">Avtomobilistični članki velikokrat omenjajo različne številke o navoru in moči motorja in navajajo, kakšno vzmetenje ima avto ter kakšen motor, nikoli pa tudi ne pojasnijo, kaj ti podatki sploh pomenijo. Pred vami je zato vrsta člankov, katerih namen je pojasniti delovanje in sestavo avtomobila.
V prvem delu boste lahko brali o podvozju, karoseriji in motorjih. V drugem delu bodo članki nadaljevali z vozno dinamiko, raziskali pa bomo tudi, kakšne sile vplivajo na avtomobil med vožnjo ter kako se avtomobil nanje odziva. Na koncu boste lahko brali še o tehnikah hitre in varčne vožnje.
Kaj torej sploh je podvozje? Podvozje, v pravilnem pomenu besede je to spodnji del avtomobila, ki vključuje ogrodje, motor in vzmetenje. Na podvozje se nato pritrdi karoserija, ki ni ključnega pomena za strukturo avtomobila. Tak tip gradnje se danes uporablja izključno za industrijsko uporabo, saj osebni avtomobili že vrsto let niso ločeni na podvozje in karoserijo, marveč so vsi deli avtomobila neločljivo povezani. Beseda podvozje je postala nekakšna nadpomenka za vzmetenje, kolesa, zavore in včasih tudi celoten pogonski sklop. Bolj pravilno poimenovanje bi bilo morda karoserija in vzmetenje.
Torej, kaj je vzmetenje? Starejša in manjkrat slišana beseda za vzmetenje – obesa – da prvi namig. Vzmetenje je mehanični sistem, s katerega avto visi. Če odmislimo gume in sedeže, je podvozje edini sistem, ki loči tvojo zadnjico od tresljajev s ceste. Prav tako prepreči avtomobilu, da bi se zaradi tresljajev s ceste razstavil na majhne delce.
Če bi bila cesta povsem ravna, avtomobili ne bi potrebovali vzmetenja. Čeprav vam morda na prvi pogled deluje gladko, je cesta pravzaprav zelo neprimerna podlaga za vožnjo. Vse nepravilnosti in grbine na cesti vplivajo na kolesa in če med gumo ter karoserijo ne bi bilo vzmetenja, bi avtomobil divje poskakoval po podlagi. Pri višjih hitrostih in večjih grbinah bi avto lahko skočil toliko, da bi vse gume izgubile stik s podlago. Potreben je torej nek sistem, ki bo vpijal te tresljaje, dovoljeval karoseriji nemoteno vožnjo in ohranjal kolesa v stiku s cesto.
Vzmetenje je sestavljeno iz sistema vodil, vzvodov, vzmeti in blažilca. Najpogostejše vzmeti v avtomobilih sta vijačna vzmet in listnata vzmet. Vijačne vzmeti so navite valjaste palice, na katere bržkone najprej pomislite, ko vam nekdo omeni kakršnokoli vzmet. Zanimivost valjastih vzmeti je, da se navita jeklena palica, ko se vzmet stisne, pravzaprav zvija in ne stiska. Listnate vzmeti se danes najde skoraj izključno v tovornih vozilih. Sestavljene so iz vrst ploščatih jeklenih listov razvrščenih drug na drugega v več slojih z vedno krajšimi dolžinami.
Drugi sestavni del vzmetenja je blažilec. V uporabi je tudi drug izraz – amortizer. Blažilci ublažijo nihanje vzmetenja zaradi grobe podlage. Predstavljajte si, da je na neki vzmeti obešen kamen, ki ga zanihate. Ta vzmet bi nihala še dolgo časa. Če bi vaš avto imel samo vzmeti, bi prav tako plaval in se valjal po cesti, dokler se ne bi ustavil v najbližjem jarku. Blažilci torej vpijajo večje sunke in mirijo vzmet, da avto ne valuje. Ti dve komponenti sta večinoma sestavljeni skupaj in izgledata kot vzmet nad blažilcem. V članku bom od sedaj naprej vzmet in blažilec imenoval amortizer.
V hudo konkurenčnem okolju je nastalo veliko sistemov vzmetenja, saj so avtomobilski inženirji skozi leta vedno iskali rešitve, ki so ugodnejše za proizvodnjo in imajo boljše vozne lastnosti. Kljub številnim izumom in izboljšavam se vzmetenja še vedno lahko deli na 3 skupine, ki si delijo podobne lastnosti: odvisna, neodvisna ter polodvisna vzmetenja.
V neodvisnih vzmetenjih se lahko kolesa gibljejo neodvisno ena od druge, medtem ko so pri odvisnem povezana s togo premo. Polodvisno vzmetenje je združitev obeh sistemov, saj sta kolesi še vedno povezani med seboj, vendar se lahko do neke mere premikata neodvisno ena od druge.
