruža nezavisno oslanjanje. Njegove osobine zavise od geometrije ramena, oblika grede, opruga, amortizera i elastičnih spojeva.

1. Osnovni princip polunezavisnog oslanjanja

Kod polunezavisnog oslanjanja svaki točak može da se pomera nagore ili nadole u odnosu na karoseriju. Međutim, za razliku od potpuno nezavisnog oslanjanja, između levog i desnog točka postoji konstrukciona veza koja utiče na njihovo međusobno kretanje.

Kod oslanjanja sa torzionom gredom ta veza ostvarena je poprečnom gredom spojenom sa uzdužnim ramenima. Greda je projektovana tako da se pri određenim opterećenjima elastično deformiše, odnosno uvija. Njena krutost određuje koliko će se kretanje jednog točka preneti na drugu stranu vozila.

Važno je razumeti da torziona greda nije isto što i kruta poprečna osovina. Kruta osovina snažno ograničava relativno kretanje točkova, dok konstrukcija sa torzionom gredom dopušta određeno međusobno pomeranje upravo zahvaljujući elastičnoj deformaciji spojnog elementa.

Šta se dešava kada jedan točak naiđe na neravninu?

1. Točak nailazi na izbočinu na putu i pomera se nagore u odnosu na karoseriju.
2. Uzdužno rame povezano sa točkom obrće se oko svojih elastičnih oslonaca na karoseriji.
3. Poprečna greda se elastično deformiše jer levi i desni deo sistema nemaju jednako pomeranje.
4. Preko grede se prenosi deo sile i na suprotno rame, pa i drugi točak može da promeni položaj.
5. Opruge prihvataju deo udara, dok amortizeri prigušuju oscilacije i pomažu da se kretanje točkova i karoserije smiri.

Količina prenetog uticaja zavisi od konstrukcije grede i ostalih elemenata oslanjanja. Zbog toga se ne može reći da se oba točka uvek pomeraju jednako, niti da se pomeranje jednog točka prenosi na drugi u potpuno istoj meri kod svih vozila.

2. Glavni delovi polunezavisnog oslanjanja

Tačan raspored elemenata zavisi od proizvođača i konkretnog modela vozila, ali tipična konstrukcija sa torzionom gredom sadrži nekoliko osnovnih delova.

• Uzdužna ramena: nose glavčine točkova ili njihove nosače i omogućavaju da se točkovi pomeraju po putanji koju određuje geometrija oslanjanja.
• Poprečna torziona greda: povezuje levo i desno uzdužno rame. Njena konstrukcija omogućava elastično uvijanje pri nejednakom pomeranju točkova, uz istovremeno prenošenje sila.
• Elastični oslonci, odnosno gumeno-metalne čaure: povezuju ramena sa karoserijom i omogućavaju predviđena pomeranja, uz smanjenje prenosa vibracija.
• Opruge: prihvataju deo energije udara i omogućavaju elastično pomeranje točkova u odnosu na karoseriju.
• Amortizeri: prigušuju oscilacije koje nastaju pri prelasku preko neravnina i nakon njih.
• Glavčine i nosači točkova: omogućavaju pričvršćivanje točkova i prenose opterećenja sa njih na elemente oslanjanja.
• Pričvršćenja za karoseriju: prenose opterećenja sa sistema oslanjanja na noseću strukturu vozila.

Opruga i amortizer nisu uvek postavljeni zajedno. Kod mnogih konstrukcija opruga se oslanja na uzdužno rame, dok je amortizer postavljen između ramena i karoserije. Takav raspored omogućava projektantu da posebno odredi njihove položaje i karakteristike.

Kod brojnih sistema poprečna greda svojim elastičnim ponašanjem doprinosi kontroli naginjanja karoserije. Zbog toga posebna klasična poprečna stabilizatorska šipka nije obavezna kod svake izvedbe. Ipak, postoje različita konstrukciona rešenja, pa uvek treba posmatrati konkretan sistem.

3. Kako radi torziona greda?

Da bismo razumeli princip rada, zamislimo vozilo koje se kreće pravo po ravnom putu. Leva i desna strana zadnjeg oslanjanja približno su jednako opterećene, pa se opruge sabijaju u skladu sa opterećenjem vozila. Poprečna greda tada uglavnom prenosi opterećenja bez velikog relativnog uvijanja između levog i desnog ramena.

