30
I. SISTEMUL DE SUSPENSIE Sistemul de suspensie este un mecanism ce face lagatura intre roti si caroseria masinii .Sistemul de suspensie transmite uniform fortele (greutatea) ce actioneaza asupra vehiculului catre suprafata de rulare si in acelasi timp, il izoleaza de fortele ce apar dinspre calea de rulare , imbunatatind astfel confortul si manevrabilitatea acestuia (Fig. a) Fig. a Principalele roluri pe care le indeplinesc elementele sistemului de suspensie : Arcurile si bara stabilizatoare -Aceste elemente suporta greutatea vehiculului, mentinand pozitia corecta a acestuia fata de drum (inaltimea). Arcurile au de asemenea rol in amortizarea denivelarilor din calea de rulare. 1

56396211 Sistemul de Suspensie

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: 56396211 Sistemul de Suspensie

I. SISTEMUL DE SUSPENSIE

Sistemul de suspensie este un mecanism ce face

lagatura intre roti si caroseria masinii .Sistemul de

suspensie transmite uniform fortele (greutatea) ce

actioneaza asupra vehiculului catre suprafata de rulare si in

acelasi timp, il izoleaza de fortele ce apar dinspre calea de

rulare , imbunatatind astfel confortul si manevrabilitatea

acestuia (Fig. a)

Fig. a

Principalele roluri pe care le indeplinesc elementele sistemului

de suspensie :

Arcurile si bara stabilizatoare -Aceste elemente suporta

greutatea vehiculului, mentinand pozitia corecta a acestuia fata de

drum (inaltimea). Arcurile au de asemenea rol in amortizarea

denivelarilor din calea de rulare.

Articulatii si prinderi-Principala functie a acestor elemente

este transmiterea fortei de tractiune intre vehicul si drum,

precum si de a mentine orientarea corecta a rotilor relativ la

caroserie

Bucse - Elemente ce izoleaza cabina de zgomotul de

rulare

1

Page 2: 56396211 Sistemul de Suspensie

Amortizor - Principala functie a amortizoarelor este de a

micsora vibratiile caroseriei si ale rotii, in acest mod

mentinand un contact ferm si constant intre roata si drum.

. I.1. Principalele componente ale suspensiei (fig b):

1) Arc

2) Bara stabilizatoare (optional)

3) Articulatii

4) Bucse

5) Amortizor

. Fig. b

I.1.1. Arcul

Indiferent de tipul de arc (perna de aer, arc cu foi,

arc elicoidal) sau de bara de torsiune, arcurile singure sustin

greutatea vehiculului mentinand inaltimea corecta intre

caroserie si drum. Arcul absoarbe si stocheaza energia

rezultata din miscarea caroseriei fata de calea de rulare.

Odata ce energia rezultata din miscare este stocata in arc,

prin comprimare, acesta va incerca sa elibereze energia

stocata prin extensie. Acest fenomen ar produce miscari ale

2

Page 3: 56396211 Sistemul de Suspensie

caroseriei ce ar destabiliza vehiculul, facand condusul

extrem de nesigur si incomfortabil. Pentru a preveni aceste

efecte, un amortizor este instalat in sistem. Principalul rol al

amortizorului este de a controla miscarea arcului.

Prin acest control:

-mentine rotile in contact cu calea de rulare;

-stabilizeaza caroseria vehiculului;

-asigura comfortul.

I.1.2 . Amortizorul

In esenta amortizorul este o pompa de ulei. Un piston este

atasat la capatul unie tije si actioneaza impotriva lichidului hidraulic

in tubul de presiune. In timp ce suspensia are o miscare sus-jos,

fluidul hidraulic patrunde fortat prin micile orificii din piston. Aceste

orificii lasa sa treaca doar o cantitate mica de fluid, ceea ce franeaza

miscarea pistonului avand ca efect oprirea miscarii arcului si a

suspensiei.

Fig. c.

3

Page 4: 56396211 Sistemul de Suspensie

Dupa principiul universal al fizicii care spune ca energia nu

poate fi creata sau distrusa, ci doar transformata, amortizorul

transforma energia cinetica inmagazinata de arc in timpul

comprimarii in caldura.

