Właściwości jezdne, komfort, bezpieczeństwo, niezawodność, przebieg między naprawami – to wszystko i wiele innych cech pojazdu zależy od rodzaju zawieszenia i podzespołów użytych do produkcji.
Gdy mówi się o komforcie jazdy, spora część właścicieli samochodów zwraca uwagę na: klimatyzację, wyciszenie wnętrza, regulację foteli etc. O zawieszeniu myślą oni zazwyczaj jak o koniecznym składniku samochodu, którego się nie wybiera, a które „po prostu jest”. Tymczasem konstrukcja zawieszenia, jego stan techniczny i modyfikacje (w przypadku samochodów używanych i modyfikowanych) będą współdecydowały o wygodzie, bezpieczeństwie i kosztach posiadania samochodu.
Im większa złożoność zawieszenia, tym większe ryzyko awarii (oczywiście w rozsądnych granicach przewidzianych przez producenta). Wraz ze stopniem skomplikowania i liczby elementów rosną także rozmiary i masa zawieszenia. Skomplikowane zawieszenie w małym samochodzie oznacza dużą gęstość upakowania części, a więc także utrudniony dostęp podczas diagnozowania i usuwania usterek. To z kolei przekłada się na większą pracochłonność i koszt naprawy.
Dlatego zawieszenie wielowahaczowe najczęściej spotykamy w autach z wyższej półki: szerszych, wyposażonych w silniki o dużej mocy, produkowanych z myślą o klientach, którzy są zdecydowani zapłacić za wygodę.
Zawieszenia niezależne i zależne
Dwa podstawowe rodzaje zawieszeń to tzw. zawieszenia niezależne i zależne. Pierwsze jest zdecydowanie najczęściej stosowane w samochodach osobowych, zwłaszcza z przodu pojazdu. W tym zawieszeniu każde koło może poruszać się niezależnie, dzięki czemu jego wpływ na nadwozie oraz pracę zawieszenia pozostałych kół jest niewielki. Dobre tłumienie drgań i stosunkowo łatwe utrzymanie właściwego kontaktu koła z podłożem – to największe zalety tego rozwiązania. Wadą jest umiarkowana odporność na duże i bardzo duże siły powstające podczas jazdy po trudnej nawierzchni, np. w terenie.
Dlatego samochody ciężkie albo zaprojektowane z myślą o jeździe poza drogami asfaltowymi wykorzystują zawieszenie zależne. Prostsza, wytrzymalsza konstrukcja daje wprawdzie mniejszy komfort podczas spokojnej jazdy po średnio trudnym terenie, ale ekstremalne warunki nie robią na niej takiego wrażenia, jak na delikatnym, precyzyjnym zawieszeniu niezależnym.
Zawieszenie półzależne
W tej kategorii najczęściej spotyka się konstrukcje z belką skrętną, która łącząc dwa wahacze, przejmuje na siebie część obciążenia. To zawieszenie proste, niezawodne, łączące zalety (ale także, niestety, wady) zawieszenia zależnego i niezależnego.
Zawieszenia pneumatyczne i hydropneumatyczne
Osobną kategorię stanowią zawieszenia pneumatyczne i hydropneumatyczne. Zawieszenie hydropneumatyczne po raz pierwszy zastosowano w 1955 roku w Citroënie DS I. W tamtym czasie to rozwiązanie nie miało sobie równych, a widok samochodu niemal „leżącego” na jezdni, który po włączeniu silnika podnosił się do wysokości roboczej, zwracał uwagę. Budowa części mechanicznej zawieszenia była zbliżona do standardowego zawieszenia niezależnego. Różnica polegała na zastosowaniu kolumn resorujących wypełnionych olejem zamiast tradycyjnych sprężyn i amortyzatorów. Citroën zakończył produkcję aut z tym typem zawieszenia w 2017 roku (model C5 II), a w Chinach produkowano je do roku 2021.
Drugim, wciąż popularnym rodzajem zawieszenia z tzw. wyższej półki jest zawieszenie pneumatyczne, stosowane na przykład przez Mercedesa i BMW. Elementami tłumiącymi drgania są elastyczne miechy wykonane z wytrzymałych materiałów, wypełnione powietrzem albo azotem. Regulacja ciśnienia wewnątrz miecha umożliwia zmianę wysokości (prześwitu) auta oraz charakterystyki tłumienia drgań. Jest to konstrukcja prostsza w porównaniu do zawieszenia hydropneumatycznego, a naprawa uszkodzeń nie obciąża tak mocno portfela właściciela samochodu. Co więcej, zachowanie zawieszenia można modyfikować, zmieniając oprogramowanie sterownika odpowiedzialnego za regulację ciśnienia gazu w poszczególnych miechach.
Skuteczność i odporność tego typu zawieszenia na co dzień udowadniają samochody ciężarowe i naczepy. Od dziesięcioleci montuje się w nich zawieszenia wykorzystujące miechy napełniane sprężonym powietrzem – nie tylko ze względu na wytrzymałość, ale także na możliwość łatwego poziomowania pojazdu i regulowania wielkości prześwitu. Te dwie ostatnie właściwości są szczególnie pożądane w samochodach osobowych typu SUV i terenowych, w których chwilowe zwiększenie prześwitu (nawet jeśli wymaga ograniczenia prędkości) umożliwia pokonywanie przeszkód terenowych.