Situacija je drugačija kada samo jedan točak naiđe na prepreku. Njegovo uzdužno rame menja položaj, dok suprotno rame ne mora da izvrši isto pomeranje. Zbog toga dolazi do uvijanja poprečne grede. Elastična deformacija omogućava određenu razliku u kretanju točkova, ali istovremeno stvara reakciju koja utiče na suprotnu stranu.

Zašto je važno uvijanje grede?

Kada bi poprečna greda bila potpuno kruta u pogledu relativnog pomeranja ramena, sistem bi se ponašao mnogo bliže zavisnom oslanjanju sa krutom vezom između točkova. Kada bi leva i desna strana bile potpuno odvojene, njihovo kretanje ne bi bilo povezano samom tom gredom.

Projektovana elastičnost torzione grede omogućava kompromis između ta dva slučaja. Oblik poprečnog preseka, dimenzije, materijal i tačke vezivanja određuju njenu krutost i način deformisanja.

Greda pri tome nije samo elastični element. Ona je i važan noseći deo konstrukcije: prenosi sile između ramena i učestvuje u određivanju kretanja zadnjih točkova.

4. Gde se koristi polunezavisno oslanjanje?

Polunezavisno oslanjanje sa torzionom gredom često se koristi na zadnjoj osovini malih i kompaktnih putničkih automobila. Posebno je praktično kod vozila sa prednjim pogonom, ali se primena ne može određivati samo na osnovu vrste pogona.

Jedan od razloga za njegovu rasprostranjenost jeste kompaktna konstrukcija. Sistem može da zauzme relativno malo prostora i da ostavi više mogućnosti za oblikovanje poda vozila, prostora za putnike i prtljažnika.

Pored toga, manji broj poluga i zglobova u poređenju sa mnogim višezglobnim sistemima može da pojednostavi proizvodnju i konstrukciju. Zbog toga je torziona greda čest izbor kada je potrebno postići odgovarajuće vozne osobine uz kontrolu cene, mase i potrebnog prostora.

Ipak, polunezavisno oslanjanje nije rezervisano isključivo za jeftina vozila, niti znači da je automobil automatski manje bezbedan ili neudoban. Konačne osobine zavise od čitavog vozila, podešavanja oslanjanja, pneumatika i uslova vožnje.

5. Prednosti polunezavisnog oslanjanja

Polunezavisno oslanjanje predstavlja kompromis između jednostavnosti i mogućnosti kontrole kretanja točkova. Njegove glavne prednosti su:

• Kompaktna konstrukcija: zauzima relativno malo prostora u zadnjem delu vozila, što može olakšati oblikovanje poda i prtljažnika.
• Relativno mali broj delova: u poređenju sa mnogim složenim nezavisnim oslanjanjima, obično ima manje pojedinačnih poluga i zglobova.
• Povoljniji troškovi proizvodnje: jednostavnija konstrukcija često olakšava proizvodnju i sklapanje.
• Dobra iskorišćenost prostora: raspored grede, ramena, opruga i amortizera može da ostavi prostor za druge sklopove vozila.
• Kontrolisano naginjanje karoserije: torziona krutost poprečne grede može da doprinese kontroli naginjanja pri prolasku kroz krivinu.
• Mogućnost dobrog podešavanja za namenu vozila: izborom geometrije i krutosti elemenata sistem se može prilagoditi zahtevima svakodnevne vožnje.

Ove prednosti nisu podjednako izražene kod svih konstrukcija. Kvalitetno projektovana torziona greda može da pruži odgovarajuću udobnost i stabilnost, dok loše odabrana geometrija ili neodgovarajuće podešavanje mogu da pogoršaju ponašanje vozila.

6. Nedostaci polunezavisnog oslanjanja

Pošto su levi i desni točak povezani poprečnom gredom, konstruktor nema istu slobodu da podešava kretanje svakog točka kao kod pojedinih složenih sistema nezavisnog oslanjanja.

