Název školy Integrovaná střední škola technická, Vysoké Mýto, Mládežnická 380

Číslo a název projektu CZ.1.07/1.5.00/34.0374Inovace vzdělávacích metod EU - OP VK

Číslo a název klíčové aktivity III/2 INOVACE A ZKVALITNĚNÍ VÝUKY PROSTŘEDNICTVÍM ICT

Autor Ing. Jiří Tocháček

Číslo materiálu VY_32_INOVACE_AUT_1U_TO_21_14Název Nápravy motorových vozidelDruh učebního materiálu Textový soubor - WordPředmět AutomobilyRočník První – učebního oboru „Mechanik opravář motorových

vozidel“Tématický celek Podvozky motorových vozidelAnotace Materiál uvádí průřezově problematikou náprav vozidel

Metodický pokyn Pro výuku je nutné použít data projektor a notebook.

Klíčová slova Náprava, zavěšení kol, centrum naklánění a osa naklánění

Očekávaný výstup Žák je seznámen s účelem, funkcí a druhy náprav vozidlaDatum vytvoření 9.4.2013

1

Nápravy ( zavěšení kol)

Nápravy (zavěšení kol) tvoří spojení mezi karoserií popř. rámem vozidla a koly. Nápravy zachycují statické (náklad) a dynamické (hnací, brzdné a boční)síly.

Umožňují aby se geometrie kol při propérováním mírně nebo požadovaným způsobem měnila a tím se dosáhlo vyšší bezpečnosti jízdy a komfortu a zejména minimálního opotřebení pneumatik.

Nápravy -.účel, druhy náprav, rozdělení

Účel :

- nést tíhu vozidla a přenášet ji na kola ;- přenášet hnací, brzdné a boční síly mezi kolem a rámem (karoserií) ;- umožnit odpružení vozidla pomocí pružin, které jsou uloženy mezi nápravami a karoserii

popř.rámem .

Umístění na vozidle

- nápravy jsou umístěny pod rámem (karoserií) a to podle konstrukce buď úplně (tuhé nápravy), nebo částečně (ostatní druhy).

Rozdělení náprav :a) Podle konstrukce - tuhé nápravy- náprava De-Dion- polotuhé nápravy- výkyvné nápravy – nezávislé zavěšení kol- nápravy s víceprvkovým závěsem

b) Podle vztahu k pohonu vozidla - hnaná - přenáší pouze tíhu vozidla ;- hnací - kromě přenosu tíhy vozidla na vozovku umožňuje i přenos

točivého momentu motoru na hnací kola. Může to být náprava přední, zadní nebo obě.

c) Podle vztahu k řízení vozidla

2

- rejdová nebo-li řídící

Hlediska pro hodnocení náprav

Vznik boční síly

- síla, která se vytváří příčným posunem kola po vozovce jako důsledek změny rozchodu nápravy při propružení. Nejde o boční síly vznikající z jiných důvodů (např.průjezd vozidla zatáčkou, boční vítr apod.). Tato síla ovlivňuje nepříznivě směrovou stabilitu vozidla a je tedy zejména u řídící nápravy nežádoucí.

Vznik gyroskopického momentu

Vychýlí-li se otáčející kolo z roviny rotace, vytvoří se gyroskopická síla Fg, která je na výchylku kolmá. V případě rejdového kola vytvoří tato síla gyroskopický moment Mg= Fg . r, který se snaží kolem otáčet okolo rejdové osy, což je pochopitelně u rejdového kola velmi nevhodné.

Tuhé nápravy a polotuhé nápravy

- obě kola spojena pevně (není možná změna rozchodu) a náprava je ,jako celek odpružená vzhledem k vozidlu;

- nedochází ke změně stopy a sklonu kola, což zmenšuje opotřebení pneumatik;- při přejíždění překážky se vždy naklání celá náprava a tím dojde i ke sklonu

pneumatiky.

