Vrste sistema za oslanjanje

Sistemi za oslanjanje mogu se podeliti na zavisne, nezavisne i polunezavisne, u zavisnosti od toga kako su povezani levi i desni točak iste osovine i koliko njihovo kretanje utiče jedno na drugo.

Ova podela ne zavisi prvenstveno od vrste opruge. Na primer, zavojna opruga može se koristiti u različitim tipovima oslanjanja. Za određivanje vrste sistema najvažnije je kako su točkovi povezani sa karoserijom i kakva je konstrukcija elemenata koji ih vode.

U ovoj lekciji upoznaćemo:

• zavisno oslanjanje sa zajedničkom krutom osovinom ili gredom;
• nezavisno oslanjanje kod kojeg svaki točak ima svoju putanju;
• polunezavisno oslanjanje sa elastičnom poprečnom vezom;
• prednosti i nedostatke ovih konstrukcija;
• ponašanje točkova kada jedan od njih naiđe na prepreku.

1. Zavisno oslanjanje

Kod zavisnog oslanjanja levi i desni točak iste osovine povezani su zajedničkom krutom osovinom ili gredom. To znači da se točkovi ne mogu posmatrati kao potpuno odvojene jedinice. Kada se jedan točak pomeri, menja se položaj zajedničkog sklopa, pa to može uticati i na položaj drugog točka.

Zavisno oslanjanje može se izvesti kao pogonska ili nepogonska osovina. Kod pogonske osovine zajednički sklop obuhvata i elemente prenosa pogona, dok nepogonska osovina nema zadatak da prenosi obrtni moment motora na točkove.

1.1. Kako radi zavisno oslanjanje?

Zamislimo da desni točak naiđe na izbočinu, dok levi ostaje na ravnom delu puta. Desni kraj osovine podiže se u odnosu na karoseriju, pa se zajednička osovina zakreće. Zbog krute veze menja se i položaj levog točka u odnosu na karoseriju.

Opruge omogućavaju elastično pomeranje osovine u odnosu na karoseriju, amortizeri prigušuju oscilacije, a dodatne vođice ili lisnate opruge, zavisno od konstrukcije, određuju putanju osovine i prenose sile.

1.2. Prednosti zavisnog oslanjanja

• Robusna konstrukcija: zajednička osovina može da podnese velika opterećenja i pogodna je za vozila koja prevoze teret.
• Održavanje međusobnog položaja točkova: kruta osovina održava njihov međusobni položaj u odnosu na samu osovinu.
• Praktičnost kod teretnih vozila: određene izvedbe su pogodne za velika opterećenja i zahtevne radne uslove.
• Jednostavnost pojedinih izvedbi: konstrukcija može imati manje zasebnih vodećih poluga nego složeniji nezavisni sistemi.

1.3. Nedostaci zavisnog oslanjanja

• Međusobni uticaj točkova: pomeranje jednog točka utiče na položaj zajedničke osovine, pa se poremećaj može preneti na drugu stranu.
• Veća masa delova koji se pomeraju zajedno sa točkovima: teška osovina može otežati brzo praćenje neravnina.
• Ograničena sloboda pojedinačnog kretanja: točkovi ne mogu da prate različite neravnine potpuno nezavisno jedan od drugog.

Zavisno oslanjanje nije zbog toga nužno loše rešenje. Njegova pogodnost zavisi od namene vozila, opterećenja, zahteva za udobnošću i prostora koji je raspoloživ za konstrukciju.

2. Nezavisno oslanjanje

Kod nezavisnog oslanjanja svaki točak povezan je sa karoserijom, pomoćnim ramom ili šasijom preko sopstvenog sistema poluga, zglobova i elastičnih elemenata. Između glavčina levog i desnog točka nema zajedničke krute osovine koja bi im nametala isti hod.

Kada jedan točak naiđe na prepreku, može da se pomeri u odnosu na karoseriju bez obaveznog podizanja drugog točka za isti iznos. Time se olakšava prilagođavanje oba točka različitim neravninama.

2.1. Kako radi nezavisno oslanjanje?

Ako desni točak naiđe na izbočinu, njegove poluge se zakreću u zglobovima, opruga se sabija, a amortizer prigušuje kretanje. Levi točak može da ostane približno u dotadašnjem položaju ako na njegovoj strani nema neravnine.

Ipak, točak se ne kreće nužno po savršeno vertikalnoj pravoj liniji. Krajevi poluga opisuju putanje koje zavise od njihove dužine, položaja i međusobnog rasporeda. Zbog toga se tokom hoda mogu menjati nagib i usmerenost točka, kao i njegov poprečni ili uzdužni položaj.