Functiile principale ale unu amortizor sunt:

-controleaza miscarea arcului si a suspensiei;

-asigura manevrabilitate si franare consistenta;

-previne uzura premature a anevellopelor;

-ajuta la tinerea anvelpelor in contact cu soseaua ;

-pastreaza aliniamentul dinamic al rotilor;

-controleaza ``topaitul`` vehiculului ,balansul lateral si fata spate (in

timpul franarii si accelerarii);

-reduce uzura altor sisteme;

-asigura uzura uniforma a anvelopelor si elementelor de franare ;

-reduce oboseala soferului.

Fig. d

Principala functie a amortizorului este de a mentine

anvelopa in contact cu calea de rulare

4

Page 5: 56396211 Sistemul de Suspensie

Suportul amortizorului este un tip de amortizor care de

asemenea asigura functiile de legatura si suportul de arc. Este o

componenta importanta a masinii. Inseamna ca separat de functiile

amortizorului traditional suportul amortizorului preia greutatea

masinii, mentinand in acelasi timp orientarea corecta a rotii fata de

sasiu.

Ansamblu amortizor MacPherson(Fig.e.)

Amortizor cu taler (Fig.f.)

5

Page 6: 56396211 Sistemul de Suspensie

Suspensie traditionala cu amortizor(Fig.g.)

II.Principalele tipuri de suspensie

Sistemele de suspensie pot fi impartite in doua categorii: rigide

si independente. Acesti termeni se refera la posibilitatea ca rotile de

pe aceeasi punte (fata sau spate) sa se miste

Fig. h. Punte rigida

II.1. Sistemele de suspensie cu punte rigida (Fig.h.) Inseamna ca

rotile opuse sunt fixate intre ele printr-o bara rigida. In acest fel,

cand, pe o parte a caroseriei, distanta dintre roata si caroserie se

modifica, pe partea opusa aceeasi distanta se modifica la fel de

mult, insa in sens opus.

6

Page 7: 56396211 Sistemul de Suspensie

II.2 . In configuratia cu suspensie independenta(Fig. i.), rotile sunt

fixate de sasiu printr-un sistem articulat ce permite uneia sa se ridice

si sa coboare independent de cealalta. Acest sistem asigura

stabilitate mai buna, comfort marit si contact mai ferm intre roti si

drum.

Fig.i. Punte fractionata( Suspensie independenta)

In functie de modul in care se comporta , suspensiile pot fi

clasificate astfel:

II.3. Suspensie pasiva

Sub aceasta denumire putem include toate sistemele de

suspensie conventionale / traditionale. Principala caracteristica a

acestora este aceea ca odata instalate pe masina parametrii

suspensiei (duritate, garda la sol) nu pot fi controlati din exterior.

Toate arcurile si amortizoarele traditionale sunt considerate

elemente de suspensie pasiva.(Fig.j.)

Fig.j.

Vedere a unui sistem

traditional de suspensie pasiva.

7

Page 8: 56396211 Sistemul de Suspensie

II.4. Suspensii reactive

Toate sistemele de suspensie traditionale sunt de asemenea

reactive. Cand o roata trece peste o denivelare, schimbarea de

pozitie a acesteia determina suspensia sa se comprime sau sa se

extinda, ca raspuns Intr-un mod asemantor, virarea, franarea sau

acceleratia determina miscari ale suspensiei, permitand caroseriei

sa se incline lateral sau fata/spate. In acest grup putem include

sisteme de suspensie ce sunt capabile sa controleze garda la sol in

functie de schimbarile in greutate sau in fortele aerodinamice. Acest

sistem este de asemenea capabil sa reactioneze la incarcari interne,

precum balansul lateral, si sa contracareze efectele. Un exemplu de

sistem pasiv-reactiv este Kinetic RSF de la Tenneco. Acesta are o

interconexiune pasiva ce faciliteaza impartirea egala a incarcaturii

intre roti si simplifica astfel multi parametri de design si solutii

constructive, cum ar fi modificarea tariei suspensiei pe o singura

roata pentru a controla balansul lateral.( Fig.k.)

Fig.k. Sistem de suspensie pasiv reactiv

8

Page 9: 56396211 Sistemul de Suspensie

II.5.Suspensia semi-activa

Principala caracteristica a sistemului semiactiv o

reprezinta capcitatea suspensiei de a-si schimba continuu

coeficientul de amortizare, facand amortizorul mai dur sau

mai moale, in functie de starea drumului. Acest lucru se

realizeaza prin conectarea la o unitate electronica de

control a 4 amortizoare cu coeficient de amortizare reglabil.

Uneori, in afara de solutia tandemului cu un arc traditional,

aceste amortizoare pot fi combinate/imperecheate cu

diferite solutii de reglare automata a garzii la sol, precum si

cu sisteme tip Hydropneumatic, Hydrolastic, sau Hydragas.