Nápravnice

- tvořena plným profilovým nosníkem ;- jako nosná, u vozidel s nižší konstrukční rychlostí (traktor atd.) i jako řídící.

a) Nerozvidlená nápravnice

- rozvidlený čep kola s nápravnicí je spojen rejdovým čepem

3

- patní ložisko rejdového čepu je obvykle provedeno jako kuličkové (jedna opěrná kulička)

b) Rozvidlená nápravnice

- oko čepu kola zasahuje do rozvidlené nápravnice, spojení je opět provedeno rejdovým čepem;

- rejdový čep je spojen pevně s čepem kola a uložen otočně v

nápravnici.

Příklady použití tuhých náprav: - Fiat Ducato Maxi

- Volvo 440

Druhy tuhých náprav

1. Mostová náprava (s integrovaným pohonem)2. Tuhá náprava s odděleným pohonem – náprava De Dion3. Tuhá náprava jako řízená náprava

1. Mostové nápravy nebo-li nápravy s integrovaným pohonempoužívají se v případě, že je náprava použitá jako hnací ;

- tvořena tzv. mostovými rourami, ve kterých jsou uloženy hnací hřídele kol a skříň rozvodovky se soukolím stálého převodu a diferenciálem.

- náprava může být jednodílná (banjo) - určená pro lehká vozidla nebo vícedílná (až čtyřdílná) - určená pro těžší vozidla;

- tento typ nápravy zvyšuje značně neodpruženou hmotu vozidla.

4

Přenos přítlačných sil mezi nápravou a rámem

- u užitkových automobilů je upevnění na rámu nebo karoserií provedeno listovými pery, které zajišťují vedení kol a pružení. Použitím několika podélných výkyvných ramen se může zmenšit 9snížení přední části při brzdění a snížení zadní části vozidla při zrychlování

- v případě odpružení pružinami, které nezaručují vedení nápravy (vinuté pružiny, pneumatické pod.), je nutno zajistit přenos suvných a bočních sil mezi nápravou a rámem vhodným mechanismem. Používá se tzv. P a n h a r d s k á t y č - jeden konec je otočně uložen na nápravě a druhý na rámu

- vylepšená provedení Panhardské tyče (tzv. Scott- Russelův mechanismus) používá ho např. firma Nissan.

2. Tuhá náprava s odděleným pohonem – náprava De Dion

5

Aby se zmenšily velké neodpružené hmoty poháněných náprav,oddělí se pohon kol od nápravy a upevní se na karoserii. Přenos točivého momentu je realizován kloubovými hřídeli, které mají dva tzv. homokinetické klouby s možností vyrovnávání délky při propružení. Boční vedení tuhé zadní nápravy se může provést kloubovými tyčemi nebo panhardskou tyčí, podélné vedení posuvnými vzpěrami.

Náprava De-Dion

- představuje určitý přechod mezi tuhou nápravou a nápravou výkyvnou;- používá se jako hnací;- používá se Wattův přímovod - australská větev firmy Ford Motor Company ;- ústrojí zajišťuje, že kola budou při průjezdu zatáčkou neustále kolmá k vozovce.

3. Tuhá náprava jako řízená náprava

Skládá se většinou z výkovku určitého profilu, většinou profilu „T“. Pro zachycení čepu je přikováno oko – nerozvidlená náprava s okem nebo vidlice – rozvidlená náprava.

Vlastnosti tuhých náprav

- konstrukčně poměrně jednoduché, malé nároky na údržbu;

- vhodné jako hnané u vozidel s předním pohonem, kdy se jen minimálně uplatňuje zvýšení neodpružené hmoty vozidla;

- jako zadní hnací nebo i jako řídící jsou vhodné zejména pro těžší nákladní vozidla, případně traktory .

Polotuhé nápravy

6

- spřažená náprava- spojená náprava

Spřažená náprava

Zadní kola jsou zavěšena na podélných výkyvných ramenech, která jsou svařena s příčným nosníkem z pružinové oceli. Příčný nosník je na rámu popř.karoserii přišroubován pomocí úchytů (silentbloků). V případě propérování kol rovnoměrně se celé těleso nápravy vychýlí v ložiskách také rovnoměrně. Pokud péruje pouze jedno kolo, tak se příčný nosník přetočí a působí jako stabilizátor. Nedochází k žádným změnám stopy nebo sklonu kola.

