A gépkocsi és az útfelület közötti kapcsolatot valósítja meg tapadása révén, miközben hozzájárul a gépkocsi rugózásához is. Kis útegyenetlenségeknél a tömlőbe bezárt légpárna rugalmasságával csökkenti a lökésszerű erőátadást a kocsiszekrény felé. Terhelhetősége meg kell feleljen az adott gépkocsi kerékterhelésének.

A gumiabronccsal szemben támasztott követelmények:

1 - Futófelület mintázat és alapgumi; 2 - Nylon stabilizáló betét; 3 - Acélkord övrétegek; 4 - Textil kordbetét; 5 - Légzáró lemez; 6 – Oldalfal; 7 – Peremprofil; 8 – Peremhuzal; 9 - Perem megerősítés

2.3. ábra - Korszerű gumiabroncs szerkezeti felépítése.

Mindezen követelményeknek csak egy nagyon bonyolult, összetett szerkezetű és anyagú gumiabroncs felel meg. Tulajdonságainak állandó javítása ma is a kutatók, fejlesztők és gyártók elsődleges törekvése.

A gumiabroncs teherviselő funkcióját a vázszerkezet adja, melynek részei:

A vázszerkezet anyaga kordszövéssel készül: a 0,8-1 mm átmérőjű sodort teherhordó szálakat egymástól vékony 0,1-0,2 mm átmérőjű szálak tartják távol. A szövetváz anyaga szilárdsági tulajdonságok sorrendjében: textil, nylon, rayon, üvegszál, poliészter, acél, kevlár, aramid. A különböző szövetelemek között és az abroncs külső és belső felületén 20-25 féle különböző anyagból készült rétegek húzódnak. A speciális keveréke természetes és szintetikus gumik, töltőanyagok, öregedésgátló, lágyító anyagok, tapadást és kopást javító anyagok alkotják. A hideg állapotban felépített szerkezetet 6 bar nyomáson és 140°C-on vulkanizálják.

A különböző típusú gumiabroncsokat a szövetváz szerkezete alapján lehet megkülönböztetni. A ma is használatos abroncstípusok:

2.4. ábra - Gumiabroncs kialakítások

Diagonál abroncsok:

A szilárdságot meghatározó váz többnyire négy rétegből áll. Az egyes rétegeknél a szálirány 37-40^º-os szöget zár be az abroncs középsíkjával. Az abroncs emiatt viszonylagosan lágy, a rugózási tulajdonsága kedvezően lágy. Hátrányos, hogy sugár irányban nagy a tágulása és a melegedése. Oldal irányú erő hatására a szálirány torzul, nagy az oldalkúszási szöge.

2.5. ábra - A diagonál gumiabroncs szerkezete

A korszerű személygépkocsikban ma már nem használnak diagonál abroncsokat. A felhasználási területük beszűkült a kisteherautókra, a személygépkocsi utánfutókra, mezőgazdasági járművekre.

Radiál abroncsok:

A szövetbetét szálai sugár irányban futnak és közrefogják a peremhuzalt. Általában két betétet alkalmaznak. A megfelelő tangenciális szilárdságot a betét felett körbefutó két öv adja, ezek 15-25° közötti szöget zárnak be az abroncs középsíkjával és keresztezik egymást.

2.6. ábra - Radiál abroncs betét.

2.7. ábra - Diagonál abroncs öv.

A radiál abroncsoknál nagy oldalvezető erőknél is kisebb az oldalkúszási szög és a gördülési ellenállás, mint a diagonál abroncsoknál. A futófelület alatt párna réteget alakítanak ki. A felfekvő felületen a felületi nyomás eloszlása lényegesen egyenletesebb, mint a diagonál abroncsnál. Gördülési ellenállása kisebb. Kisebb önsúly mellett nagyobb terhelhetőség jellemzi. Esős időben nagyobb fékerő valósítható meg és kevésbé hajlamos az aquaplaning jelenségre. Oldalgumija vékonyabb, mint a diagonál abroncsé, ezért rossz úton, terepen hajlamosabb a sérülésre.

2.8. ábra - A radiál gumiabroncs szerkezete

Öves diagonál abroncsok:

A szövetváz betétek diagonálisak, a betétek felett övek húzódnak. A diagonál és a radiál abroncsok előnyös tulajdonságait egyesítik, nagyobb terhelésű, de kisebb menetsebességű személyautókon és kis teherautókon alkalmazzák, elsősorban az amerikai kontinensen. Európában nem szabványos, nem forgalmazzák.

Gumiabroncsok futófelülete:

A cél a lehető legnagyobb tapadás megvalósítása a gumiabroncs és az útfelület között. A keresztirányú mintaelemek a minél nagyobb vonóerő és fékező erő megvalósítását támogatják. Olyan keresztmetszetű csatornákat alakítanak ki, hogy minél nagyobb sebességnél képes legyen az abroncs és az útfelület közül a vízréteget kivezetni, ezzel csökken az aquaplaning a vizenúszás veszélye. A mintázat hosszanti barázdái a kerék egyenesbe vezetését végzik.

