Konstrukcje zawieszenia

Co to jest konstrukcja zawieszenia (architektura)?

Konstrukcja zawieszenia (zwany także architekturą lub układem) opisuje, jak koło jest położone względem nadwozia pojazdu. Innymi słowy: które ramiona, łączniki, przeguby i mocowania kontrolują ruch koła.

Ma to znaczenie, ponieważ konstrukcja w dużym stopniu wpływa na:

Przyczepność i stabilność: jak dobrze opona utrzymuje kontakt na nierównych nawierzchniach i podczas pokonywania zakrętów.
Zmiany ustawienia kół podczas ruchu zawieszenia: zmiany kąta pochylenia i zbieżności w miarę pracy zawieszenia.
Wrażenia z układu kierowniczego: jak spójnie i przewidywalnie przód pojazdu reaguje na ruch kierownicą i wyboje.
Komfort i kultura pracy: jak uderzenia, hałas i wibracje są izolowane (z pomocą tulei gumowych/ram pomocniczych).
Zabudowa i koszty: miejsce na silniki, układ kierowniczy, frunk/elementy pochłaniające energię w razie zderzenia i duże koła.

Nie ma „najlepszej” konstrukcji w oderwaniu — kalibracja i wykonanie są równie ważne jak sam układ.

Zawieszenie niezależne vs półniezależne vs zależne

Zawieszenie niezależne

Każde koło może poruszać się pionowo z minimalnym bezpośrednim wpływem na stronę przeciwną.

Typowa zaleta: najlepszy potencjał dla komfortu i przyczepności na nierównych drogach.

Zawieszenie półniezależne

Jedna strona w pewnym stopniu wpływa na drugą (często używane z tyłu w samochodach kompaktowych).

Typowa zaleta: kompaktowe i opłacalne, przyzwoite zachowanie na co dzień.

Zawieszenie zależne (sztywny most)

Oba koła są połączone sztywną osią.

Typowa zaleta: wytrzymałe, trwałe i obciążalne (częściej w ciężarówkach/wanach).

Powszechne konstrukcje we współczesnych samochodach elektrycznych

Kolumna MacPhersona (zazwyczaj z przodu)

Kolumna MacPhersona jest powszechnie stosowana, ponieważ jest kompaktowa i niedroga. Kolumna jest elementem nośnym, a jej górne mocowanie staje się częścią osi skrętu.

Dlaczego producenci ją wybierają

Doskonała efektywność zabudowy (miejsce na przednią strukturę i komponenty)
Mniej części, niższe koszty
Może być lekka i wydajna

Typowe kompromisy

Mniejsza swoboda geometrii niż w konstrukcjach z podwójnymi wahaczami/zawieszeniem wielowahaczowym (zwłaszcza kontrola kąta pochylenia)
Wrażenia z układu kierowniczego i kultura pracy zależą w dużym stopniu od mocowań, tulei gumowych oraz sztywności ramy pomocniczej
Ograniczony 'zakres strojenia' w porównaniu z bardziej skomplikowanymi układami

BMW „kolumna sprężynowa z podwójnym przegubem / punktem obrotu” (ewolucja kolumny)

BMW często opisuje niektóre przednie zawieszenia kolumnowe jako kolumny sprężynowe z podwójnym przegubem (lub podwójnym punktem obrotu). To wciąż w gruncie rzeczy układ kolumnowy, ale układ dolnych łączników/przegubów został zaprojektowany, aby poprawić kinematykę pod obciążeniem — zwykle ukierunkowany na lepszą precyzję kierowania i stabilność w porównaniu z prostszą konstrukcją z jednym dolnym ramieniem.

Wniosek EVKX: Jeśli w specyfikacjach zobaczysz „kolumna sprężynowa z podwójnym przegubem”, pomyśl o kolumnie z rodziny MacPhersona z ulepszoną geometrią, a nie pełnym podwójnym wahaczu.

Podwójne wahacze (przód lub tył)

Podwójne wahacze wykorzystują dwa wahacze w kształcie litery A (górny i dolny) do pozycjonowania koła. Inżynierowie cenią je, ponieważ oferują silną kontrolę nad zmianą kąta pochylenia w trakcie pracy zawieszenia.

Dlaczego jest stosowane

Doskonała kontrola kąta pochylenia podczas pokonywania zakrętów (pomaga utrzymać oponę w efektywnym kontakcie)
Wysoko konfigurowalna geometria i zachowanie układu kierowniczego
Często duży potencjał wrażeń z układu kierowniczego, gdy jest dobrze wykonane

Typowe kompromisy

Więcej części, większe wymagania przestrzenne i wyższe koszty niż w rozwiązaniach opartych na kolumnie
Zabudowa może być problematyczna przy dużych kołach i w wąskich przednich częściach nadwozia

Zawieszenie wielowahaczowe (często z tyłu, czasem z przodu)

Zawieszenie wielowahaczowe to zawieszenie niezależne, które wykorzystuje wiele łączników na koło, aby oddzielić i zarządzać siłami (podłużnymi vs poprzecznymi) oraz kształtować zmiany ustawienia kół w trakcie ruchu zawieszenia. Jest powszechne w samochodach elektrycznych klasy premium, ponieważ może zapewnić zarówno komfort, jak i prowadzenie przy odpowiednim dostrojeniu.