• Međusobni uticaj točkova: pri nejednakom pomeranju jednog točka dolazi do deformacije grede i prenosa dela opterećenja na suprotnu stranu.
• Ograničena sloboda podešavanja geometrije: mogućnosti zasebnog oblikovanja putanje levog i desnog točka manje su nego kod nekih višezglobnih konstrukcija.
• Osetljivost na konstrukciona oštećenja: deformisana greda ili oštećena mesta spajanja mogu promeniti geometriju oslanjanja.
• Uticaj stanja elastičnih oslonaca: istrošene gumeno-metalne čaure mogu dovesti do neželjenih pomeranja, buke i promena ponašanja vozila.
• Ograničenja u zahtevnim uslovima vožnje: određene izvedbe mogu imati manje mogućnosti za precizno podešavanje kretanja točkova od skupljih i složenijih nezavisnih sistema.

Navedeni nedostaci ne znače da je polunezavisno oslanjanje uvek lošije rešenje. Sistem treba procenjivati u odnosu na namenu vozila, njegove dimenzije, masu, raspoloživi prostor i planirane vozne osobine.

7. Poređenje zavisnog, polunezavisnog i nezavisnog oslanjanja

Najlakše ćemo razumeti polunezavisno oslanjanje ako ga uporedimo sa preostale dve osnovne grupe sistema.

Osobina	Zavisno oslanjanje	Polunezavisno oslanjanje	Nezavisno oslanjanje
Povezanost točkova	Kruta zajednička osovina ili greda povezuje točkove.	Točkovi su povezani elastičnim konstrukcionim elementom.	Točkovi nemaju zajedničku krutu osovinu koja nameće isto kretanje.
Pomeranje jednog točka	Menja položaj zajedničke osovine i utiče na drugi točak.	Može da izazove elastičnu deformaciju veze i utiče na drugi točak.	Svaki točak ima sopstvenu putanju, određenu svojim elementima vođenja.
Elastična veza između strana	Osnovna veza je kruta u pogledu relativnog položaja točkova.	Veza dozvoljava određeno relativno pomeranje zahvaljujući elastičnosti.	Nema zajedničke krute osovine; mogu postojati druge elastične veze, kao što je stabilizator.
Složenost	Može biti jednostavna i robusna.	Često ima relativno mali broj delova.	Može biti jednostavno ili složeno, zavisno od konstrukcije.
Tipična prednost	Robusnost i pogodnost za određena radna i terenska vozila.	Kompaktna konstrukcija i povoljni proizvodni troškovi.	Veća sloboda u određivanju putanje i položaja svakog točka.

Važno je napomenuti da se udobnost, stabilnost i upravljivost ne mogu odrediti samo na osnovu ove podele. Na ponašanje vozila utiču i opruge, amortizeri, geometrija oslanjanja, pneumatici, masa i konstrukcija karoserije.

8. Kako polunezavisno oslanjanje utiče na ponašanje vozila?

8.1. Prelazak preko neravnina

Kada jedan zadnji točak naiđe na neravninu, njegovo uzdužno rame menja položaj, a torziona greda se elastično deformiše. Drugi točak zbog toga može da reaguje, ali njegova reakcija zavisi od geometrije i krutosti celog sistema.

Opruge i amortizeri i dalje imaju važnu ulogu u ublažavanju udara. Greda sama po sebi ne zamenjuje opruge i amortizere: ona povezuje ramena, prenosi opterećenja i doprinosi ukupnoj krutosti oslanjanja.

8.2. Prolazak kroz krivinu

Pri prolasku kroz krivinu spoljašnja strana vozila obično se više opterećuje od unutrašnje. Razlika u pomeranju levog i desnog točka izaziva uvijanje poprečne grede, koja se suprotstavlja relativnom zakretanju ramena u meri određenoj svojom torzionom krutošću.

Na taj način greda može da doprinese kontroli naginjanja karoserije. Međutim, ukupno ponašanje vozila zavisi i od prednjeg oslanjanja, pneumatika, raspodele mase i drugih karakteristika konstrukcije.

8.3. Opterećenje vozila

Kada se poveća masa putnika ili prtljaga, opruge se dodatno sabijaju. Položaj karoserije i radna tačka oslanjanja se menjaju, pa se mogu promeniti i raspoloživi hod točkova i ponašanje sistema pri prelasku preko neravnina.

Zato je važno poštovati najveće dozvoljeno opterećenje vozila i održavati pravilno stanje pneumatika i elemenata oslanjanja.