(Fig .l.)

Fig l

Vedere asupra unei suspensii Kinetic H2 echipata cu

sistem semi-activ Continuously Controlled Electronic

Suspension

9

Page 10: 56396211 Sistemul de Suspensie

Principalele avantaje ale suspensiei semiactive sunt:

A) Garda la sol reglabila, optimizata pentru comfort si

manevrabilitate.

B) Posibilitatea de a regla taria suspensiei.

C) Suspensia se va regla automat in functie de conditiile de

drum

D) Dimensiuni similare cu sistemele de suspensie

traditionale.

II.6.Suspensia active

Sistemul de suspensie activa are capacitatea de a-si ajusta

parametrii de functionare in mod continuu in functie de conditiile de

drum. Sistemul monitorizeaza constant diferiti parametri si ii

regleaza singur. Sistemul de suspensie activ are un computer care

comanda catre fiecare roata cand, in ce directie, ce distanta si cat

de repede sa se miste. Computerul ia aceste decizii prin intermediul

unei retele de senzori care masoara spre exemplu, viteza masinii,

accelerarile laterale si longitudinale si fortele de accelerare pe

fiecare roata. Dupa aceasta computerul trimite comanda la roata

pentru a obtine directia ideala in situatia existenta.

10

Page 11: 56396211 Sistemul de Suspensie

III.Puntile autovehiculelor

Puntile au rolul de a prelua toate fortele si momentele ce apar

in centrul rotilor si de a le transmite elementelor elastice ale

suspensiei precum si cadrului sau caroseriei autoportante a

automobilului. Acest rol este indeplinit de punte prin intermediul

mecanismului de ghidare al puntilor sau al rotilor.

III.1.Clasificarea puntilor se face dupa urmatoarele criterii:

A.Dupa tipul mecanismului de ghidare al rotilor, puntile pot fi rigide

sau fractionate (articulate).

Puntile rigide, sau punti cu oscilatie dependenta a rotilor, sau punti

cu suspensie dependenta sunt puntile la care lagarele rotilor sunt

legate intre ele printr-un element rigid (grinda). In consecinta, la

trecerea peste un obstacol a unei roti, cealalta roata se inclina

simultan si egal, provocand inclinarea si deplasarea transversala a

caroseriei. In plus, datorita elasticitatii arcului lamelar al suspensiei

(majoritatea puntilor rigide sunt combinate cu arcuri lamelare care

asigura si ghidarea puntii), se produce inaintarea unei roti in raport

11

Page 12: 56396211 Sistemul de Suspensie

cu cealalta si deci schimbarea directiei de mers. Prezenta grinzii

transversale face imposibila dispunerea intre roti, intr-o pozitie cat

mai coborata, a motorului sau a cadrului, deci inaltimea centrului de

masa al automobilului este mai mare. Se poate obtine insa, o marire

a capacitatii de trecere a automobilului prin cresterea garzii la

sol,prin micsorarea razei transversale de trecere si prin posibilitatea

mare de rotire a puntii fata de caroserie (exemplu UNIMOG) fara a

recurge la solutii constructive complicate si costisitoare. Un alt

avantaj al puntii rigide este numarul redus de articulatii care ii

confera siguranta in exploatare si fiabilitate ridicate.

Puntile rigide se folosesc la majoritatea autocamioanetor, la

autobuze, la autoutilitare si la unele autoturisme de teren.

Puntile fractionate (articulate), sau puntile cu oscilatie

independenta a rotilor, sau puntile cu suspensie independenta sunt

puntile la care, deplasarea unei roti la trecerea peste un obstacol nu

impune si deplasarea celeilalte roti (rotile se pot deplasa

independent) deoarece lipseste legatura rigida dintre roata din

stanga si din dreapta. Sunt diverse sisteme de legare a rotilor cu

sasiul sau cu caroseria autoportanta, cele mai raspandite Un criteriu

de apreciere al puntilor fractionate este variatia ecartamentului.

Punte rigida Punte fractionata

12

Page 13: 56396211 Sistemul de Suspensie

Puntile articulate au fata de puntile rigide urmatoarele avantaje: -

imbunatatesc confortul deoarece reduc masa nesuspendata; -

imbunatatesc tinuta de drum deoarece deplasarile rotilor nu se

influenteaza reciproc; - micsoreaza oscilatiile de ruliu ale caroseriei

si maresc stabilitatea automobilului; - permit dispunerea intre roti a

unor elemente ale sasiului (motor, cadru etc.), deci coborarea

centrului de masa si cresterea stabilitatii; -permit realizarea solutiilor

compacte de organizare genarala “totul in fata” si “totul in spate”.

