Zawieszenie samo w sobie jest tak stare jak motoryzacja. Na początku, drogi były kiepskiej jakości, potrzebne więc było jakieś resorowanie. Chociażby po to, żeby samochód się nie rozleciał na wybojach. Komfort był sprawą drugo- jeśli nie trzeciorzędną, to samo dotyczyło przyczepności. Rozwijane prędkości nie były na tyle duże żeby odrywanie się kół od nawierzchni stwarzało jakieś zagrożenie. Z biegiem lat drogi stawały się coraz równiejsze, a samochody szybsze, zmieniły się też wymagania stawiane zawieszeniom. Teraz ważny jest komfort i bezpieczeństwo.
Resor, sprężyna, amortyzator
Resory i amortyzatory to serce zawieszenia. Na początku były tylko resory. Chodziło jedynie o absorbowanie uderzeń kół o wyboje. Resory były dwojakiego typu: pióra poprzeczne (takie jak w Fordzie T albo w Maluchu z przodu) lub podłużne (takie jak w Polonezie z tyłu). Z czasem w miarę wzrostu prędkości potrzebna była lepsza przyczepność, zaczęto stosować więc amortyzatory. Amortyzator to jednak zła nazwa dla tych elementów. Tak naprawdę uderzenia amortyzowane są przecież przez resory, a elementy zwane amortyzatorami mają za zadanie tłumienie kołysania, w które wpada nadwozie po przejeździe przez nierówność, a także odbijaniu się koła od nawierzchni. Amortyzator powinien więc właściwie nazywać się tłumikiem.
Pierwsze amortyzatory były bardzo proste. Były to amortyzatory cierne, gdzie tłumienie drgań dokonywało się poprzez wzajemne tarcie dwóch metalowych elementów. Konstrukcje takie można spotkać jeszcze w UAZ-ach. Taki tłumik jest mało trwały, niedoskonały, ale tani i łatwy w regeneracji. Z czasem jednak opracowano konstrukcje olejowe i pneumatyczne. Amortyzator olejowy to nic innego jak podziurawiony tłok zanurzony w oleju. Chcąc poruszyć tłokiem, musimy przetłoczyć olej przez te dziurki, co w oczywisty sposób spowalnia wszelkie ruchy. Odpowiednio dobrana siła tłumienia zapewnia optymalne resorowanie i przyczepność.
Piórowe resory w autach osobowych, które nie muszą przenosić dużych obciążeń zastąpiły sprężyny śrubowe, które cechuje większy zakres pracy i lepsze właściwości resorujące. Wewnątrz sprężyny śrubowej można umieścić amortyzator, tworząc kolumnę. Takie rozwiązania posiada większość nowoczesnych aut. Warto wspomnieć też o drążkach skrętnych. Mimo, że już prawie zapomniane, są to ciekawe rozwiązania. Drążek taki z jednej strony na sztywno przytwierdzony jest do karoserii auta, z drugiej strony na sztywno do wahacza. Wahacz uginając się skręca drążek, który w tym momencie działa jak sprężyna, dążąc do ustawienia wahacza w pierwotnym położeniu.
Wahacze
Kolumna, żeby się nie chwiała potrzebuje wahacza, który zdefiniuje zakres jej pracy i geometrię. Wyróżniamy dwa rodzaje wahaczy, poprzeczne (takie jak w tzw. kolumnie McPhersona) oraz podłużne. Podłużne dzielimy na wleczone i pchane, te ostatnie jednak bardzo rzadko znajdowały zastosowanie ze względu na tendencję do rozjeżdżania się. Wahacze wleczone mają tą tendencje dużo mniejszą. Mniejszą nie oznacza zerową, stąd też wahacze wleczone występują we współczesnych wozach w połączeniu z belką skrętną. Cóż to takiego? Jest to, jak sama nazwa wskazuje, poprzeczka podatna skrętnie, ale nie podatna wzdłużnie. Poprzeczka ta łączy ze sobą obydwa wahacze tylne (z przodu nie stosuje się wahaczy wleczonych) pozwalając im na niemal niezależną pracę w pionie, natomiast nie pozwalając na jakikolwiek ruch w poziomie.
Masa nieresorowana
Masa nieresorowana pojazdu to suma mas wszystkich elementów zawieszenia, które poruszają się względem nadwozia. Obręcze kół, piasty, hamulce, wahacze to wszystko stanowi masę nieresorowaną. Oczywistym jest, że im mniejsza masa nieresorowana tym precyzyjniejsza praca zawieszenia (mniejsza bezwładność). Stąd właśnie powszechna obecność lekkich stopów, a nawet kompozytów w mechanizmach zawieszenia. W starszych autach sportowych, dążąc do obniżenia mas nieresorowanych, przenoszono hamulce osi napędzanej (oczywiście w starych, przyzwoitych autach zawsze była to oś tylna) z piast na drugi koniec półosi napędowych, w okolice mechanizmów różnicowych. Oszczędność była dramatyczna, ale okupiona utrudnioną obsługą i obniżoną trwałością półosi napędowych. Półośka w takim układzie przenosiła już nie tylko siły napędowe, ale o wiele większe siły hamujące. Mało tego. W razie ukręcenia półosi napędowej, traciło się także możliwość hamowania tym kołem. Z tych powodów zarzucono takie rozwiązania. Masa nieresorowana jest kompromisem pomiędzy wytrzymałością zawieszenia, a jego precyzją, stąd nie ma jednego, stałego ideału.
