Hátsó kerékfelfüggesztés

Hlács Zoltán
2007.09.27. 15:37

Keresztlengőkar, Panhard-rúd, Scott-Russel kitámasztás, kanyarstabilizátor, merev tengely - annyifélét mondanak a hátsó futómű szerkezeti megoldásairól, hogy azt se tudjuk, hova figyeljünk.

"Nyelje el a gödröket, ne üljön le, ha telepakolom a kocsit, meg aztán ne is zörögjön, oszt' jó lesz" - intézzük el magunkban ennyivel az ideális hátsó futóműkonstrukciót. Nem is igazán értjük, mi a fenének bele az a sok szilentblokk, lengőkar, gömbcsukló, melyek a cseréjével a szerelő állandóan riogat. Pedig tökéletes futómű egyelőre nem, legfeljebb csak nagyon jó megoldások léteznek.

Lengőtengely
A cél, hogy miközben a kerék fel-le mozogva pontosan követi az út felületét, lehetőleg állandó erővel támaszkodva arra, a karosszéria rezzenéstelenül suhanjon felette, mint japán gésa a tatamin. Ez akkor lenne elérhető, ha a rugózatlan tömegek (a gumi, a kerék, a fékmechanika, a lengőkarok, gömbcsuklók, rugó és a lengéscsillapító) tömege nulla, a rugózott tömegeké (azaz a karosszériáé) pedig végtelen nagy lenne.
 De Dion lengőkar
Azt pedig, hogy mindenféle karosszériadőlésnél és berugózásnál állandó legyen a tapadási felület, egy pöttyet lehetetlen megvalósítani, hiszen a kerék a futóművön keresztül kapcsolódik a karosszériához, a futómű pedig lengőkarokból áll, amelyek ugye, végpontjaikon rögzített rudak lévén, íven mozognak.

Nem véletlenül fogy extra mennyiségű kávé és cigi a gyárak futómű-fejlesztői részlegében. Ha a rugózott-rugózatlan tömegek problémaköre, és a kerekek megvezetésének nehézségei mellé azt is hozzávesszük, hogy ideális esetben az a jó, ha a kerék egy kicsit bedől a kanyarnak ellentartva, érthetővé váltak az egészségtelen szokások.

Ráadásul az sem nem árt, ha nagyon enyhén az első kerekek elfordításának irányába kormányzódik (ez a passzív, vagy aktív hátsókerék-kormányzás, segítségével a kocsi fara szűkebb íven kanyarodik az elejénél, tehát kevésbé akar kitörni.

Merev laprugós megoldás
Az embrió-járművek kezdeti primkó megoldásai után (nincs rugózás, három kerék, hintófelfüggesztés, stb.) a merev tengelyes, laprugós kerékfelfüggesztés terjedt el vagy ötven évre, amely strapabíró, egyszerű, könnyen megmunkálható és házilag is szerelhető volt.
 Panhard-rudas merev tengely
Ám a sebesség növekedésével, a kényelmi igények fokozódásával vékonyítani kellett a laprugót, amely onnantól fogva hosszirányban még csak-csak, de oldalirányban már nem volt igazán képes helyben tartani a dögnehéz hátsó hidat. Ekkor vezették be az egyik oldalon, fent a kasztnihoz rögzített, a másik oldalon, lent, a hídhoz kapcsolt Panhard-rudat, amely köríven ugyan, de viszonylag jól megvezette a hátsó futóművet.
Opel C Kadett
E megoldás modernizált változata volt a csavarrugós, továbbra is merev hidas, szintén Panhard-kitámasztásos kerékfelfüggesztés, amilyennel például a Zsigulin, az Opel C Kadettjén, vagy a nyolcvanas évek előtti Toyota Corollákon találkozhatunk - ám ez a verzió csupán helytakarékosabb volt a laprugós ősmegoldásnál, stabilabb és kulturáltabb nem.
 Skoda Octavia
Erre a feladatra először lengőtengelyeket alkalmaztak például a Mercedes 170-nél, de a régi Skoda Octaviánál is, ahol a difit a karosszériához kapcsolták, amelynek két oldalából a kocsi hossztengelyére merőlegesen álltak ki a féltengely-házak, azaz a Latabár-kori szófordulattal lengőtengelynek elnevezett elemek.
De Dion-konstrukció
Mások a riszálást okozó Panhard-rúd kiküszöbölésével vélték tökéletessé tenni a merev tengelyes konstrukciót. Az Alfa Romeóknál (Giulietta, Giulia, Alfetta), de később például az Opel Fronterában is alkalmazták a De Dion-konstrukciót, amelynél a merev tengely oldalirányú megvezetését egy olyan, Y-alakú öntvénylengőkarral, más esetekben két ferde karból álló elemmel végezték, amelyek a karosszéria aljának két széléhez előrébb, valamint egy közös pontban a differenciálmű tetejéhez kapcsolódtak. A nagy tömeg azonban továbbra is problémát jelentett, s az imbolygást sem sikerült jól kiküszöbölni.

