A futóműtechnika szintre emelése
A járműipar, ugyanúgy, mint minden más fejlesztésorientált terület, gyakran áll elő olyan innovatív technológiával, ami akár gyökeresen megváltoztathatja az addigi ismereteinket egy témában.
Hasonló jelenség volt a légrugó megjelenése is. Ugyan tény, hogy eredete több mint száz évre nyúlik vissza, igazán csak az 50-es években kezdett el terjedni, azóta pedig elkülöníthetetlen részévé vált a közúti járművek világának.
Az alábbi cikkben a légrugó történetét, felépítését és a különbségeket mutatjuk be a többi rugózáshoz képest.
Történeti áttekintés
Az első releváns ötlet, amely köthető a légrugós futóműhöz, Archibald Sharp brit mérnök nevéhez fűződik. 1901 januárjában adott be több szabadalmat is, melyek elsősorban a kerékpárok pneumatikus rugózásának lehetőségét célozta.
AZ ötletet fejlesztések követték, és 1909-ben a z Air Springs Ltd nevű cég megkezdte az A.S.L. motorkerékpár gyártását, melynek első és hátsó kereke is pneumatikusan rugózott. A rengeteg gyerekbetegség miatt azonban nem volt hosszú életű a projekt, 1914-ben végleg leállt a gyártás.
Sharppal szinte párhuzamosan 1901. január 22-én az amerikai, William W. Humphreys szabadalmaztatott egy ötletet – a „Pneumatikus rugót járművekhez”. Ebből azonban sokáig nem lett releváns termék az USA-ban.
Amerikában a második világháború hívta igazán életre a légrugót. Azért vették elő ezt a régi ötletet, mert a repülőgépek esetén kompakt módon ki lehetett alakítani a rugózást, a teherautóknál pedig függetlenné vált a felépítmény magassága az aktuális terheléstől – erről később részletesen írunk.
A világháború után mindenhol elterjedt a légrugós futómű. A mostani változatokhoz legközelebb talán a Mercedes ért 1962-ben, ugyanis ekkor már a Mercedes-Benz W112 platform légrugózással rendelkezett a 300SE modelleken.
Még közelebb ért a Toyota 1986-ban a Toyota Soarer nevű járművével – ebben mutatták be az első elektronikusan vezérelt (TEMS)-t, félig aktív teljes légrugózást (állandó rugó, változó csillapítási erő).
A légrugó és a mögötte lévő rendszer
A légrugó nem más, mint egy rugalmas légtartály. Alkalmazástól függően az alsó és felső csatlakozása a dugattyú és a fedél/peremtányér. Ezek alapanyaga igen változatos, a különböző poliamid műanyagoktól az acélig mindent megtalálunk a piacon.
A két záróelem az esetek többségében valamilyen sajtolási/roppantási eljárással rögzül a gumimembránhoz, amely a légrugó rugalmas falát alkotja.
Maga a membrán is több elemből épül fel.
Attól függően, hogy milyen járműben használják, számos különböző réteg gumifilmet tartalmazhat egyetlen légrugó. A felhasznált anyagok igen változatosak, az EPDM-től a neoprénig rengeteg gumitípus megtalálható.
Azonban bármennyire tűnik egyértelműnek, a gumimembrán nem csak gumiból áll. Találunk (általában minimum 2 db) olyan réteget is, amelyben gumifilmbe ágyazott szövetszálak találhatók. Ezek felelősek a terhelés felvételéért. A szövetszálak szöget zárnak be a légrugó tengelyével, mely meghatározza az átmérőjét üzemi nyomáson.
A szövetszálak anyaga jellemzően valamilyen műanyag, (poliamid, aramid, stb.), így a korrózió szóba sem jöhet a membránban.
Ez persze nem jelenti azt, hogy az alkatrész sebezhetetlen lenne. A membrán repedése, szakadása esetén a légrugó gyakorlatilag használhatatlanná válik, és cserélni kell.
Dizájn szerint is megkülönböztetünk néhány változatot: ezeknek a karakterisztikája is eltérő lehet.
A gyűrűs légrugó karakterisztikája állandó, illetve csak a benne lévő levegő nyomásától függ. Mint a rajzon is látható, természetesen ezek a légrugók csővezeték segítségével össze vannak kötve olyan szerkezetekkel, melyek meg tudják változtatni a légrugóban lévő levegő mennyiségét, illetve nyomását például magasságállítás céljából.
A gördülő membrános légrugóban lévő gumivászon szerepe csak a tömítés: légnemű közeg esetében dugattyúgyűrűt nem lehet alkalmazni. Ugyanakkor a dugattyú kialakításával itt is lehet befolyásolni a karakterisztikát: a henger alakú dugattyú alul kúpban folytatódik, s ez lehetőséget ad arra, hogy a felfelé haladó dugattyúnak mind nagyobb legyen a “hasznos” felülete (a gumitömítés fokozatosan rásimul a kúp palástjára).
Létezik olyan légrugó, melynek a közege nem pusztán a levegő.
A hidropneumatikus légrugó két fő részből áll: egy hidraulikus munkahengerből és egy membránnal lezárt légkamrából, melyeket vezeték köt össze. Rövid a “vezeték”, ha ez a két rész egymásra, egymás fölé van építve. A külön építés előnye, hogy a munkahengert – kis méreténél fogva – könnyen oda lehet rakni a rugózandó kerékhez.
Végül a légrugóról annyit általánosságban, hogy a levegő összeszorításához progresszív erőnövekedés tartozik, ami nagyon kedvező.
Ami a gyakorlati kialakítást illeti, fontos megjegyezni, hogy a légrugók közegellátását biztosítani kell. A komplett rendszer pedig nagy, nehéz, és energiaigényes, hiszen kompresszor, nyomástároló, vezérlőelektronika és csövezés is tartozik a rendszerhez.
A rendszer tömege és ára már önmagában determinálja, hogy személygépkocsis alkalmazások esetén csakis a felső szegmensekben életképes a technológia.
Nagy haszonjárművek esetén ez a probléma nem áll fenn, pláne a légfékes rendszereknél, hiszen ott eleve biztosított a levegőellátás.
Előnyök-hátrányok, elterjedés a személygépkocsikban
Az előző fejezet már meg is határozott néhány hátrányt, úgymint a tömeg, az ár – és itt meg kell említenünk a fenntartást is, ugyanis a légrugók pótlása még személyautók esetén is kellemetlen összegeket emészt fel, a tönkremenetel pedig a használat során szinte garantált.
Ugyanakkor ne feledkezzünk meg az előnyökről sem. Mint említettük, a légrugós rendszerek képesek a felépítmény magasságának megváltoztatására a nyomás növelésével, függetlenül a terheléstől. Ez haszonjárművek esetén kézzelfogható előnyökkel jár, de személygépkocsiknál sem elhanyagolható, hogy egy tartományon belül a kedvünk szerint változtathatunk a jármű hasmagasságán.
Mindemellett menetkomfortban is más szintet képvisel a légrugós futómű, mint például a tekercsrugós társaik. A karakterisztikája nem utánozható a hagyományos megoldásokkal, ráadásul intelligens vezérléssel még a karosszériadőlések/bólintások is kiküszöbölhetők.
