Jousitusrakenteet

Mikä on jousitusrakenne (arkkitehtuuri)?

Jousitusrakenne (kutsutaan myös arkkitehtuuriksi tai asetteluksi) kuvaa miten pyörä sijoittuu ajoneuvon korin suhteen. Toisin sanoen: mitkä vivut, tukivarret, nivelet ja kiinnityspisteet ohjaavat pyörän liikettä.

Tällä on merkitystä, sillä rakenne vaikuttaa voimakkaasti:

• Pito ja vakaus: kuinka hyvin rengas pysyy kontaktissa epätasaisilla teillä ja kaarteissa.
• Pyörän suuntauksen muutokset liikkeen aikana: camberin ja toe-arvon vaihtelut jousituksen liikkuessa.
• Ohjaustuntuma: kuinka johdonmukaisesti ja ennustettavasti etupää reagoi ohjauksiin ja tien epätasaisuuksiin.
• Mukavuus ja hienostuneisuus: miten kolhut, melu ja tärinä eristäytyvät (puslien ja apurunkojen avulla).
• Tilankäyttö ja kustannukset: tila moottoreille, ohjauslaitteistolle, etutavaratilalle/törmäysrakenteille ja suurille vanteille.

Yksinään ei ole olemassa yhtä parasta ratkaisua — kalibrointi ja toteutus ovat yhtä tärkeitä kuin rakenne.

Erillisjousitus vs puolierillisjousitus vs riippuvainen jousitus

Erillisjousitus

Jokainen pyörä voi liikkua pystysuunnassa vaikuttamatta merkittävästi vastakkaisen puolen pyörään.

Tyypillinen etu: paras potentiaali mukavuudelle ja pidolle epätasaisilla teillä.

Puoli-erillisjousitus

Yksi puoli vaikuttaa toiseen tietyssä määrin (yleistä kompakteissa autoissa takana).

Tyypillinen etu: kompakti ja kustannustehokas, hyvä peruskäytös.

Riippuvainen jousitus (kiinteä akseli)

Molemmat pyörät yhdistyvät jäykällä akselilla.

Tyypillinen etu: vahva, kestävä ja kuormankantokykyinen (yleisempää kuorma-autoissa/tila-autoissa).

Yleiset jousitusrakenteet nykyaikaisissa sähköautoissa

MacPherson-joustintuki (tyypillisesti edessä)

MacPherson-joustintuki on laajalti käytössä, koska se on kompakti ja edullinen.
Joustintuki on kantava rakenneosa, ja sen yläkiinnityspisteestä muodostuu osa ohjausakselia.

Miksi valmistajat valitsevat sen

• Erinomainen tilankäyttötehokkuus (tila eturakenteille ja komponenteille)
• Vähemmän osia, alhaisemmat kustannukset
• Voi olla kevyt ja tehokas

Tyypilliset kompromissit

• Vähemmän geometrisen vapauden mahdollisuuksia kuin kaksoistukivarsi- ja multi-link-ratkaisuissa (erityisesti camberin hallinnassa)
• Ohjaustuntuma ja hienostuneisuus riippuvat voimakkaasti kiinnityspisteistä, puslien ja apurunkojen jäykkyydestä
• Rajallinen “säätöalue” verrattuna monimutkaisempiin rakenteisiin

BMW:n “kaksoisnivelinen / kaksipivotinen jousijoustintuki” (joustintuen kehitysversio)

BMW kuvailee usein joitain joustintukeen perustuvia etujousituksia kaksoisniveliseksi (tai kaksipivotiseksi) jousijoustintukin akseliksi. Tämä on pohjimmiltaan edelleen joustintuella toimiva rakenne, mutta alavivun ja niveljärjestelyn tarkoituksena on parantaa kinematiikkaa kuormituksen aikana — tyypillisesti pyrittäessä parempaan ohjaustarkkuuteen ja vakauteen verrattuna yksinkertaisempaan alavivurakenteeseen.