Spojená náprava

Dvě podélná výkyvná ramena jsou svařena s nosníkem náprav z torzně měkké oceli většinou profilu „U“.Místo sváru leží uprostřed podélných výkyvných ramen. Při rozdílném ohnutí pružných prvků se proto nosník náprav nastaví šikmo s ohledem na sklon kol jako šikmá řídící náprava.

Nezávislé zavěšení kol

Tento způsob zavěšení kol nám umožňuje pohyb kola jedné nápravy nezávislý na odpružení druhého kola stejné nápravy.

Přední kola jsou zavěšena na :

- dvojitých příčných ramenech;- podélných výkyvných ramenech;- nápravách McPherson

Zadní kola jsou zavěšena na:

- podélných výkyvných ramenech;- šikmých ramenech;

Zavěšení kol na nestejně dlouhých příčných ramenech (lichoběžníkové)

7

U tohoto zavěšení je vždy horní rameno nápravy kratší než spodní. Při propérování vzniká negativní sklon a tím i velmi malá změna stopy, což vede ke zlepšení stability v zatáčkách.

Zavěšení kol se stejně dlouhými rameny (rovnoběžníkové)

U tohoto zavěšení se sklon kol při propérování nemění, ale dochází ke změně stopy. Příčná ramena jsou většinou provedena jako trojúhelníková ramena a to z důvodu zvýšení jejich tuhosti ve směru jízdy. Na podvozku jsou uchycena pomocí silentbloků.

Zavěšení kol – McPherson

Horní příčné rameno je nahrazeno trubkou tlumiče, na kterém je upevněn čep nápravy. Pístnice tlumiče je upevněna v karoserii v elastickém pryžovém ložisku. Mezi upevněním pístnice v karoserii a miskou, která je na tělese tlumiče je šroubovitá pružina. Celá konstrukce trubky tlumiče je provedena mohutně, protože musí zajistit přenášení brzdných sil, sil vznikajících při akceleraci a bočních sil.

Zavěšení kol na podélných výkyvných ramenech (kliková)

Je vhodné u automobilu s předním pohonem – zavazadlový prostor může být v tom případě realizován níže mezi zadními koly. U vodorovné osy otáčení se stlačením a roztažením pružin nemění rozchod kol, sbíhavost kol a jejich sklon. Ramena se neupevňují přímo na karoserii ale na příčné rameno, které je tvořeno dvěma zachycovacími rameny, spojených příčnou trubkou. S karoserii je spojeno pomocí silentbloků ( pryžová ložiska), z nichž přední ložiska jsou tzv. hydroložiska. Obě podélná ramena jsou na příčném rameni upevněna přes kuželíková popř. jehlová ložiska. K minimalizaci bočních sil (zejména průjezd zatáčkou) je podélné rameno opatřeno ukotvením a tvoří dohromady kloubový čtyřúhelník.

8

Zavěšení kol na šikmých ramenech

Náprava je tvořena dvěma šikmými rameny, které se skládají ze dvou trojúhelníkových ramen, ze kterých vede osa otáčení obou kloubových ložisek šikmo k příčné ose vozidla ( - 10 – 200) a je nakloněna horizontálně nebo mírně ke středu vozidla ().

Změny stopy a sklonu při propružení závisí na šikmé poloze a sklonu šikmých ramen. V případě zvětšení úhlů , , získají kola při propružení větší negativní sklon, a tím se zvětší boční vodicí síla při jízdě v zatáčce. U tohoto zavěšení dochází při propružení ke změnám délek na hnacích hřídelích kol ( nutné klouby s možností vyrovnání délky). Je-li ovšem osa otáčení pod úhlem = 450 a zasahuje-li prodloužení na kloub hnací hřídele , může hnací hřídel vibrovat kolem osy otáčení. V tomto případě stačí pouze jeden kloub s vyrovnáním délek.