2.2. Primeri nezavisnog oslanjanja

• MacPherson opružna noga: opruga i amortizer objedinjeni su u sklopu koji ima i ulogu vodećeg elementa. Često se koristi na prednjim točkovima putničkih automobila.
• Oslanjanje sa dvostrukim poprečnim viljuškama: gornja i donja viljuška vode nosač glavčine. Geometrija se može pažljivo prilagoditi da bi se kontrolisale promene nagiba točka.
• Višestruko oslanjanje: više poluga učestvuje u vođenju točka, čime se omogućava detaljnije podešavanje njegove putanje.

2.3. Prednosti nezavisnog oslanjanja

• Odvojeno kretanje točkova: svaki točak može da prati prepreku bez obaveznog jednakog pomeranja suprotnog točka.
• Udobnost: poremećaj na jednoj strani obično se manje neposredno prenosi na drugu stranu nego kod krute osovine.
• Kontrola geometrije: raspored poluga može se projektovati tako da promene nagiba i usmerenosti tokom hoda budu prihvatljive.
• Mogućnost manje nepokretne mase sistema: mnoge izvedbe izbegavaju tešku zajedničku osovinu, mada stvarni rezultat zavisi od konstrukcije.

2.4. Nedostaci nezavisnog oslanjanja

• Složenija konstrukcija: pojedine izvedbe imaju veći broj poluga, zglobova i oslonaca.
• Zahtevnije održavanje: istrošenost više zglobova može da izazove zazore, buku i promenu geometrije točkova.
• Promena položaja točka tokom hoda: nezavisno kretanje ne znači da nagib, trag i usmerenost ostaju nepromenjeni.

Nezavisno oslanjanje ne znači da između levog i desnog točka uopšte nema međusobnog uticaja. Ako sistem ima stabilizator poprečnog naginjanja, njegovo uvijanje pri različitom hodu točkova prenosi sile sa jedne strane oslanjanja na drugu.

3. Polunezavisno oslanjanje

Polunezavisno oslanjanje predstavlja konstrukcijsko rešenje kod kojeg točkovi mogu da imaju različit hod, ali su istovremeno povezani elementom koji se elastično deformiše i prenosi deo opterećenja između leve i desne strane.

Čest primer je zadnje oslanjanje sa torzionom gredom. Uobičajeno se sastoji od dve uzdužne ruke koje nose sklopove točkova i poprečne grede koja ih povezuje. Kada se oba točka pomeraju približno jednako, poprečna greda se relativno malo uvija. Kada se točkovi pomeraju različito, greda se uvija i pruža otpor tom relativnom kretanju.

Torziona greda nije isto što i torzioni štap koji služi kao opružni element. Kod oslanjanja sa torzionom gredom, poprečna greda je deo sklopa koji povezuje leve i desne uzdužne ruke i elastično reaguje na njihovo relativno pomeranje.

3.1. Kako se ponaša torziona greda?

Zamislimo da desni točak pređe preko izbočine, a levi ostane na ravnom delu puta. Desna uzdužna ruka se podiže, dok leva ne mora da se pomeri za isti iznos. Poprečna greda se pri tome uvija i prenosi deo uticaja na drugu stranu.

Zato se ovaj sistem nalazi između jednostavne krute osovine i oslanjanja kod kojeg svaki točak ima potpuno zaseban vodeći sklop. Točkovi se mogu pomerati relativno jedan prema drugom, ali njihovo kretanje nije potpuno nezavisno.

3.2. Prednosti polunezavisnog oslanjanja

• Kompaktna konstrukcija: može da zauzima malo prostora, što je značajno kod manjih putničkih automobila.
• Manji broj pojedinačnih delova: kod mnogih izvedbi nema velikog broja zasebnih poluga i zglobova.
• Ekonomična proizvodnja: konstrukcija često može biti jednostavnija i povoljnija za proizvodnju.
• Uravnotežen kompromis: omogućava različit hod točkova, ali zadržava određenu konstrukcijsku jednostavnost.

3.3. Ograničenja polunezavisnog oslanjanja

• Međusobni uticaj točkova: uvijanje poprečne grede prenosi deo sile i utiče na kretanje druge strane.
• Ograničena mogućnost oblikovanja putanje: geometrija je manje slobodno podesiva nego kod pojedinih složenih nezavisnih sistema.
• Uticaj opterećenja i konstrukcije: ponašanje sistema zavisi od krutosti grede, rasporeda zglobova i ostalih elemenata.