B. Dupa capacitatea de a realiza autopropulsarea automobilului

puntile pot fi motoare si nemotoare.

Pentru a realiza autopropulsarea automobilului puntea motoare

trebuie sa fie echipata cu mecanismele care asigura transmiterea

fluxului de putere al motorului de la SV sau transmisia cardanica la

rotile motoare, respectiv: transmisia principala, diferentialul, arborii

planetari. Atat puntea rigida cat si puntea fractionata pot fi si punti

motoare. Singura conditie principala care trebuie indeplinita la

proiectare este ca sa fie posibila o legatura cinematica intre axa rotii

si axa diferentialului, respectiv ca elementele suspensiei sa nu fie

dispuse in planul transversal definit de cele doua axe.

C. Dupa capacitatea de a schimba directia de inaintare, puntile pot fi

punti directoare si punti nedirectoare.

Pentru a permite schimbarea directiei de mers, puntea de directie

trebuie sa permita bracarea rotilor. In acest caz roata prin butucul

sau se sprijina pe fuzeta, iar aceasta este articulata prin intermediul

pivotului (pivotilor) cu mecanismul de ghidare.

13

Page 14: 56396211 Sistemul de Suspensie

. III2.Punti pentru autoutilitare

Puntile motoare din spate ale autoturismelor si ale

autoutilitarelor pot fi rigide cu suspensie dependenta si fractionate cu

suspensie independenta.

Cea mai simpla solutie de montare si de ghidare al puntii motoare

spate rigide este prin intermediul arcurilor lamelare, solutie care se

foloseste la autoturisme de teren si la autoutilitare.

In figura de mai jos se prezinta PMS rigida cu suspensie

dependenta cu arcuri lamelare parabolice folosita pe autoutilitara

VW LT.( fig.m.)

14

Page 15: 56396211 Sistemul de Suspensie

Fig.m.

Puntea are doua arcuri parabolice, fixate pe trompe prin

bride, articulate fix la capatul din fata si prin intermediul

unui cercel la capatul din spate. Ele au atat rol de element

elastic cat si de a prelua integral fortele si momentele de

reactie. Ultima lamela are rol de arc suplimentar (preia

sarcini verticale mari), iar contactul capetelor sale cu arcul

principal cand setransporta incarcaturi mari se face prin

tampoane din material plastic. Suspensia are doua

amortizoare montate in fata axei rotilor, inclinat spre fata si

o bara stabilizatoare articulata cu partea centrala de cadru,

iar cu capetele prin doua bielete de trompele puntii.

Folosirea arcului elicoidal drept element elastic al

suspensiei impune adoptarea unui mecanism cu bare de

reactie care sa preia fortele si momentele de reactie.

Mecanismul patrulater dispus longitudinal cu brat

triunghiular central preia integral fortele si momentale de

reactie. Pe fiecare trompa este sudat cate un suport de care

este fixat in partea de jos capatul din spate al unui brat

longitudinal, capatul din fata fiind articulat de caroserie. In

15

Page 16: 56396211 Sistemul de Suspensie

partea centrala superioara a carterului, de o parte si de alta,

sunt articulate doua brate dispuse in V spre fata, astfel incat

sa preia fortele transversale, iar impreuna cu bratele

inferioare longitudinale preiau integral fortele longitudinale

si momentele lor(fig. n.)

Fig. n.

Problema ghidarii pe verticala a PMS rigide folosind drept

elememte elastice arcuri lamelare este rezolvata simplu si

elegant pe Maserati A6GCS din 1953(fig.o.)

16

Page 17: 56396211 Sistemul de Suspensie

Fig.o.

Montarea si ghidarea puntii se realizeaza prin doua

mecanisme patrulater dispuse longitudinal, formate din

doua bare de reactie laterale montate deasupre axei rotilor,

articulate la capatul din spate de suporti fixati pe trompele

puntii, iar la capetele din fata de caroserie si dintr-un brat

triunghiular central montat sub axa rotilor, articulat la

capatul din spate de carterul central al puntii, iar la capetele

din fata de caroserie. Elementele elastice ale suspensiei

sunt doua semiarcuri lamelare dispuse longitudinal,

incastrate cu partea groasa de caroserie si articulate la varf

prin articulatii mobile cu cercel de trompele puntii.

