Podvozek automobilu – co je podvozek: zařízení a princip činnosti

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.

Co je podvozek

Všechna motorová vozidla se skládají ze tří hlavních součástí:

• napájecí bod;
• tělo;
• podvozek.

Podvozek není konkrétní součástí vozidla. Někdy se tento termín vztahuje na nosnou konstrukci stroje.

Čtěte také: Ford Probe: specifikace, fotografie a recenze

Ve skutečnosti je podvozek souborem mechanismů, které spolupracují s koly a podpěrami automobilu. Jedná se o jednotku, která kombinuje řízení vozu, jeho převodovku, systém tlumení nárazů a podvozek. Všechny tyto systémy jsou propojeny na společné bázi a jejich provoz je synchronizován tak, aby se mohlo pohybovat celé vozidlo. Součástí podvozku je také rám plus pohonné jednotky – motor, převodovka a odpružení. Je na něm karoserie, která autu dodává hotový vzhled.

Podvozkem automobilu se rozumí také soubor dílů a sestav, na kterých závisí pohyb a manévry vozidla. V technické dokumentaci vozu je to vyznačeno, což v tomto případě odpovídá číslu karoserie (co je číslo podvozku).

Hlavními součástmi podvozku automobilu jsou dvě zavěšení – přední a zadní, stejně jako kola. Odpružení jsou nezbytná pro změkčení nebo odstranění vibrací při jízdě, díky čemuž vůz hladce překonává všechny nerovnosti vozovky.

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.

Jak to funguje a k čemu to je

Všechny jednotky potřebné k pohybu jsou namontovány na základně vozu tak, aby se rotační energie přenášela z motoru na hnací kola. Takto se synchronizuje práce všech uzlů:

• Motor je namontován na pomocném rámu. Z něj se točivý moment přenáší na přední nebo zadní nápravu (v případě pohonu všech nebo zadních kol). Díky tomu se kola začnou otáčet a auto se pohybuje vpřed nebo vzad.

• Řízení je připojeno k automobilu, aby se změnil jeho směr. Hnací kola uvedou auto do pohybu a volant mu nastaví směr. V této sestavě je mnoho detailů, které zajišťují plynulé manévry při jízdě.

• Pro změnu rychlosti vozidla je mezi pohonnou jednotku a hnací kola instalována převodovka. Může být mechanický nebo automatický. V této jednotce se pomocí sady převodů zvyšuje točivý moment, což vám umožňuje odstranit nadměrné zatížení motoru.

Čtěte také: Kde se vyrábí vozy Škoda pro Rusko a další země

• Při jízdě po silnicích různé kvality dochází k vibracím. Otřesy a vibrace rychle způsobí poruchu součástí převodovky a řízení. Aby se toto zatížení vyrovnalo, jsou k pomocnému rámu připevněny páky a tlumiče nárazů.

Jak vidíte, podvozek automobilu umožňuje uvést do pohybu celou konstrukci, změnit její směr a kompenzovat vibrační zatížení, ke kterému dochází během jízdy. Díky tomuto vývoji lze energii generovanou spalovacím motorem využít pro pohodlnou a bezpečnou přepravu osob a velkých nákladů.

Základní principy vibračních charakteristik automobilů

Vzruchy vytvářené vozovkou působí na karoserii vozidla prostřednictvím pneumatik, zavěšení kol a systému odpružení/tlumiče. Pro teoretickou analýzu lze použít vibrační modely různé složitosti. S rostoucí složitostí modelu se zvyšuje počet stupňů volnosti a sdružených diferenciálních rovnic. Pro větší názornost budou základní vztahy v automobilových vibračních systémech vysvětleny na příkladu dvouhmotového vibrátoru. (obr. “Dvouhmotový vibrátor jako čtvrtina vozu”).

S hodnotami hmotnosti, koeficienty pružnosti a koeficienty tlumení jsou specifikovány všechny parametry ve dvouhmotovém modelu pro analýzu vibračního inženýrství a s proměnnými uvedenými na rýže. “Dvouhmotový vibrátor jako čtvrť auta”lze sestavit dvě diferenciální rovnice:

mAzA + kA,R (zA — zR) + cA,R (zA — zR) = 0,

mRzR — kA,R (zA — zR) — cA,R (zA — zR) + cRzR + kR zR = cRh + kRh

Dělení těchto rovnic hmotností vede v každém případě k obvyklému tvaru diferenciální rovnice druhého řádu a dává úhlovou frekvenci volných tlumených kmitů ωg a úhlovou frekvenci volných netlumených kmitů ωu, stejně jako koeficienty útlumu pro kolo DR a karoserii DA.

