Futóművek régen és most
A kerékfelfüggesztések szerves részét képezik annak az alkatrészcsoportnak, amelyekkel a személygépkocsi tulajdonosa legfeljebb egy-egy szerviz esetén találkozik, és nem feltétlen tudja, hogyan is működik. Azt pedig főleg nem, hogy miben különböznek egymástól.
Ebben a cikkben betekintést adunk a felfüggesztések történetébe, megnézzük a jelenlegi kínálatot és megpróbáljuk feltérképezni a jövő irányzatait.
Elvárások
Kezdetben a futóműveknek mindössze annyi funkciója volt, hogy összekösse a kerekeket a kocsitesttel, azaz ne engedje „elkóborolni” azokat. Ezeket a teljesen merev, rugózásmentes megoldásokat lovasszekereken lehetett igazán jól alkalmazni, személygépkocsiknál hamar kiderült, hogy bizonyos sebességtartomány felett már nem biztonságos használni őket.
Ahogy a személygépkocsik egyre nagyobb tempóban tudtak haladni, egyre kevésbé teljesült az elsődleges elvárás, amelyet a futóművel szemben támasztunk: a kerekek talajon tartása. A levegőben ugyanis nincs tapadás, ami könnyen belátható hátrányokkal jár a vezető számára.
Ez hívta életre a rugózás, majd pedig a csillapítás fogalmát, és azok gyakorlati megvalósításait a futóművekben, gyakorlatilag az autógyártás kezdetekor.
A felfüggesztésnek alapvetően két feladatot kell megoldania: egyrészt a kerék tudjon a kocsitesthez képpest elmozdulni, lehetőleg függőleges irányban, másrészt az elmozdulástól függetlenül mindig legyen erőkapcsolat a kerék és a kocsitest között. Az első problémát a kerékvezetésnek kell megoldania, a másodikat a rugózásnak.
Gyakorlati megoldások
Sokáig olyan felfüggesztést alkalmaztak, melyben egyetlen gépelem mindkét problémát megoldotta. Ez a gépelem a fél-elliptikus laprugó, amit még ma is használnak. A korszerű gépkocsik többségében azonban külön mechanizmus gondoskodik a kerékvezetésről, és külön a rugózásról.
Amennyiben a merev híd nem laprugóra van szerelve, akkor gondoskodni kell annak vezetéséről. Erre igen sok megoldás született, az egyik a lenti képen látható.
A személygépkocsik, különösen az európai piacon a félmerev megoldásokat is elkezdték faképnél hagyni. Lényegében a megjelenése óta folyamatos a térnyerése a független kerékfelfüggesztésnek.
Ebben az esetben a jármű jobb és baloldali kerekei között nincs merev kapcsolat, így azok mozgása egymástól független.
Az ilyen futóműkonstrukciónál a kerekeket lengőkarok vezetik meg, melyek lehetnek hossz- vagy keresztirányúak, illetve ferdék.
A hosszlengőkarra szerelt kerék (bal oldalt) “jól viselkedik”: berugózáskor nem változik sem a nyomtáv, sem a kerékdőlés, ami nem jellemző a másik két rendszerre.
A nyomtáv változása azért veszélyes, mert a kerekek távolodása egymástól vagy közeledése egymáshoz csúszással járhat, ami azt jelenti, hogy megszűnik a tapadás pusztán a lengés miatt, a jármű irányíthatatlanná, fékezhetetlenné válik, ha csak pillanatokra is.
A kerékdőlés változása, ingadozása – gyorsan forgó testről van szó! – szintén balesetveszélyes a fellépő pörgettyűhatás miatt, ami elsősorban a kormányzott kerekek futását zavarhatja meg.
Természetesen a másik két esetre is találtak megoldást.
Ha a csuklós mechanizmusba egyforma hosszúságú vízszintes kart építünk, akkor nincs kerékdőlés, de jelentős a nyomtáv-változás. Ha a felső rudat megfelelően lerövidítjük, akkor megszüntethetjük a nyomtáv-változást, de jelentős marad a kerékdőlés változása.
A gyakorlatban mégis az utóbbi megoldást választják azzal, hogy kompromisszumot kötnek: a rudak arányát úgy állapítják meg, hogy tűrhető legyen mindkét kellemetlen jelenség. Ebből alakult ki két igen gyakori megoldás: a kettős keresztlengőkaros és a MacPherson futómű.
Előbbit jellemzően a felsőbb kategóriákban találjuk meg mind első, mind pedig hátsó futóműként.
A MacPhersont elsősorban az egyszerűsége hívta életre. Rendkívül kevés alkatrész szükséges hozzá, hiszen az keresztlengőkar végét egy teleszkópos rúd fogja, amely egyben a csillapításért is felel, és jellemzően rugóstagban végződik. Gyakorlatilag ez kiküszöböli mind a nyomtáv-változást, mind a kerékdőlést. Röviden: olcsó. Első futóművekben találkozunk vele, jellemzően középkategóriáig.
Ahol MacPherson van elől, ott általában a korábban bemutatott csatolt hosszlengőkaros félmerev megoldást, vagy multilink futóművet találunk.
A multilink elnevezés arra utal, hogy valamely felfüggesztő elemből több van, mint amennyi a kerék mozgásának megfelelő szabadságfokú szabályzásához szükséges. A tengelycsonk egyik nyúlványhoz elegendő egy gömbcsuklóval csatlakoztatni egy felfüggesztő lengőkart, de ha ott két csuklót találunk, akkor a tengelycsonk elfordulásakor a tényleges forgáspont a két csuklóponton kívüli momentán centrum formájában szerkeszthető meg.
Az ilyen futómű jogosan kapta az elnevezést: dupla csuklós (DGP: dual gelenk princip) futómű. Ha a felfüggesztő rudakból a szükségesnél több található, akkor többrudas (Mehrlenker, Raumlenker) futóműről beszélünk.
Léteznek egészen extrém megoldások is, melyeket általában valamilyen versenysport hív életre. A formaautóknál nagyon sokat számít a tömeg és túl sok hely sem áll rendelkezésre a futómű rugózásának beépítéséhez, így a hagyományos tekercsrugókat torziós változatokra cserélték.
A torziós rugó nem hosszanti irányban nyomódik össze és tágul ki, hanem a tengelye menti csavarodással tárol energiát.
Ezt a megoldás a hadiipar folyamatosan alkalmazza lánctalpas járműveknél, de személygépkocsiban is találkozhattunk vele – például az Alfa Romeo Alfetta torziós hídjában.
Mire számíthatunk a jövőben?
Ez az a terület, melyet az alternatív hajtásmódok kevésbé változtattak meg eddig. Ugyanis a kerekek meghajtásához a mai napig mechanikus erőátvitelt használunk, és az agymotoros megoldásokat leszámítva a hely sem lett kevesebb a futóművek számára.
Az intelligens rendszerek egyre intenzívebb integrálódása a személygépkocsikban egyértelműen az aktív felfüggesztés irányába mozdítják el a trendeket.
Ennek lényege, hogy az autó szenzoros felszereltsége révén felügyeli a kerekekre váró útfelületet, és a többi menetdinamikai input segítségével valós időben változtatja a futómű karakterisztikáját az éppen megoldandó feladathoz.
Az ötlet nem új, 1992-ben már a Williams Forma-1-es csapata egy igen hatékony rendszert vetett be a kategóriában, személygépkocsikban mindeddig túl drágának bizonyult a megoldás ahhoz, hogy a luxuskategóriától lejjebb is megtaláljuk.
A következő időszak vélhetően ezt hozza majd el számunkra.