Polunezavisna konstrukcija posebno je česta na zadnjoj osovini mnogih putničkih automobila. Ipak, tačna primena zavisi od modela vozila i zahteva koje konstruktor želi da ispuni.

4. Poređenje tri osnovne vrste oslanjanja

Sledeća tabela prikazuje osnovne razlike. Ona predstavlja opšti pregled, jer konkretne osobine zavise od izvedbe, mase vozila, opruga, amortizera i geometrije vođenja točkova.

Osobina	Zavisno oslanjanje	Nezavisno oslanjanje	Polunezavisno oslanjanje
Povezanost točkova	Zajednička kruta osovina ili greda	Nema zajedničke krute osovine koja povezuje glavčine	Elastična poprečna veza
Kretanje jednog točka	Menja položaj zajedničke osovine i utiče na drugu stranu	Ne zahteva jednak hod drugog točka	Može se razlikovati, ali uvijanje veze prenosi deo uticaja
Tipična osobina	Robusnost i mogućnost velikog opterećenja	Veća sloboda u vođenju pojedinačnog točka	Kompaktna i često ekonomična konstrukcija
Primer	Kruta osovina sa oprugama i vođicama	MacPherson, dvostruke viljuške, višestruke poluge	Zadnje oslanjanje sa torzionom gredom

5. Kako izbor sistema utiče na ponašanje vozila?

Sistem za oslanjanje treba da uskladi udobnost, stabilnost, nosivost, upravljivost i trajnost. Nijedna od tri osnovne vrste nije najbolja za sve namene.

• Teretna vozila: kod njih su često važni nosivost i robusnost, pa zavisno oslanjanje može biti pogodno rešenje.
• Putnički automobili: često koriste nezavisno prednje oslanjanje, a zavisno ili polunezavisno zadnje oslanjanje, u zavisnosti od klase i namene vozila.
• Vozila sa ograničenim prostorom: kompaktna torziona greda može osloboditi prostor za druge sklopove i prtljažnik.

Sam naziv sistema nije dovoljan da se procene udobnost i stabilnost vozila. Važni su i karakteristike opruga i amortizera, raspored poluga, krutost elastičnih elemenata, pneumatici i ukupna masa vozila.

6. Šta se dešava kada jedan točak naiđe na prepreku?

Pretpostavimo da desni točak naiđe na izbočinu, dok se levi kreće po ravnom delu puta. Kod sve tri konstrukcije točak mora da se pomeri u odnosu na karoseriju, a opruga i amortizer učestvuju u elastičnom hodu i prigušivanju oscilacija.

• Kod zavisnog oslanjanja: desni kraj zajedničke osovine se podiže i menja položaj celog sklopa. Zbog toga se menja i odnos levog točka prema karoseriji i podlozi.
• Kod nezavisnog oslanjanja: desni točak kreće se po putanji koju određuju njegove poluge. Levi točak ne mora da se pomeri za isti iznos.
• Kod polunezavisnog oslanjanja: desna strana može da se podigne više od leve, ali se poprečna greda uvija i prenosi deo uticaja na drugu stranu.

Ni kod nezavisnog ni kod polunezavisnog oslanjanja nije moguće zaključiti da je drugi točak potpuno bez uticaja. Na ponašanje sistema utiču elastične veze, stabilizator ako postoji, kao i karakteristike karoserije i ostalih elemenata.

7. Najvažnije za pamćenje

• Zavisno oslanjanje: levi i desni točak povezani su zajedničkom krutom osovinom ili gredom.
• Nezavisno oslanjanje: svaki točak ima sopstvenu putanju i ne mora da se pomeri za isti iznos kao drugi točak.
• Polunezavisno oslanjanje: točkovi mogu da imaju različit hod, ali su povezani elementom koji prenosi deo uticaja između strana.
• Prednosti i nedostaci zavise od konstrukcije i namene vozila, a ne samo od naziva sistema.
• Nezavisno kretanje ne znači da se geometrija točka ne menja niti da između točkova ne postoji nikakav međusobni uticaj.

9. Povezane lekcije

• Uvod u sistem za oslanjanje
• Delovi sistema za oslanjanje
• Zavisno oslanjanje — detaljnije
• Nezavisno oslanjanje — detaljnije
• Polunezavisno oslanjanje — detaljnije

Napomena: Opisi u ovoj lekciji predstavljaju osnovne principe. Stvarno ponašanje sistema zavisi od konkretne konstrukcije, položaja vođica, elastičnih elemenata, amortizera i ostalih delova vozila.