Ελατήρια ανάρτησης – σχεδιασμός, τύποι, λειτουργία

Το σύστημα ανάρτησης του αυτοκινήτου αποτελείται από τρείς βασικές ομάδες εξαρτημάτων: ελατήρια, εξαρτήματα απόσβεσης και εξαρτήματα οδήγησης. Τα ελατήρια ανήκουν στην πρώτη κατηγορία, πχ, τα μέρη του ελατηρίου στη δομή του αυτοκινήτου. Η κατασκευή τους είναι πολύ απλή, αφού είναι φτιαγμένα από χοντρό ατσάλινο σύρμα, διαμορφωμένο σε ενα κατάλληλο σχήμα. Τα ελατήρια διαφέρουν σε πάχος σύρματος, αριθμό σπειρωμάτων και στην πυκνότητά τους. Μπορεί να υπάρχει ένα αμορτισέρ μέσα στο ελατήριο , στην περίπτωση που αναφερόμαστε σε γόνατο ανάρτησης. Αυτό συμβαίνει με τα γόνατα MacPherson.

Στα σύγχρονα αυτοκίνητα, τα ελατήρια – διαθέσιμα από τη Magnum, για παράδειγμα – έχουν αντικαταστήσει έναν αλλό τύπο ελατηρίου, το σουστόφυλλο. Αυτά χαρακτηριζόντουσαν από την υψηλή αντοχή τους στην υπερφόρτωση, αλλά απαιτούταν λίπανση, καταλάμβαναν πολύ χώρο και δεν εγγυώνταν μια τόσο καλή οδήγηση όπως τα μοντέρνα ελατήρια. Τα σουστόφυλλα συναντώνται ακόμα σε φορτηγά και επαγγελματικά οχήματα. Χρησιμοποιούνται κυρίως στους τροχούς του πίσω άξονα. Άλλοι τύποι ελατηρίων που εφαρμόζονται σε αυτοκίνητα περιλαμβάνουν ράβδους στρέψης, αεραναρτήσεις και ελαστικά στοπ ανάρτησης, είναι επίσης διαθέσιμα από τη Magnum.

Για τι είναι υπεύθυνα τα ελατήρια;

Είναι δύσκολο να φανταστούμε τα σύγχρονα αυτοκίνητα χωρίς ανάρτηση. Τα εξαρτήματα του ελατηρίου, συμπεριλαμβανομένων των ελατηρίων, είναι απαραίτητα για την αποφυγή μετάδοσης κραδασμών και δονήσεων που παρουσιάζονται κατά τη διάρκεια της οδήγησης, στην καμπίνα των επιβατών. Τα ελατήρια της ανάρτησης είναι τοποθετημένα μεταξύ του ψαλιδιού και του διαμήκη φορέα και συνδέουν τη μη αναρτώμενη μάζα (τροχούς, ελαστικά, φρένα κλπ) στην αναρτώμενη μάζα, δηλαδή το υπόλοιπο αυτοκίνητο. Έτσι, το αμάξωμα είναι κατά κάποιο τρόπο διαχωρισμένο από το οδόστρωμα και η κίνηση του αυτοκινήτου στο δρόμο είναι ομαλότερη.

Τα ελατήριατης ανάρτησης πιέζουν επίσης τους τροχούς στο δρόμο και διατηρούν μια σταθερή απόσταση από το έδαφος. Το ελατήριο επιμηκύνεται όταν ο τροχός πέσει σε μια λακούβα και συμπιέζεται όταν ο τροχός χτυπήσει ένα σαμαράκι. Παρόλα αυτά, για να αποτραπεί η ταλάντωση του αυτοκινήτου και η αποκόλληση του τροχού από το δρόμο, η δράση του ελατηρίου μετριάζεται από ένα αμορτισέρ.

Η ενέργεια που συσσωρεύεται στα ελατήρια, μεταφέρεται στο αμορτισέρ και μετατρέπεται σε θερμότητα. Το ίδιο το ελατήριο δεν κατευθύνει τον τροχό, έτσι λειτουργεί συνεργατικά με το ψαλίδι ή το σύστημα πολλαπλών συνδέσμων.

Ελατήρια σταθερής ή μεταβλητής διαμέτρου;

Τα περισσότερα επιβατικά αυτοκίνητα έχουν ανάρτηση που βασίζεται σε ελατήρια σταθερής διαμέτρου. Αυτά τα ελατήρια έχουν γραμμικά χαρακτηριστικά, το οποίο σημαίνει ότι προσφέρουν παρόμοιο επίπεδο αντίστασης σε όλο το μήκος τους. Παρ’ όλα αυτά, σε κάποιες περιπτώσεις, χρησιμοποιούνται προοδευτικά ελατήρια με μεταβλητό πάχος στο κέντρο, διαφορετική πυκνότητα σπειρώματος ή ασυνήθιστο σχήμα.