EVKX:n yhteenveto: Jos näet teknisissä tiedoissa “kaksoisnivelinen jousijoustintuki”, ajattele MacPherson-perheen joustintuki päivitetyllä geometrialla, ei täyttä kaksoistukivarraratkaisua.

Kaksoistukivarsi (etu- tai takajousitus)

Kaksoistukivarsi käyttää kahta A-muotoista vivustoa (ylä- ja alavipu) pyörän paikannukseen. Suunnittelijat arvostavat sitä, koska se tarjoaa vahvan hallinnan camberin muutoksiin jousituksen liikkuessa.

Miksi sitä käytetään

• Erinomainen camberin hallinta kaarteissa (auttaa rengasta pitämään paremman otteen)
• Erittäin säädettävä geometria ja ohjausominaisuudet
• Voi tarjota vahvan ohjaustuntuman, kun se on toteutettu hyvin

Tyypilliset kompromissit

• Useampi osa, enemmän tilantarvetta ja korkeammat kustannukset kuin joustintukipohjaisissa ratkaisuissa
• Tilankäyttö voi olla haastavaa suurten vanteiden ja ahtaan keulapään kanssa

Multi-link-jousitus (usein takana, joskus edessä)

Multi-link-jousitus on erillisjousitus, joka käyttää useita linkkejä per pyörä voimia erottamaan ja hallitsemaan (longitudinaaliset vs lateraaliset) sekä muokkaamaan suuntauksen muutoksia jousituksen liikkeessä. Se on yleinen premium-sähköautoissa, koska se voi tarjota sekä mukavuutta että ajettavuutta, kun se on hyvin säädetty.

Miksi sitä käytetään

• Erinomainen tasapaino mukavuuden ja vakauden välillä
• Erinomainen hallinta toe- ja camber-käyttäytymisestä
• Korkea hienostuneisuuspotentiaali hyvillä puslien ja apurunkojen toteutuksilla

Tyypilliset kompromissit

• Suurempi monimutkaisuus (enemmän niveliä, enemmän kuluvia osia)
• Suuntauksen ja huollon toteutus voi olla vaativampaa
• Korkeammat valmistuskustannukset

5-linkki-takajousitus (erittäin yleinen multi-link-variantti)

”5-linkki” ei ole itsessään ainutlaatuinen arkkitehtuuri — se on erittäin yleinen multi-link-järjestelmä, jossa pyöränkannatin paikannetaan viidellä erillisellä linkillä (per puoli). Monet merkit käyttävät tätä nimitystä, koska se on helppo ymmärtää.

Miksi 5-linkki on suosittu

• Suunnittelijat voivat virittää ajomukavuuden ja ajettavuuden erittäin tarkasti
• Hyvä hallinta toesta kiihtyvyys-/jarrutustilanteissa ja epätasaisuuksissa
• Tilankäyttö voidaan optimoida (esimerkiksi erottamalla jousen ja iskunvaimentimen sijoitus tavaratilan vapauttamiseksi)

Missä termiä käytetään

• BMW käyttää yleisesti termiä ”5-linkki-taka-akseli” malleissa kuten i4, ja kuvailee myös uutta 5-linkki-takarakennetta uudempien iX3-sukupolvien yhteydessä.
• Volvo käyttää myös termiä ”5-linkki-takajousitus” uudemmissa alustoissa (esimerkiksi EX60:n teknisellä sivulla kuvataan eteen kaksoistukivarsi ja taakse 5-linkki-takajousitus).

EVKX:n yhteenveto: Kun vertaillaan autoja, ”multi-link” vs ”5-linkki” on yleensä pelkkää terminologiaa — tärkeintä on miten se on säädetty (puslien laatu, apurungon jäykkyys, iskunvaimentimien kalibrointi ja käytettävissä oleva jousto).

Vääntöputki (twist beam) takana

Vääntöputki on puolierillisjousitus takana, jossa poikittainen palkki vääntyy salliakseen jonkin verran erillistä liikettä.

