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: Nový Jeep Grand Cherokee debutuje ve třířadé verzi, ale bude i krátká

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: Specializovaný servis Honda a Acura

• 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: Jaké jsou výhody nové Kie K5 oproti předchozí generaci Optimy? Rozdíl nespočívá jen v designu karoserie

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: BMW M5 CS 2021 je nejrychlejším sedanem na světě s maximální rychlostí 305 km/h

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.

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: Technické vlastnosti traktoru Belarus MTZ 1220, rozdíly v úpravách

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.

Rozložení hmotnosti na nápravu

Charakteristické „rozložení hmotnosti podél náprav“ („rozložení zatížení podvozku“) je zodpovědné za to, jak velká hmotnost vozu dopadá na kola přední a zadní nápravy.

Tato charakteristika přímo souvisí s palivovou účinností vozidla a schopností otáčení. Schopnost vozidla manévrovat – otáčet se v daném úhlu a udržovat stabilitu – závisí na rozložení hmotnosti podél os.

Ideální variantou pro sportovní vozy je rozložení hmotnosti 50/50 (stejné – nikoli přední a zadní náprava).

U vozů s pohonem předních kol je rozložení hmotnosti podél náprav 70/30 (70 % zatížení přední nápravy a 30 % zadní nápravy). To je důležité pro optimalizaci trakce na hnacích kolech.

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.

• 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.

Historie podvozku

Podvozek vozidla pohybujícího se po zemi nebo umělém povrchu vozovky je soubor různých jednotek a zařízení tvořících podvozek, převodovku a ovládací prvky, které jsou sestaveny do jediné konstrukce. V klasickém pojetí se jedná o mechanické zařízení s koly nebo pásy bez kabiny, spalovacího motoru a karoserie.

Za výchozí bod v historii vzniku podvozku pozemního vozidla lze považovat vynález kola s nábojem. Taková kola byla namontována na pevné ose a otáčela se nezávisle na sobě. Na vozíku byla obvykle instalována jedna nebo dvě nápravy. S rozvojem přepravy tažené koňmi se objevilo odpružení pružin, které bylo součástí konstrukce tohoto jednoduchého podvozku.

první jednoduchý podvozek vozidla

S nástupem samohybných vozidel se v konstrukci podvozku objevily nové prvky, jako jsou řízená přední kola a převodovka, která uváděla hnací kola vozidla do rotace. V polovině osmdesátých let 19. století byla vynalezena pneumatika a podvozek dostal vzhled blízký modernímu.

Podvozek vozu Tatra T11

S rozvojem technologií se v letecké, železniční a vodní dopravě objevují podvozky různých konstrukcí.

Čtěte také: Tahač Ural-4320-31 Sada vzdělávacích a technických plakátů. Technická mapa Uralu 4320

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.