Pri odvisnih vzmetenjih kolesi povezuje toga vrteča os ali prema. Gred in kolesi z avtom večinoma povezujeta dve listnati vzmeti ter blažilca tresljajev. Glavni problem odvisnih vzmetenj je v tem, da ne omogoča nikakršnega nadzora nad postavitvijo koles, saj sta na osi kolesi vedno vzporedni. Pri takem vzmetenju premikanje enega kolesa vpliva na drugo. Ko eno kolo zapelje čez grbino, se bo odzvalo tudi drugo kolo, kar znatno zmanjša udobje vožnje.
Prednja odvisna vzmetenja so praktično izginila iz uporabe, občasno se samo še uporabljajo v tovornih vozilih. Če pa slučajno tak sistem najdeš na osebnem avtomobilu, ga lahko bržkone prodaš muzeju.
Zadnja odvisna vzmetenja so v tovornih vozilih še vedno zelo razširjena, saj nudijo veliko robustnost in izredno ugodnost izdelave. Pomembno za težka vozila je tudi, da je os neglede na obremenitev vozila vedno enako odmaknjena od tal. V osebnih vozilih je ta zastarel sistem sicer še vedno v uporabi na ameriškem trgu, v civiliziranem svetu pa smo se takšnega vzmetenja znebili že pred več kot pol stoletja.
Pri ugodnejših avtomobilih je zelo popularno zadnje polodvisno vzmetenje. Tu sta gumi povezani s poltogo premo, ki se zvija ter tako dovoljuje gumam, da se premikata ena glede na drugo. Tak sistem združuje ugodnost izdelave ter nekatere dobre vozne lastnosti neodvisnih vzmetenj. Zato so avti, ki uporabljajo tako vzmetenje, predvsem mali in ugodni hatchbaki kot naprimer renault megan ali citroen C4. Če sta kolesi pod avtom povezani, ima avto bržkone polodvisno vzmetenje.
Neodvisna vzmetenja se tako imenujejo zato, ker kolesa niso povezana in se lahko gibljejo ločeno in neodvisno eno od drugega. Tak tip podvozja omogoča nadzorovanje obnašanja in lege kolesa skozi celotno gibanje vzmetenja. Zato se takšna vzmetenja lepše držijo ceste in nudijo bistveno večjo udobje med vožnjo.
Brez dvoma najbolj popularno in razširjeno neodvisno vzmetenje je McPherson Strut vzmetenje. To je enostaven sistem sestavljen iz pokončne vzmeti in amortizerja, ki sta pritrjena na gibljivi točki na spodnje vodilo. Teža avtomobila tu počiva na vzmeti, spodnje vodilo pa služi pozicioniranju kolesa in skrbi, da se kljub silam ceste kolo premika samo v navpični smeri. Kolo se pritrdi na točko, kjer se spodnji nosilec in amortizer srečata.
Vzmetenje z dvojnim prečnim vodilom, bolje poznano kot double-wishbone suspension, je neodvisno vzmetenje, kjer dve vzporedni trikotni vodili in amortizer sestavljata sistem vzmetenja. Obe vzporedni trikotni vodili sta pritrjeni na karoserijo na dveh točkah, tretja pa je pritrjena na zglob pri gumi, amortizer se nato pritrdi na trikotni vodili ter nosi težo vozila. Vzmetenje z dvojnimi trikotnimi vodili omogoča izredno natančno določanje obnašanja in postavitve koles skozi celotno pot vzmetenja. Več o nastavitvah, lastnostih in delovanjem vzmetenj med vožnjo boste lahko brali v drugem delu člankov.
Dobra lastnost vzmetenj z dvojnimi vodili je, da omogočajo premikanje postavitve amortizerjev. Vzporedna vodila ostanejo na mestu, amortizer pa se s pomočjo zglobov premakne na poljubno mesto v notranjosti avtomobila. Za športne avtomobile je to zelo atraktivno, saj dovoljuje nadziranje težišča avtomobila, prav tako pa zmanjšuje nevzmeteno težo. Majhna nevzmetena teža je ključna za pravilno in hitro odzivnost koles. Tak tip vzmetenja z dvojnimi vodili se imenuje pushrod ali pullrod suspension, odvisno od načina vpetja amortizerjev. Uporablja se na primer pri formulah, kjer ob gumah ne vidite amortizerjev, ampak samo trikotna vodila, amortizer pa je prestavljen v notranjost karoserije. V formulah, kjer pred vzmetenjem ni karoserije, to tudi zmanjšuje zračni upor, saj so lahko vodila povsem aerodinamična, zelo neaerodinamične amortizerje pa se pospravi v notranjost bolida.