Dlaczego jest stosowane

Doskonały balans między komfortem a stabilnością
Doskonała kontrola zmian zbieżności i kąta pochylenia
Duży potencjał w zakresie kultury pracy dzięki dobrym tulejom gumowym i strategii ramy pomocniczej

Typowe kompromisy

Większa złożoność (więcej przegubów, więcej elementów zużywalnych)
Ustawienie zbieżności i serwis mogą być bardziej skomplikowane
Wyższy koszt produkcji

Zawieszenie tylne z pięcioma łącznikami (bardzo popularny wariant wielowahaczowy)

„5-łącznikowe” nie jest unikalną architekturą samo w sobie — to bardzo popularna implementacja zawieszenia wielowahaczowego, w której zwrotnica koła jest pozycjonowana za pomocą pięciu oddzielnych łączników (na każdą stronę). Wiele marek używa tej nazwy, ponieważ jest łatwa do przekazania.

Dlaczego 5-łącznikowe jest popularne

Projektanci mogą precyzyjnie dostroić komfort jazdy i zachowanie układu jezdnego
Dobra kontrola zbieżności podczas przyspieszania/hamowania i na nierównościach
Możliwość optymalizacji zabudowy (na przykład: oddzielenie położenia sprężyn i amortyzatorów, aby zwolnić miejsce w bagażniku)

Gdzie zobaczysz ten termin

BMW często używa określenia „pięciowahaczowa oś tylna” w specyfikacjach modeli takich jak i4, a także opisuje nowe pięciowahaczowe zawieszenie tylne w nowszej generacji iX3.
Volvo również stosuje określenie „5-łącznikowe zawieszenie tylne” w nowszych platformach (na przykład strona techniczna EX60 opisuje podwójne wahacze z przodu i 5-łącznikowe z tyłu).

Wniosek EVKX: Porównując samochody, „zawieszenie wielowahaczowe” vs „5-łącznikowe” to zwykle różnica w nazewnictwie — najważniejsze jest jak jest dostrojone (tuleje gumowe, sztywność ramy pomocniczej, kalibracja amortyzatorów i dostępny skok zawieszenia).

Belka skrętna (twist beam) tylna

Belka skrętna to półniezależne tylne zawieszenie, w którym belka poprzeczna skręca się, aby umożliwić częściowo niezależny ruch.

Dlaczego jest stosowana

Bardzo kompaktowa i ekonomiczna
Pozostawia miejsce na zabudowę (często przydatne w mniejszych pojazdach)

Typowe kompromisy

Mniejsza stabilność na nierównych drogach w porównaniu z zawieszeniem niezależnym z tyłu
Ograniczona kontrola geometrii pod obciążeniem
Przy granicach możliwości (lub na popękanej nawierzchni) może wydawać się mniej stabilne niż dobre zawieszenie wielowahaczowe

Tylne zawieszenie z wahaczem wzdłużnym / półzawieszeniem wzdłużnym

Rozwiązania z wahaczem wzdłużnym mogą być proste, wytrzymałe i komfortowe. Półzawieszenia wzdłużne mogą być bardziej wrażliwe na zmiany zbieżności/kąta pochylenia, więc wykonanie ma znaczenie.

Dlaczego jest stosowane

Prostsze niż zawieszenie wielowahaczowe
Może zapewnić komfortową, przewidywalną jazdę, jeśli jest dobrze zaprojektowane
Korzyści w zabudowie na niektórych platformach

Kompromisy

Zmiany geometrii podczas pracy zawieszenia mogą wpływać na stabilność, jeśli nie są starannie zarządzane

Sztywny most i resory piórowe (ciężkie)

Rzadko w samochodach elektrycznych osobowych, częściej w pojazdach ciężkich.

Dlaczego jest stosowane

Duża ładowność i zdolność holowania
Trwałe i opłacalne w zastosowaniach roboczych

Kompromisy

Trudniej osiągnąć komfort jazdy klasy premium i izolację
Przyczepność na nierównych drogach i kultura pracy wymagają dodatkowych prac inżynieryjnych

Jak konstrukcja wpływa na 'wrażenia' (praktyczne podsumowanie)

Precyzja kierowania i przyczepność w zakrętach: podwójne wahacze i dobrze zaprojektowane zawieszenie wielowahaczowe często mają przewagę dzięki swobodzie geometrii.
Komfort na nierównych drogach: tylne zawieszenia niezależne zazwyczaj lepiej radzą sobie niż belki skrętne, zwłaszcza na nierównych nawierzchniach.
Koszty i efektywność zabudowy: przednie zawieszenia kolumnowe i tylne z belką skrętną trudno pobić pod względem ekonomiczności i przestrzeni.
Kultura pracy: tylne rozwiązania wielowahaczowe są powszechne w samochodach elektrycznych klasy premium, ponieważ potrafią dobrze izolować wstrząsy, utrzymując jednocześnie stabilność.

Jak czytać terminologię w specyfikacjach (jak unikać pułapek)

Producenci często używają różnych nazw dla pokrewnych koncepcji:

„Przednie zawieszenie kolumnowe” / „sprężynowa kolumna” / „kolumna sprężynowa z podwójnym przegubem”: oparte na kolumnie (rodzina MacPhersona), czasem z ulepszoną geometrią.
„Zawieszenie wielowahaczowe” vs „5-łącznikowe”: zazwyczaj ta sama kategoria; 5-łącznikowe to konkretny układ wielowahaczowy.
„Integral link” / „five-link” / „multi-link”: nazewnictwo zależy od marki; skup się na tym, czy jest niezależne i jak zachowuje się w testach.

Architektura to tylko połowa historii

Dwa samochody elektryczne o tej samej konstrukcji mogą sprawiać zupełnie inne wrażenie ze względu na:

jakość i kalibrację amortyzatorów
twardość sprężyn i dostępny skok zawieszenia
sztywność tulei gumowych (kultura pracy vs precyzja)
dobór opon i rozmiar felg
sztywność nadwozia i strategię mocowania ramy pomocniczej

Dlatego EVKX oddziela konstrukcje od dogłębnych analiz sprężyn, amortyzatorów i aktywnego zawieszenia.