Bez względu na stopień skomplikowania układu zawieszenia uszkodzeniom najczęściej ulegają te elementy, które są najbardziej obciążane podczas normalnej eksploatacji, albo te, które łączą elementy o różnej charakterystyce.
Amortyzatory
W zależności od intensywności eksploatacji pojazdu amortyzatory mogą pracować bardzo długo. Starannie wykonane i dobrze zaprojektowane amortyzatory przejeżdżają bez zauważalnej utraty właściwości ponad 200 tys. km. Problemy z tłumieniem drgań można zaobserwować np. podczas okresowych badań technicznych. Wtedy też (albo przy okazji oględzin w warsztacie z powodu innej usterki) można wykryć wycieki oleju.
To wyraźny sygnał, że potrzebna jest szybka wymiana podzespołu.
Sprężyny zawieszenia
Szybkość zużycia sprężyn zawieszenia zależy od obciążenia auta, rodzaju nawierzchni na często pokonywanych drogach, jakości sprężyn i ich zabezpieczenia przed wpływem środowiska. Uszkodzenie najczęściej polega na pęknięciu sprężyny. Czasami zdarza się to tuż przy punkcie podparcia i wtedy uszkodzenie może przez jakiś czas pozostać niezauważone. Oderwana, krótsza część sprężyny odpada, kikut opiera się o gumową poduszkę w gnieździe, skrócenie sprężyny jest niewielkie, a wpływ na tłumienie drgań na tyle mały, że niedoświadczony kierowca może go przeoczyć. Oczywiście taka, a najlepiej komplet sprężyn z jednej osi, kwalifikuje się do natychmiastowej wymiany.
Inne elementy zawieszenia
Łącznik stabilizatora to nieskomplikowany element odpowiadający za komfort i bezpieczeństwo, który łączy stabilizator z wahaczem albo amortyzatorem. Jest wykonany z elementów stalowych i gumowych, które z czasem zmieniają swoje parametry, wykruszają się i tracą elastyczność. Końcówki drążka kierowniczego, tuleje wahacza, sworznie wahacza – wszystkie te elementy są stosunkowo proste, a ich zużycie jest naturalną konsekwencją eksploatacji pojazdu. Im większe obciążenie, im gorsza nawierzchnia, tym szybciej się zużywają. Dobrą praktyką jest wymienianie ich natychmiast po zauważeniu uszkodzenia, o ile to możliwe parami (po stronie prawej i lewej), wychodząc z założenia, że skoro jeden element osiągnął kres życia, to drugi, podobnie obciążany, wkrótce do niego dołączy. Ponieważ ceny wielu elementów są umiarkowane, a przygotowanie zawieszenia do naprawy może być pracochłonne, zawsze warto wziąć pod uwagę wymianę wszystkich części wykazujących oznaki zużycia, nawet jeśli jeszcze nie ma bezwzględnych wskazań do ich wymiany.
Wykorzystanie mikrokontrolerów
Zawieszenie wykorzystujące amortyzatory olejowe o zmiennej charakterystyce tłumienia oraz zawieszenia pneumatyczne i hydropneumatyczne umożliwiają dostosowanie parametrów do warunków jazdy i preferencji kierowcy. Może się to odbywać na kilka sposobów. W najprostszej wersji wybiera się wspólną wartość parametru (np. szybkości przepływu oleju) dla wszystkich amortyzatorów i przypisuje ją do jednego z położeń przełącznika umieszczonego w kabinie. Dzięki temu kierowca może wybrać jeden z kilku dostępnych trybów jazdy, np. zawieszenie twarde – sportowe oraz miękkie – do wygodnej jazdy po szosie.
Jeśli potraktujemy amortyzatory jako elementy wykonawcze, którymi można sterować dynamicznie, otworzą się przed nami zupełnie nowe możliwości. Po umieszczeniu w pojeździe zestawu czujników (akcelerometrów, żyroskopów) uzyskamy strumień danych o aktualnych warunkach jazdy i odpowiedzi pojazdu na kontakt z nawierzchnią. Na podstawie informacji wyciągniętych z tych danych sterownik zawieszenia może znacznie dokładniej dostosowywać parametry amortyzatorów do nawierzchni, prędkości i rzeczywistej masy pojazdu.
Jaki rodzaj zawieszenia jest najlepszy? Odpowiedź brzmi: to zależy. Najtrwalsze i najtańsze są rozwiązania najprostsze, np. z przodu kolumny Macphersona, z tyłu belka skrętna. Jest lekko, tanio, prosto, a licznej grupie użytkowników na tym zależy najbardziej. Jeśli priorytetem ma być komfort, trzeba się liczyć z kosztami: zawieszenie wielowahaczowe, pneumatyczne albo hydropneumatyczne, czy adaptacyjne to rozwiązania wygodne i bezpieczne, ale znacznie droższe. Różnice w cenie i okresie bezawaryjnej eksploatacji rodzajów zawieszenia polaryzują miłośników motoryzacji – zwłaszcza tych, którzy oceniają rozwiązania z perspektywy drugiego, trzeciego lub kolejnego właściciela samochodu.
Piotr Kołaczek