Τέτοια ελατήρια τείνουν να είναι πιο συμπαγή, κάτι που είναι χρήσιμο σε πολύ χαμηλά αυτοκίνητα, και επίσης έχουν μη γραμμικά χαρακτηριστικά απόδοσης. Αυτό σημαίνει ότι οσο πιο σφιχτά συμπιέζεται ένα ελατήριο, τόσο μεγαλύτερη αντίσταση θα προσφέρει. Τα παχύτερα σπειρώματα βρίσκονται στο μέσο του ελατηρίου. Η προοδευτική ανάρτηση χαρακτηρίζεται από καλή απόκριση σε δονήσεις χαμηλού πλάτους και υψηλή ακαμψία υπό μεγαλύτερα φορτία. Για αυτό τον λόγο, τα προοδευτικά ελατή.

Ελατήρια σε ρυθμιζόμενες (coil over ) αναρτήσεις.

Οι αναρτήσεις με ενσωματωμένο ελατήριο με ρύθμιση ύψους και σκληρότητας χρησιμοποιούνται επίσης σε σπορ αυτοκίνητα. Ρυθμίζοντας την έδραση των ελατηρίων, η απόσταση του αυτοκινήτου από το έδαφος μπορεί να μειωθεί και να ρυθμιστεί επίσης η σκληρότητα της ανάρτησης. Ένα χαμηλωμένο αυτοκίνητο με πιο σταθερά ελατήρια λεχει καλύτερο χειρισμό και μικρότερη ταλάντωση στις στροφές. Από την άλλη, η χαμηλή διαδρομή της ανάρτησης, μπορεί να αποτελέσει πρόβλημα σε μεγάλα σαμαράκια και επηρεάζει έντονα την άνεση.

Υπάρχουν επίσης έτοιμα κιτ διαθέσιμα ονλάιν για να χαμηλώσετε το αυτοκίνητό σας. Τα περισσότερα είναι απλώς κοντύτερα ελατήρια από τα εργοστασιακά και μάλιστα κατά 5 εκ. Σύμφωνα με τον πωλητή, η χρήση χαμηλότερων ελατηρίων θα βελτιώσει τον χειρισμό του αυτοκινήτου, αλλά αυτό δεν είναι πάντα αλήθεια. Η γεωμετρία της ανάρτησης είναι σχεδιασμένη για ένα συγκεκριμένο μήκος ελατηρίου και όλα επιμέρους εξαρτήματα της ανάρτησης θα πρέπει να λειτουργούν εντός του ίδιου εύρους. Αν αλλαχθούν μόνο τα ελατήρια, το αμορτισέρ δε θα δουλεύει στο μέγιστο των δυνατοτήτων του και η ρόδα μπορεί να μην είναι ευθυγραμμισμένη. Σε κάποιες περιπτώσεις, το ελατήριο μπορεί ακόμα και να φύγει από τη θέση του κάτι το οποίο είναι πολύ επικύνδυνο. Δεν συνιστουμε να τροποποιήσετε την ανάρτηση μόνοι σας, χωρίς πρώτα να συμβουλευτείτε έναν ειδικό και να ρυθμίσετε και τα άλλα μέρη.

Συμπτώματα φθαρμένων ελατηρίων ανάρτησης.

Τα ελατήρια της ανάρτησης δε χρειάζονται συντήρηση και η φθορά τους είναι δύσκολο να εντοπισθεί. Τα χαλύβδινα ελατήρια χάνουν την ελαστικότητα τους με τον καιρό, με αποτέλεσμα να μειώνεται η απόσταση του αυτοκινήτου από το έδαφος και η ανάρτηση να γίνεται πιο μαλακή. ΠΑρ΄ολα αυτά, αυτό δε γίνεται αντιληπτό κατά την οδήγηση και δεν έχει πάντα αρνητικό αντίκτυπο στο χειρισμό του αυτοκινήτου. Σε αντίθεση με τα σουστόφυλλα, δεν υπάρχει τριβή μεταξύ των σπειρωμάτων του ελατηρίου, έτσι το ρίσκο του μπλοκαρίσματος, της υπερθέρμανσης ή του θρυμματισμού να είναι μηδαμινό.