9. Kontrola i mogući kvarovi

Polunezavisno oslanjanje je konstrukciono relativno jednostavno, ali njegovi elementi ipak zahtevaju redovnu kontrolu. Naročito je važno proveravati stanje čaura, amortizera, opruga, pričvršćenja i same grede.

• Lupanje preko neravnina: može biti povezano sa istrošenim elastičnim osloncima, amortizerima, pričvršćenjima ili drugim delovima oslanjanja.
• Pojačano ljuljanje karoserije: može ukazivati na oslabljene amortizere ili druge probleme u sistemu oslanjanja.
• Neravnomerno habanje zadnjih pneumatika: može biti posledica nepravilne geometrije, oštećenih elemenata ili neodgovarajućeg pritiska u pneumaticima.
• Promena položaja zadnjih točkova: može ukazivati na deformaciju grede, oštećenje ramena ili istrošene spojeve.
• Korozija i pukotine: naročito su značajne na nosećim delovima i spojevima, jer mogu uticati na čvrstoću konstrukcije.
• Promena ponašanja vozila u krivini: može biti povezana sa oslanjanjem, ali uzrok treba proveriti zajedno sa pneumaticima, upravljačkim sistemom i ostalim relevantnim sklopovima.

Nijedan od ovih simptoma samostalno ne dokazuje da je torziona greda neispravna. Potrebni su pregled i odgovarajuća dijagnostika. Posebno je važno da se eventualna deformacija ili pukotina na nosećem elementu ne pokušava rešavati bez stručne procene.

10. Zaključak

Polunezavisno oslanjanje omogućava određeno relativno kretanje levog i desnog točka, uz zadržavanje elastične konstrukcione veze između njih. Kod najpoznatije izvedbe, oslanjanja sa torzionom gredom, dva uzdužna ramena povezana su poprečnim elementom koji se pri nejednakom pomeranju točkova elastično uvija.

Takvo rešenje pruža dobar kompromis između jednostavnosti, cene, iskorišćenosti prostora i voznih osobina. Zbog toga se često primenjuje na zadnjim osovinama putničkih automobila.

Ipak, nijedan tip oslanjanja nije najbolji za sve namene. Izbor zavisi od konstrukcije vozila, očekivanih opterećenja, raspoloživog prostora i zahteva koji se postavljaju pred udobnost, stabilnost i upravljivost.

11. Provera znanja

1. Šta je polunezavisno oslanjanje?
2. Koja je osnovna razlika između zavisnog i polunezavisnog oslanjanja?
3. Koji su glavni delovi polunezavisnog oslanjanja sa torzionom gredom?
4. Koju ulogu imaju uzdužna ramena?
5. Zašto se torziona greda uvija kada samo jedan točak naiđe na prepreku?
6. Da li pomeranje jednog točka uvek izaziva jednako pomeranje drugog točka? Objasni.
7. Koja je uloga opruga, a koja amortizera?
8. Navedi najmanje tri prednosti polunezavisnog oslanjanja.
9. Navedi najmanje dva moguća nedostatka ovog sistema.
10. Zašto je torziona greda čest izbor za zadnju osovinu kompaktnih automobila?
11. Koji simptomi mogu da ukažu na istrošenost ili oštećenje elemenata oslanjanja?

12. Zadatak za razmišljanje

Zamislite tri vozila koja se kreću istim putem. Prvo vozilo ima zavisno oslanjanje sa krutom zadnjom osovinom, drugo ima polunezavisno oslanjanje sa torzionom gredom, a treće ima nezavisno zadnje oslanjanje.

Levi zadnji točak sva tri vozila nailazi na istu izdignutu prepreku, dok desni točak ostaje na ravnoj podlozi.

Objasnite kako bi se razlikovalo kretanje točkova kod ova tri sistema. U odgovoru obavezno pomenite krutu osovinu, elastično uvijanje torzione grede i mogućnost zasebnog kretanja točkova kod nezavisnog oslanjanja.

Zatim navedite zbog čega bi proizvođač malog putničkog automobila mogao da izabere polunezavisno umesto složenog višezglobnog oslanjanja.

Povezane lekcije

• Uvod u sistem za oslanjanje
• Delovi sistema za oslanjanje
• Vrste sistema za oslanjanje
• Zavisno oslanjanje
• Nezavisno oslanjanje
• Opruge i elastični elementi
• Amortizeri i stabilizatori