Zařízení a vlastnosti odpružení vozu s torzní tyčí
Obsah
Někdy je z důvodů uspořádání v automobilových závěsech nežádoucí používat známé pružné pružné prvky nebo vinuté vinuté pružiny. Dalším typem takových zařízení jsou torzní tyče. Jsou to pruty z pružinové oceli nebo sady plochých plechů pracujících v kroucení. Jeden konec torzní tyče je připevněn k rámu nebo karoserii a druhý je upnut k ramenu zavěšení. Při pohybu kola dochází k úhlovému zkroucení torzní tyče.
Začátek aplikace na auta a pokračování v současnosti
V chování správně vypočítaných torzních nebo pružinových závěsů nejsou žádné zásadní rozdíly. Téma torzních tyčí ve vztahu k zajištění plynulého chodu je známé již dlouhou dobu, hojně se používaly v první polovině minulého století u armádních obrněných vozidel a používají se dodnes. Zde byly důležité úvahy o uspořádání, kdy velké množství pásových válců pásových vozidel muselo být dodáváno s jednotlivými závěsy. Klasické pružiny a pružiny prostě nebylo kam umístit a příčné tyče se úspěšně vešly do spodní části korby tanku nebo obrněného vozu, aniž by zabíraly omezený vnitřní prostor bojového vozidla. A to znamená neuvalovat břemeno dodatečných hromadných nákladů na rezervaci prostoru obsazeného odpružením.
Zhruba ve stejné době používaly francouzské automobilky ze společnosti Citroen na svých autech torzní tyče. Ocenili jsme i pozitivní zkušenosti jiných firem, závěsy s otočnými tyčemi pevně zaujaly své místo v podvozku vozu. Jejich použití na mnoha modelech po téměř sto let naznačuje absenci zásadních nedostatků a přítomnost výhod.
Konstrukce torzní sestavy
Odpružení bylo založeno na torzní tyči - tyči nebo obalu ze speciální oceli, kulaté nebo obdélníkové, podrobené velmi složitému tepelnému zpracování. Je to dáno tím, že jeho rozměry na délku jsou stále omezeny parametry vozu a ke kroucení masivních kovových dílů dochází podle složitých fyzikálních zákonů. Stačí si představit, jak se v tomto případě chovají sekce tyče umístěné uvnitř a vně. A za takových podmínek musí kov vydržet konstantní střídavé zatížení, nehromadit únavu, která spočívá ve výskytu mikrotrhlin a nevratných deformací, a udržovat závislost elastických sil na úhlu zkroucení stabilně po mnoho let provozu.
Takové vlastnosti jsou poskytovány, včetně předběžného zakrytí torzní tyče. Spočívá v tom, že horká tyč je předběžně zkroucena v požadovaném směru nad mez kluzu materiálu, načež je ochlazena. Proto nejsou torzní tyče pravého a levého zavěšení se stejnými rozměry obvykle zaměnitelné kvůli rozdílné orientaci uchycovacích úhlů.
Pro upevnění na páky a rám jsou torzní tyče vybaveny drážkovanými nebo jinými tvary hlav. Zesílení se volí tak, aby nevytvářelo slabá místa blíže ke koncům tyče. Při ovládání ze strany kola převádí rameno odpružení lineární pohyb na krouticí moment na tyči. Torzní tyč se otáčí a poskytuje protisílu.
Někdy je tyč vyrobena společná pro pár kol stejné nápravy. V tomto případě je upevněn na karoserii ve své střední části, odpružení se stává ještě kompaktnější. Jedna z nevýhod odpadá, když jsou dlouhé torzní tyče po celé šířce vozu umístěny vedle sebe a ramena pák vlevo a vpravo jsou různě dlouhá.
Různá provedení závěsů torzních tyčí
Zkrutné tyče lze použít u všech známých typů odpružení, dokonce i teleskopických vzpěr MacPherson, které jsou maximálně orientované na vinuté pružiny.
Torzní tyče v nezávislém zavěšení
Jsou možné různé možnosti rozložení:
- přední nebo zadní zavěšení na dvojité příčné páky, torzní tyče jsou spojeny na ose otáčení horního nebo dolního ramene, mající podélnou orientaci vzhledem k ose vozidla;
- zadní zavěšení s podélnými nebo šikmými rameny, dvojice torzních tyčí je umístěna napříč karoserie;
- zadní zavěšení s krouceným polonezávislým nosníkem, podél něj je umístěna torzní tyč, která poskytuje potřebnou elasticitu a snižuje požadavky na materiál samotného nosníku;
- přední zavěšení s dvojitými vlečenými rameny je díky příčným torzním tyčím co nejkompaktnější, vhodné pro použití na mikroautech;
- zadní odpružení torzní tyčí s výkyvnými příčnými pákami a podélným uspořádáním pružných prvků.
Všechny typy jsou poměrně skladné, umožňují jednoduché výškové nastavení těla, někdy i automatické pomocí servo předtočení tyčí. Stejně jako všechny ostatní typy mechanických odpružení je torzní tyč vybavena nezávislými teleskopickými tlumiči pro tlumení vibrací a vodicí lopatkou. Tyče samotné na rozdíl např. od pružin neumí kombinovat funkce.
Na torzním principu fungují i stabilizátory a zde prakticky neexistuje žádná alternativa.
Výhody a nevýhody
Hlavní výhodou je snadné rozložení. Pružná tyč prakticky nezabírá místo pod dnem, na rozdíl od dvojice vinutých pružin. Zároveň poskytuje podobně plynulou jízdu. V provozu je možné zvýšit zásah do stárnutí a deformace dílů.
Nevýhodou je složitá technologie výroby spolehlivých dílů a tím i vysoká cena. Torzní tyč je asi třikrát dražší než dobrá pružina u podobného auta. A nákup použitého není vždy oprávněný kvůli nahromaděné únavě kovu.
Navzdory kompaktnosti takových zavěšení není vždy vhodné umístit dlouhé tyče pod spodek vozu. To je v případě SUV dostatečně snadné, ale podlaha karoserie je umístěna co nejblíže vozovce a pro zavěšení je pouze místo v podbězích kol, kde jsou vhodnější vinuté pružiny .