Pro úhlovou frekvenci nezávislých netlumených kmitů kola platí následující rovnice:

ωR=√ (cR+cA,R)/ mR ≈ √ (cR / mR),na (cR ≈ 10 cA)

Následující rovnice platí pro tělo odpovídajícím způsobem:

ωA=√(cA,R/mA)

Obecně se úhlová frekvence volných tlumených kmitů ωg vypočítá pomocí vzorce:

ωg = ωu√ (1 – D2)

kde se jako aproximace předpokládá následující: ωg≈0,9 ωu.

Pro koeficient tlumení DR na kole platí následující rovnice:

Čtěte také: Demontáž motoru Mazda RX-8: kolik stojí rotační potěšení?

DR = kA,R / 2mR ωR = kA,R /2√(cR+cA,R)mR =(mAωA/mR ωR)DA

kde zkušenost ukázala, že by se mělo usilovat o DR ≈ 0,4.

Totéž platí pro tělo:

DA = kA,R / 2mA ωA = kA,R /2√(cA,RmR)

V tomto případě byla účinnost prokázána hodnotou DA≈ 0,3.

Kolísání dynamického zatížení kola ΔG vede k rovnosti:

ΔG = mRzR + mAzA = cR(h – zR) + kR (h – zR)

Společně tyto proměnné tvoří základ pro hrubou konfiguraci systému zavěšení/tlumičů vozidla.

Pokud je známa vlastní frekvence karoserie (obvykle fА ≈ 1 Hz) a hmotnost karoserie (nebo specifická hmotnost karoserie na kolo), lze určit tuhost pružin karoserie vzhledem ke kolům:

cA,R = mA coA2

Přepočet na skutečnou tuhost pružin karoserie se provádí s ohledem na poměr i mezi zdvihy kola a pružiny, (viz obr. “tuhost pružiny”). Za prvé, skutečná síla pružiny

AF = cA ΔzF

a síla kola ΔFR jsou formulovány se stlačováním pružiny ΔzR. Platí následující rovnice Δ FR:

AFR = cA,R AzR

Rovnováha točivého momentu působícího kolem držáku ramene zavěšení na těleso nápravy znázorněné na obrázku rýže. “tuhost pružiny” vede k:

cA,R ΔzR d2 = cA ΔzF ( d2 — d1)

Tuto rovnici lze použít k transformaci skutečné konstanty pružiny cA na geometrické vztahy s konstantou kola cA,R:

cA,R = cAi2

s tuhostí pružiny i:

i = (d2 — dl)/d1 = ΔzF/AzR

Totéž platí pro tlumič vibrací. Pro výpočet koeficientu tlumení vibrací karoserie (jeho vlivu na kolo) platí pro kolo následující výraz:

cA,R = 2DA√(cA,RmR)

Při DA = 0,3 (viz výše) a mA jako známé proměnné studovaného vozidla lze koeficient tlumení vibrací karoserie určit pomocí rovnice

DR = (mAcoA/mRcoR)DA

vyhodnocením optimálních poměrů mezi hmotností kola a karoserie pomocí koeficientů útlumu DR = 0,4 a DA = 0,3 (směrnice) se získá následující poměr:

Čtěte také: Z čeho se skládá auto: hlavní díly, jednotky a sestavy

mA/mR = 0,4ωR / 0,3ωA = 0,4 fR/0,3 fA

kde fR= ωR 2π a fA= ωA 2π.

Na fR= 12Hz a fA= 1 Hz výsledek bude následující:

mR = 1/16 mA

Vliv různých parametrů odpružení/tlumičů na různé frekvenční rozsahy je znázorněn v tabulka “Vliv systému odpružení/tlumičů na charakteristiky vertikálního kmitání vozidla”.

Konstrukce a provedení podvozku automobilu

Podvozek osobního a nákladního automobilu je vytvořen na stejném principu: skládá se z nosné části, ke které jsou připevněny komponenty nezbytné pro pohyb.

Co je podvozek v autě: účel, princip fungování

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.

Přečtěte si článek Měření komprese motoru

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.

Přečtěte si článek Kde se nachází číslo motoru

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.

Přečtěte si článek Přípravky na čištění interiéru auta

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.

Související příspěvky:

1. Co je fázový regulátor v motoru: zařízení a princip činnosti fázového měniče
2. Princip činnosti a vlastnosti přeplňování turbodmychadlem u benzínových a naftových motorů
3. Kompresor v autě: co to je a jak to funguje
4. Výměna motorového oleje: kdy a jak často, nuance a další

Publikováno v části Provoz a opravy vozu

Pondělí	Út.	Oddat	Čt.	Pá.	So.	Slunce
1	2
3	4	5	6	7	8	9
10	11	12	13	14	15	16
17	18	19	20	21	22	23
24	25	26	27	28