Vannak, akik nem követik birkaként az olcsóságot hajszoló többi autógyárat. A valódi független hosszlengőkaros és a csatolt hosszlengőkaros konstrukciónál ugyanis általában költséges, nagy elemek cseréjére van szükség, ha a beállítás valamiért elmászik.

 Nissan Almera QX 1.6
Az egyik, jó úttartást, de nem igazán finom rugózást biztosító, kizárólag a Nissan által favorizált konstrukció az akár a hátsó futóművek spanyolviaszaként is számon tartható merev tengely ismételt feltalálása. Ám az Almera és Primera típusoknál nem az ódon Panhard-rúddal, hanem a VW Golfok fél-trapéz kocsiemelőjéhez hasonló, csuklós, úgynevezett Scott-Russel kitámasztással veszik elejét - több-kevesebb sikerrel -az oldalirányú rángatózásnak.

Ez az azonos tengelyen levő futóműveket rugalmasan összekapcsoló rúd a karosszéria dőlését csökkenti, amely nemcsak nagyobb biztonságérzetet kelt, de amellett, hogy egyenes haladáskor engedélyezi a nagy rugóutakat, kanyarban csökkenti a kerék berugózását, tehát azon határokon belül tartja a mozgását, amelyet a futómű még lineárisan kezelni tud.

Biztosan vannak még konstrukciók, amiket kihagytunk, de a fentiek ma a legelterjedtebbek. Igazán lényeges különbség a kerékfelfüggesztések között azonban csak a rugózatlan tömegek csökkentéséből bekövetkező jobb menetkomfortban érezhető, az úttartáson csak kevesen vesznek észre eltérést.

Láthattunk már jól teljesítő raliautót szinte mindenféle futómű-konstrukcióval. A mérnökök váltig állítják, hogy sportos kanyarvételre sokkal inkább a tengelyek közötti, minél egyenlőbb tömegelosztással, valamint jól összehangolt rugózás-csillapítás párossal lehet hangolni az autót, mint egyéb trükkökkel.

 
Volvo S 80
A nagy Volvóknál egyenként van egy-egy keresztlengőkarja a két keréknek, ami teljesen átér a karosszéria alatt - az egyik kicsit előrébb van, a másik hátrébb. A hosszú lengőkarok miatt közel függőlegesen mozognak a kerekek, nincs nyom- és tengelytávváltozás.

 Honda S2000
Kevésbé problematikusak a rövid rugóutas sportkocsik, amelyeknél kettős keresztlengőkaros megvezetést használnak (Honda S2000, Integra Type-R, NSX, minden Ferrari), a mai Alfa Romeókon és nagyobb Lanciákon pedig magasan támasztott rugóstagot, és eltérő hosszúságú háromszög-keresztlengőkarokat alkalmaznak. Az igényes japán autóknál a leggyakrabban egy hosszanti és két egyenes keresztlengőkart építenek be oldalanként (Honda Accord, Mazda 626, Subaru Legacy Outback, Toyota Avensis).
Segédkeret van a Nissan 240sx-nél is
Ami a menetkomfortot a fentieken kívül még lényegesen tudja befolyásolni: a segédkeret. Ha a teljes hátsó futóművet külön vázszerkezetre szerelik, amely pedig gumipogácsákkal kapcsolódik a karosszériához, a gördülési zaj drasztikusan kisebb lesz. Az úttartáson általában kanyarstabilizátor (ha már van a kocsiban ilyen, akkor a kanyarstabilizátor megerősítésével) beépítésével javítanak.

 

Az első kerekeknél már korábban kialakultak alternatív megoldások, de mivel a hatvanas évekig a világ autóinak java része hátsókerék-hajtással készült, a jól bevált merev híd, a beleépített differenciálművel és a benne megvezetett féltengelyekkel, valamint az oldal- és hosszanti irányú megvezetést egyszerre megvalósító, kétoldali laprugóval maga volt a szentírás a futómű-technikusok számára.