Suspensia este prevazuta cu bara stabilizatoare si

amortizoare cu levier.

Puntile nemotoare spate

17

Page 18: 56396211 Sistemul de Suspensie

La automobilele organizate dupa solutia compacta

“totul in fata” (majoritatea autoturismelor si unele

autoutilitare) puntea din spate are numai rol de sustinere si

de rulare. Constructiv, puntea din spate nemotoare poate fi:

- rigida cu suspensie dependenta;

- semirigida cu deformare la torsiune controlata;

- fractionata cu suspensie independenta.

Puntea din spate nemotoare rigida este montata si

ghidata simplu pe caroserie prin intermediul arcului

lamellar(fig.p.)

Fig.p.Punte spate rigida cu arcuri monolamelare (FORD)

Puntea propriuzisa consta dintr-o grinda centrala cu

sectiuna tubulara, care are montate la capete fuzetele,

proiectate astfel incat axul rotii sa fie deasupra axei grinzii

(se realizeaza reducerea nivelului podelei in zona puntii din

spate). Tot la capetele grinzii, putin spre interior, sunt

sudate flansele orizontale pentru montarea arcurilor

parabolice. Fiecare arc parabolic monolamelar este

asamblat pe flansa grinzii prin bride si o placa superioara,

18

Page 19: 56396211 Sistemul de Suspensie

care constitue si suportul pentru arcul suplimentar din

cauciuc (are rol si de tampon limitator de cursa) si pentru

articulatia amortizorului, dispus intr-un plan longitudinal si

putin inclinat spre fata. Arcurile parabolice monolamelare

sunt articulate fix la capatul din fata si printr-un cercel la

capatul din spate de longeroane. Ele preiau reactiunile

longitudinale si momentele lor.

La autoutilitarele lansate in fabricatie dupa anul 2000

este oferita optional si versiunea de punte spate rigida cu

suspensie pneumatica. In figura de mai jos este prezentata

o astfel de punte care echipeaza la cerere noul Fiat

Ducato(fig.r.)

19

Page 20: 56396211 Sistemul de Suspensie

Fig.r.

Constructia puntii propriuzisa este asemanatoare cu

cea precedenta, cu deosebirea ca sectiunea transversala a

grinzii este patrata.

Montarea si ghidarea puntii se face prin intermediul a doua

lamele parabolice dispuse longitudinal si montate pe grinda puntii

prin bride. Cu capetele din fata lamelele sunt articulate de baza

caroseriei, iar pe laturile scurte si arcuite mult in jos din spate sunt

montate pernele de aer in forma de tub cilindric. Suportii de sus ai

pernelor de aer sunt montati pe platforma portanta. Fortele

transversale sunt preluate de o bara Panhard dispusa deasupra

grinzii puntii, articulata cu capatul din stanga de grinda, iar cu

capatul din dreapta de platforma portanta. Tampoanele elastice

limitatoare de cursa sunt montate pe baza caroseriei, iar in cazul

unui soc se sprijina pe placa de fixare a lamelelor parabolice.

Amortizoarele sunt dispuse in planuri longitudinale si mult inclinate

spre spate, sunt articulate cilindric de flansele sudate la capetele

grinzii puntii cu capatele inferioare, iar cu capetele superioare de

baza caroseriei. Intreaga constructie se monteaza pe vehicul fara

modificari ale bazei caroseriei si ridica foarte putin nivelul platformei

de incarcare.

Daca se folosesc arcuri elicoidale puntea trebuie prevazuta cu

mecanism de montare si de ghidare.

O solutie este prezentata in figura de mai jos , care se

foloseste la puntea din spate a autoutilitarei Renault Trafic(fig.s.)

20

Page 21: 56396211 Sistemul de Suspensie

Fig.s.

21

Page 22: 56396211 Sistemul de Suspensie

1-puntea propriuzisa; 2-bara Panhard; 3-contrafisa; 4-

amortizor; 5-arc butoi; 6-suprt superior arc; 7-fuzeta; 8-siguranta

elastica; 9-rulment roata; 10-piulita de capat a fuzetei; 11-capac de

protectie; B: 1-surub de fixare a articulatiei bratului longitudinal; 2-

surub de fixare a articulatiei barei Panhard; 3-surub de fixare a

contrafisei; C: X-cota de reglaj pentru montarea amortizorului si a

puntii (X=392±2mm).

22