Za neodvisna vzmetenja je pomemben sistem proti nagibanju vozila. To je naprava, ki avtomobilu med ovinkom preprečuje prekomerno nagibanje. V večini avtomobilov se uporablja anti-roll bar. To je jeklena palica, ki je pritrjena na spodnji del vzmetenja, ter skozi dve gibljivi točki na karoseriji avtomobila na spodnji del nasprotnega vzmetenja. Tako poveže obe strani vzmetenja.
Ko z avtomobilom zapeljete v ovinek in se teža prenese na zunanjo stran, se ta stran vzmetenja začne stiskati – avto se nagne na zunanjo stran. Anti-roll bar, ki povezuje obe strani vzmetenja, prenaša stiskanje na drugo stran vzmetenja. Lahko si predstavljate, da poskuša dvigniti notranje kolo. Kar seveda ni mogoče, zato se zunanje vzmetenje posede manj, avto pa ostane bolj vodoraven.
Med gnanima kolesoma leži os, na katero so pritrjena kolesa. Pri neodvisnih vzmetenjih je na gnanih kolesih gred razdeljena na dve polosi, ki dovoljujeta neodvisno premikanje koles, negnani kolesi pa skupne osi nimata, marveč se kolesa pritrdijo direktno na vzmetenje. Odvisna vzmetenja uporabljajo ravno in togo os, na katero sta pritrjeni kolesi. Ta leži pod vozilom in se premika skupaj s kolesi. Morda boste slišali izraza live-axle in dead-axle; oba se nanašata na togo premo odvisnega vzmetenja, le da je live-axle gnana gred, dead-axle pa negnana os.
Na gredi med kolesoma počiva še en pomemben sestavni del avtomobila. Z redkimi izjemami ima prav vsak avtomobil diferencial. Preden začnete brati o diferencialih, morate razumeti en ključni problem vožnje v ovinek: med zavijanjem zunanja guma opisuje večji krog ter opravi daljšo pot kot notranja guma. Torej se mora zunanje kolo vrteti hitreje, vendar se, če bi bile gume povezane z neprekinjeno gredjo, zunanja ne bi mogla vrteti hitreje. To je torej naloga diferencialov. Te naprave omogočajo, da se dve kolesi na isti osi premikata z različnimi hitrostmi.
V tem članku se ne bomo spuščali v zapletene podrobnosti delovanja diferencialov, povedali bomo samo, da moč motorja razdelijo na levo in desno kolo, tista ki ima manj oprijema pa prejme večji delež moči. Zgodi se lahko, da eno kolo brez oprijema prejme celotno moč motorja. Hkrati pa diferencial dovoljuje, da se kolesa premikajo z različnimi hitrostmi.
Tu se skriva Ahilova tetiva diferencialov. Če ste kdaj obtičali v snegu z avtomobilom in poskusili dodati plin, ste lahko opazili, da se je eno kolo vrtelo v prazno, drugo pa je stalo na miru. Diferencial je opravljal svojo nalogo, za vas pa je to pomenilo potiskanje avtomobila in premetavanje snega z lopato. Terenska vozila se tej težavi izognejo z zaporo diferenciala. Zapora diferenciala prepreči kolesoma, da bi se vrtela z različnimi hitrostmi, kar v snegu in blatu omogoči vozilu, da se izkoplje iz težkih pogojev. Ko se terenska vozila vrnejo na cesto zaporo, diferenciala lahko izključijo.
Hitra športna vozila se sicer ne bodo znašla v globokem blatu, ampak še vedno potrebujejo diferencial z zaporo. O tem boste sicer lahko brali več v drugem delu člankov, ampak pomislite, kaj se zgodi z avtomobilom v hitrem ovinku: teža se prenese na zunanjo stran, gume na notranji pa izgubijo oprijem. Učinek je podoben, kakor da bi bila notranja guma na ledu. Pri avtomobilu z odprtim diferencialom bi se notranja guma vrtela v prazno, saj ima manj oprijema. Pri tem se moč motorja izgublja, guma pa obrablja. Da se temu športna vozila izognejo, imajo diferencial z delno zaporo. Tak diferencial pošilja moč na obe kolesi samo do določenih obratov motorja. Ti diferenciali poskrbijo, da hitri avti silo učinkovito prenesejo na zunanjo gumo ter pospešijo hitreje, hkrati pa omogočajo nemoteno vožnjo skozi ovinke.
V naslednjem članku bo najprej končan opis podvozja, saj je v tem članku zmanjkalo prostora za kolesa ter zavore. Nato si boste lahko prebrali več o sestavi karoserije avtomobila, vse od enostavnih avtomobilov iz pločevine pa do visoko tehnoloških karbonskih školjk. Pisal bom tudi o varnostnih mehanizmih, aerodinamiki avtomobilov ter različnih postavitvah pogonskega sklopa. Čez dve številki pa sledi obsežen članek o delovanju motorja, kjer vam bom predstavil srce vsakega avtomobila.