Ilyen elrendezést alkalmaztak a legtöbb ötvenes-hatvanas évekbeli autón. Előnye volt, hogy belső súrlódásai miatt (ahogy a lemezek egymáson csúsztak) a laprugó eleve kifejtett némi lengéscsillapító-hatást, ezért a lengéscsillapítókra kisebb feladat hárult, ám a konstrukció hátrányaként tartották számon a nagy helyigényt (kellően nagy rugóúthoz hosszú lapkötegekre volt szükség), valamint a még mindig óriási tömeget.

Már ötven évvel ezelőtt rájöttek, hogy a súlyos ballasztként hánykolódó, a kocsi fenekét farriszálásra késztető hátsó hidat valahogy inkább a karosszériához kellene kapcsolni, hogy csak a kerekek, meg a futómű rugózzon.

Az ilyen autók gördülési komfortja jobb lett, de berugózáskor negatívból pozitív szögbe billentek át a kerekek, ráadásul óriási volt a nyomtávváltozás is. E megoldás tehát csak nagyon széles autóknál (ahol hosszúak lehettek a lengőkarok) vált be valamennyire. Mivel a kerekek ez esetben már egymáshoz képest külön-külön is elmozdulhattak, úgy, hogy berugózásuk nem hatott ki a másikra, ezért az ilyen, nem merev tengelyes kiépítéseket azóta is független kerékfelfüggesztésként emlegeti a szakirodalom.

Minél kevésbé Dávid és Góliát harca ez, tehát a két súlyérték közelebb kerül egymáshoz, annál több rázkódást ad át a kerék a karosszériának és egyben annál erősebb csillapításra van szükség ahhoz, hogy a kerék precízen kövesse az útegyenetlenségeket.

Ezért egyre könnyebb futóműveket terveznek, nagyobb modelljeibe a BMW például egyenesen alumíniumból készíti a lengőkarokat. E kocsik rugózásán pedig érződik a törődés, bár ez csak hosszú távú használat mellett vehető észre. A jó rugózás ugyanis nem valami látványos dolog - az autó nem tesz egyebet, mint háborítatlanul megy, de az ember már csak olyan, hogy a hatások hiányát a legritkább esetben veszi észre.

Látványosan jó rugózást a régebbi amerikai autók, meg mostanában az újabb Volkswagenek szoktak produkálni: a kocsi hullámzik, mint egy hajó, kanyarban billen, fékezéskor bólint, a bennülők pedig elismerően biccentenek egymásnak - látod öregem, ez aztán rugózik.

Persze ez nem jó, csak lágy rugózás, erre hamar rájön, aki teli gyomorral száll egy ilyen kocsiba. A nehéz futóműalkatrészek miatt ráadásul az amerikai kocsik a világméretű hullámzás közben még zötyögésre is képesek voltak - ha valaki ült stretch-limóban, megtapasztalhatta ezt az érzést.

A valóban jó rugózást legfeljebb arról ismeri meg az ember, hogy a más kocsikkal megismert, gyűlölt útvonalakat - Bp. Pusztaszeri út szerpentinje, hazaérkezés külföldről az Osztapenkótól befelé tartva - egyszer csak, mintha újraburkolták volna.

A rugózott-rugózatlan tömegek kérdésköre mellé társul a kerék megvezetése, ami főként az úttartásra van kihatással. Kanyarodáskor ugyanis nem árt, ha a gumi merőleges marad az útra, mert így érintkezik a legnagyobb felületen a burkolattal. Csúszáskor ez persze már kevéssé számít, hiszen amint azt a középiskolai fizikai tananyagból tudjuk, a csúszási súrlódási erő nem függ a felülettől, de amíg a kerék gördül, tehát a gumi tapad, azt kell kihasználnunk, hogy a tapadási súrlódási erő igenis változik annak függvényében, hogy a kocsi négy gyerektenyérnyi, vagy csak négy egérlábnyomnyi területen ér a fundamentumhoz.

Abban az esetben, ha hosszában van a lengőkar, a kerék ugyan párhuzamosan mozdul el a kocsi oldalával, de berugózáskor az első-hátsó kerék közötti tengelytáv változik, ami labilitást okoz, ha pedig kettős (tehát alul egy, felül egy) lengőkarral rögzül, tehát elvben szintén párhuzamosan mozog, akkor a rugó összenyomódásával a nyomtáv is változik, ami pedig ismét rontja a stabilitást.

El kell fogadnunk, hogy amíg fel nem találják az elektronikusan vezérelt, mágneses erőtérben lebegtetett kerékfelfüggesztést, addig a lengőkarokkal megvalósított futómű csak kis kitéréseknél fogja jól végezni a dolgát. Igazán sportos kanyarvételi képességekre tehát csak olyan autótól számíthatunk, amelyik keveset rugózik.