Sport
Opowiemy teraz o konstrukcjach stosowanych w sporcie, a więc o tym co tygryski lubią najbardziej. Rodzajów jest mnóstwo. Od konstrukcji typu belka skrętna i McPherson, po skomplikowane układy aerodynamicznie wyprofilowanych wahaczy i drążków o ekstremalnie niskich masach nieresorowanych i ekstremalnie wysokiej wytrzymałości. Nie będziemy się skupiać na konstrukcjach, bo można na ten temat napisać książkę. Chciałbym tylko obalić parę mitów związanych z niezrozumieniem zasad działania zawieszenia.
1. Auta wyścigowe.
To właśnie z obserwacji aut wyścigowych wzięła się powszechna moda na utwardzanie i obniżanie zawieszenia w tuningu cywilnym. Faktem jest, że zawieszenia tych wozów są bardzo niskie, rozstawy kół są poszerzane. Jednak nie ma to nic wspólnego z rzeźnią jaką uprawiają domorośli tuningowcy. Po pierwsze całe zawieszenie jest poszerzane, łącznie z punktami mocowań, nie robi się tego za pomocą odsadzeń albo pierścieni dystansowych, ponieważ takie akcesoria zmieniają wektory sił działających na zawieszenie. Po drugie mało kto wie, że utwardzeniu nie podlegają sprężyny, ale amortyzatory. Jednak również w granicach zdrowego rozsądku. Jeśli tor jest choćby lekko nierówny, amortyzatory są zmiękczane, żeby zawieszenie wybierało nierówności, a nie podskakiwało na nich. Przy olbrzymich mocach jakie osiągają wyczynowe bolidy, każde oderwanie się kół napędzanych może skończyć się wykręceniem bąka. Nie jest więc prawdą, że zawieszenia wyścigówek są ekstremalnie twarde. Owszem są twardsze od seryjnych, ale w gruncie rzeczy zupełnie inne niż większość ludzi sobie to wyobraża. Prawda jest taka, że nie tyle twardość zawieszenia ma wpływ na trzymanie się wozu w zakręcie ale… przechył. Kiedy auto się przechyla, opony nie przylegają całą powierzchnią. W efekcie zmniejsza się jego przyczepność. Radą na to jest stabilizator. Najprostszy, to kawał wygiętej w kształt rozpłaszczonej litery „u” sprężynującej rury, biegnącej od piasty jednego koła do piasty drugiego i zamocowanej do nadwozia w sposób pozwalający na obrót. W momencie, kiedy położenia obydwu kół zaczynają się od siebie znacząco różnić rura dąży do wyrównania ich poziomów. Stabilizatory mogą być także regulowane. W F1 zarówno stabilizatory jak i amortyzatory są aktywne, co oznacza, źe ich twardość automatyczne dobiera komputer -stosownie do warunków, na podstawie wskazań dziesiątek czujników. Co do twardości samych sprężyn i amortyzatorów, to mają one wpływ na szybkość reakcji wozu na ruchy kierownicą. Twardsze zawieszenie powoduje, że auto bardzo żywo reaguje na wszelkie ruchy kierownicą. Ale nic za darmo. Trudniej takie auto opanować, trudniej wyczuć granicę jego przyczepności. Dlatego twarde nastawy stosuje się na krętych torach, gdzie prędkości są mniejsze i łatwiej korygować ewentualne psikusy samochodu, a bardzo pożądana jest zwinność ogólna samochodu. Ważną sprawą jest także tzw. negatyw. Geometria negatywna polega na odchyleniu koła od pionu, w taki sposób, że dolna krawędź wysunięta jest na zewnątrz. Im większy negatyw tym lepsza reakcja na skręt, mniejsza stabilność, jednak okupione jest to szybszym zużywaniem opon.
2. Rajdówki
Rajdówki przystosowane są do użytkowania na drogach publicznych, stąd wyraźnie bardziej „oszczędny” charakter zawieszenia. Rajdówki nie suną po samej ziemi, nawet na asfalt daje się stosunkowo duży prześwit. Nie ustawia im się również dużych negatywów. Rajdówki są budowane z założeniem wybaczania wielu błędów, których nie sposób uniknąć jadąc, nie znając trasy na pamięć. Samo zawieszenie stroi się dosyć łagodnie. Zawieszenia tych wozów dopuszczają spory skok, na asfalt stosuje się aktywne stabilizatory.
Zupełnie inaczej jest na szutrze. Tam zawieszenia mają skoki, jakich nie powstydziłaby się niejedna terenówka. Sama charakterystyka zbliżona jest do… cywilnych aut. Miękko, z bardzo umiarkowaną stabilizacją. Chodzi o to, żeby auto wybierało wszelkie nierówności, a przechyły pozwalały lepiej wyczuć przyczepność.