Η μεγαλύτερη αλλαγή στην απόδοση της ανάρτησης μπορεί να παρατηρηθεί μόνο όταν χαλάσει ένα ελατήριο. Τις περισσότερες φορές το ελατήριο σπάει, κυρίως στα αρχικά σπειρώματα. Ο κύριος λόγος για ρωγμές κοντά στις βάσεις είναι η προχωρημένη διάβρωση, αλλά μπορεί επίσης να προκύψει και από υπερβολικό βάρος στο αυτοκίνητο. Αυτός ο κίνδυνος ισχύει για παράδειγμα σε επαγγελματικά αυτοκίνητα ή σε αυτοκίνητα εξοπλισμένα με δεξαμενή αερίου. Μια βαριά δεξαμενή καυσίμου γεμάτη με υγρό αέριο επιβαρύνει τα ελατήρια του πίσω άξονα και μπορεί να επιταχύνει τη φθορά τους.

Οι ρωγμές στα ελατήρια της ανάρτησης είναι πολύ επικίνδυνες και μπορεί να οδηγήγουν σε επικίνδυνες καταστάσεις στο δρόμο. Σε μια τέτοια περίπτωση, ο τροχός θα χάσει την ταλάντωση του ελατηρίου και το ψαλίδι θα ακουμπήσει σε ένα κατεστραμμένο ελατήριο ή στο ελαστικό στοπ. Αυτό καθιστά την συνέχιση της οδήγησης αδύνατη. Ορισμένες ρωγμές ωστόσο είναι λιγότερο σοβαρές και επιπλέον δεν είναι τόσο εύκολο να εντοπιστούν. Ένα ελατήριο σπασμένο στο στα άκρα του μπορεί να παραμείνει στη θέση του και να μην επηρεάσει πολύ την συμπεριφορά του αυτοκινήτου. Τυπικά συμπτώματα είναι το κροτάλισμα της ανάρτησης κατά την επιτάχυνση, το φρενάρισμα, το στρίψιμο ή την οδήγηση πάνω από σαμαράκια.

Τι πρέπει να λαμβάνετε υπόψιν κατά την αντικατάσταση των ελατηρίων.

Εάν παρατηρήσετε διάβρωση ή ρωγμές στα ελατήριά σας, αντικαταστήστε τα άμεσα. Ακριβώς όπως και τα αμορτισέρ, θα πρέπει να αντικαθίστανται και τα δύο ελατήρια και των δύο τροχών του άξονα. Συνήθως μόνο το ένα ελατήριο σπάει, αλλά αφήνοντας το άλλο ελατήριο και προσθέτοντας ένα νεο αυτό οδηγεί σε δυσαναλογία στο ρυθμο του ελατηρίου. Το νεο θα είναι σκληρότερο και πιο ανθεκτικό από το χρησιμοποιημένο.

Πως να ελέγξετε τη φθορά των ελατηρίων σας. Ο ευκολότερος τρόπος είναι να ελέγχετε τακτικά το ύψος τους. Ο εντοπισμός της υπερολικής συμπίεσης δε θα είναι δύσκολος. Μια αφύσικη θέση του αυτοκινήτου ή ένα χαμήλωμα της ανάρτησης το οποίο είναι ορατό με το μάτι θα πρέπει να είναι επίσης μια προειδοποίηση.

Η κατάσταση των ελατηρίων και των βάσεων θα πρέπει επίσης να ελέγχεται κατά τη διάρκεια ελέγχου των αμορτισέρ. Η αποτελεσματική απόσβεση δεν εξαρτάται μόνο από την απόδοση των αμορτισέρ, αλλά και από την απόδοση των ελατηρίων. Πολύ φθαρμένα ή σκουριασμένα ελατήρια μπορούν να δώσουν ανομοιόμορφη αντίσταση (λειτουργία), η οποία θα επηρεάσει τη μέτρηση.

Συνιστάται να αντικαθιστάται τα αμορτισέρ σας σε ένα αξιόπιστο συνεργείο. Αν και η αντικατάσταση του ελατηρίου, από το οποίο δεν περνά αμορτισέρ είναι σχετικά εύκολη, η γεωμετρία της ανάρτησης θα πρέπει να ελεγχθεί εκ νέου. Η εμπειρία του μηχανικού είναι ακόμα πιο σημαντική όταν αλλάζεις ελατήριο γονάτου MacPherson, το οποίο απαιτεί τη χρήση ειδικού εξολκέα. Το ξεβίδωμα του μπουλονιού στερέωσης χωρίς τη χρήση του εξολκέα.