Víceprvkové nápravy (vícenásobně řízené nápravy)

Všechny předchozí zavěšení kol připouští na základě pružných deformací karoserie během jízdy nežádoucí pohyby řízení. Tyto pohyby řízení vznikají zejména , pokud na kolo působí síly a pohybují jím ze směru jízdy o úhel vychýlení řízeného kola ve směru sbíhavosti nebo rozbíhavosti kol. V případě bočního větru to může vést k značnému odchýlení vozidla od původního směru.

Elastická chyba řízení – viz. obr. zadní tyčové rameno je namáháno v tahu a elastickým zavěšením se mírně natahuje, přední tyčové

9

rameno je namáháno v tlaku, což opačně vede k mírnému zkrácení. Kolo se tím vytáčí ze směru jízdy.

K odpružení nerovnosti na vozovce musejí zavěšení kol neutralizovat sklon v zatáčkách a umožňovat směrovou stabilitu vozidla a v co největší míře zamezit nežádoucí pohybům kol.

Typ a způsob působení sil na kola :

- hnací síly – působí ve středu kol v podélném směru automobilu a točí kolo ve směru sbíhavosti;

- brzdné síly – působí uprostřed dotyku pneumatiky s vozovkou v podélném směru automobilu a otáčejí automobil ve směru rozbíhavosti;

- boční síly – působí těsně za prostředkem dotyku pneumatiky s vozovkou příčně k podélné ose automobilu. Při jízdě v zatáčce se kolo vně zatáčky řídí ve směru rozbíhavosti, což snižuje směrovou stabilitu v zatáčkách.

Prostorově řízená nápravaKonstrukce této nápravy umožňuje vyrovnávat

elastické chyby řízení. Je to vlastně dvojitá příčná řídící náprava se stabilizátorem, která je rozdělena např. na 5 jednotlivých tyčových ramen, která leží v prostoru ve vzájemně pevně určené poloze a vedou kolo. Průsečík osy ramene leží mimo střední rovinu kola, takže kolo např. při působení hnacích sil vede tolik směrem ven (M2), jak se elastickou chybou řídí směrem dovnitř (M1).

Centrum naklánění a osa naklánění

Při jízdě v zatáčce se automobil naklání směrem ven ze zatáčky. Naklánění závisí na rychlosti jízdy, poloměru zatáčky, hmotnosti automobilu, pérování, poloze těžiště a centru naklánění.

Centrum naklánění )okamžitý střed otáčení) – je to bod, okolo kterého se vlivem boční síly vyklání karoserie, která přes odpružení

10

spojena s nápravami (podvozkem). Okamžitý znamená , že se tento bod nachází v určité poloze pouze na okamžik. Až do začátku působení boční síly je ve středu vozidla (viz. obr.).

U všech paralelně vedených kol( podélná ramena, stejně dlouhá příčná ramena) se centrum naklánění nachází v rovině vozovky

U nestejně dlouhých příčných ramen se při ohnutí pružných prvků mírně posunuje.

U tuhých náprav leží ve výšce bodu kloubového spojení pružiny na nápravě.

Čím výše leží centrum naklánění, tím menší je vzdálenost k těžišti automobilu, tzn. rameno páky , na kterém působí odstředivá síla, se zmenšuje, boční naklánění se také zmenšuje. Nepříznivě působí ale větší změna rozchodu kol s neklidnou přímou jízdou. Spojnice mezi centry naklánění přední a zadní nápravy tvoří osu naklánění. Její vzdálenost k těžišti určuje boční naklánění karoserie.

Použité podklady:

1. Podvozky Ing. Zdeněk Jan, Ing. Bronislav Ždánský 2. Příručka pro automechanika Rolf Gscheidle a kolektiv3. Automobily Milan Pilárik, Jiří Pabst

Autoexpert – časopis pro autoopravárenstvíAutomobil Revue

11