Miksi sitä käytetään

• Erittäin kompakti ja kustannustehokas
• Jättää tilaa muulle asettelulle (usein hyödyllinen pienemmissä ajoneuvoissa)

Tyypilliset kompromissit

• Vähemmän vakaata käytöstä epätasaisilla teillä verrattuna erillisjousituksiin
• Rajallinen geometrinen hallinta kuormituksen alaisena
• Äärirajoilla (tai rikkoutuneella päällysteellä) se voi tuntua vähemmän vakaalta kuin hyvä multi-link-jousitus

Vetotukivarsi / puolivetotukivarsi takana

Vetotukivarret voivat olla yksinkertaisia, kestäviä ja mukavia. Puolivetotukivarret voivat olla herkempiä toe- ja camber-muutoksille, joten toteutuksella on väliä.

Miksi sitä käytetään

• Yksinkertaisempi kuin multi-link
• Voi tarjota mukavan, ennakoitavan ajokokemuksen, jos se on hyvin suunniteltu
• Tilankäyttöetuja joillekin alustoille

Kompromissit

• Geometrian muutokset jousituksen liikkeessä voivat vaikuttaa vakauteen, jos niitä ei hallita huolellisesti

Kiinteä akseli ja lehtijousitus (raskaskäyttö)

Harvinaista henkilöautoissa, yleisempää raskaissa ajoneuvoissa.

Miksi sitä käytetään

• Suuri kantavuus ja vetokyky
• Kestävä ja kustannustehokas työkäytössä

Kompromissit

• Vaikeampi saavuttaa ensiluokkainen ajomukavuus ja eristävyys
• Epätasaisilla teillä pito ja hienostuneisuus edellyttävät lisäkehitystyötä

Kuinka rakenne vaikuttaa "tuntumaan" (käytännön yhteenveto)

• Ohjauksen tarkkuus ja kaarrepito: kaksoistukivarsi ja hyvin suunniteltu multi-link-jousitus ovat usein etulyöntiasemassa geometrisen vapauden ansiosta.
• Mukavuus rikkoutuneilla teillä: erillisjousitukset takana tarjoavat yleensä paremman ajokokemuksen kuin vääntöputkijousitus, erityisesti epätasaisilla pinnilla.
• Kustannus- ja tilatehokkuus: joustintukipohjaiset etuosat ja vääntöputkijousitus takaosassa ovat erittäin vaikeita voittaa edullisuudessa ja tilankäytössä.
• Hienostuneisuus: multi-link-takajousitukset ovat yleisiä premium-sähköautoissa, koska ne eristävät kolhut hyvin säilyttäen vakauden.

Kuinka lukea teknisten tietojen termistöä (vältä sudenkuopat)

Valmistajat käyttävät usein eri nimityksiä samankaltaisille ratkaisuille:

• ”Strut front suspension” / ”spring strut” / ”double-joint spring strut”: joustintukipohjainen (MacPherson-perhe), joskus päivitetyllä geometrialla.
• ”Multi-link” vs ”5-link”: yleensä sama kategoria; 5-linkki on tietty multi-link-rakenne.
• ”Integral link / five-link / multi-link”: valmistajakohtaiset nimitykset vaihtelevat; keskity siihen, onko se erillisjousitus ja miten se käyttäytyy testeissä.

Rakenne on vasta puolet kokonaisuudesta

Kaksi sähköautoa, joilla on sama rakenne, voivat tuntua täysin erilaisilta johtuen:

• vaimentimien laadusta ja kalibroinnista
• jousen joustavuusasteista ja käytettävissä olevasta liikkeestä
• puslien jäykkyydestä (hienostuneisuus vs tarkkuus)
• renkaiden valinnasta ja vanteiden koosta
• korin jäykkyydestä ja apurungon kiinnityksen toteutuksesta

Siksi EVKX erottaa jousitusrakenteet syvemmistä tarkasteluista jousien, vaimentimien ja aktiivijousituksen osalta.