A különböző gumiabroncsok futófelülete igen változatos grafikai képet mutat, mely gyártásba kerülő formája rendes próbapadi és országúti tesztelés után alakul ki. A mintaárkok, a mintaelemek, azok lamellázása, a futófelülettel szemben támasztott, esetenként ellentétes követelményeknek megfelelően váltogatják egymást. (Táblázat 2.1)

A gumiabroncsok jellemző adatait személygépkocsikra vonatkozóan az ENSZ ECE 30, haszonjárművekre az ECE 54 irányelveiben határozták meg, azokat a gumiabroncs oldalfelületén kell feltüntetni:

A kerékpánt a gumiabroncs nyitott keresztmetszetét zárja le. Tömlő nélküli abroncsoknál és egyrészes kerékpántoknál ez a kapcsolódás teljesen légzáró, osztott kerékpántok alkalmazásakor az abroncs légterének szivárgásmentes lezárásáról külön gumitömlő gondoskodik.

A kerékpánt szerkezeti formáját tekintve lehet:

A kerületén osztott kerékpánt Trilex elnevezéssel a haszonjárművek leggyakrabban használatos kerékalkatrésze volt. (2.13. ábra) Ma már kiszorította ebből a kategóriából is az egyrészes kerékpánt.

2.13. ábra - Kerületén osztott (Trilex) keréktárcsa.

A laposágyú kerékpánt kerülete mentén három szeletre tagolódik. Az egyes szeleteket ki lehet billenteni a gumiabroncs belsejéből. A szeleteket a hatágú kerékagy csavarjai rögzítik. A Trilex keréknek nagy előnye, hogy szereléshez nem szükséges külső energiával működtetett szerelő berendezés, bár elég nagy emberi erővel ugyan, de egyszerű kéziszerszámokkal is szerelhető. Nagy hátránya, hogy az osztott pántszeletek nem zárnak légmentesen, így a gumiabroncs csak tömlővel szerelhető fel. Nagy tömege miatt a jármű határsebessége korlátozott. A gyártási, szerelési pontatlanságok következtében körülményes a forgási síkbeli és a dinamikus kiegyensúlyozása. A Trilex abroncsoknak konkurensei voltak a laposágyú, gyűrűsen osztott kerékpántok, de közel két évtizedes pályafutásuk után a haszonjárműveknél is átadták helyüket a mélyágyas acél vagy alumínium kerékpántoknak.

2.14. ábra - Gyűrűsen osztott kerékpántok: a – kétrészes; b – háromrészes; c – négyrészes

Ezekre a kerékpántokra is viszonylag egyszerűen lehetett felszerelni a gumiabroncsot, de a szivárgásmentes tömítést nem lehetett megoldani, így gumitömlőt kellett alkalmazni. Az egyes gyűrűk alakzáró összekapcsolására rugalmas, hasított acél biztosítógyűrűk szolgáltak, ezek szerelése balesetveszélyes volt, speciális szerszámokat igényelt. Napjainkban személygépkocsiknál, haszonjárműveknél szinte kizárólag mélyágyas kerékpántokat alkalmaznak.

A mély ágyazású keréktárcsa részei

A kerékpántok, keréktárcsák jelölései, méretmegadása nemzetközileg egységes formát mutat. Ez jól áttekinthető a (Táblázat 2.3) táblázatban. A kerékpánt és a gumiabroncs között a fékezés vagy hajtónyomatékot a két felület súrlódásából adódó erőkapcsolat viszi át. A kifejthető maximális nyomaték elsősorban az összeszorító erőtől függ, ezért a kapcsolódó méretek meghatározása, azok tűrései, illesztései elméleti számítások és validáló tesztelések során határozható meg. Személygépkocsik kerékpántjain a váll meredeksége 5°-os, haszonjárműveknél a jóval nagyobb nyomatékok átvitele érdekében alkalmazzák a meredek peremes vagy a lépcsőzött mélyágyas kerékpántot. (Táblázat 2.4) A keréktárcsa méretmegadásából lehet azonosítani a pánt geometriai formájára is.

Kerékagy, kerékcsapágy, tengelycsonk

A forgó kerék és a felfüggesztési rendszer külső csuklóit magába foglaló csonkállvány között a kerékcsavarok, a kerékagy, a csapágy és a tengelycsonk teremti meg az erőkapcsolatot. Méretük, anyaguk, formájuk egyaránt kritikus, minden térbeli mozgási lehetőség (szabadságfok) irányából sztochasztikusan változó mértékadó igénybevételnek vannak kitéve.

A kerékcsavarok tervezésekor fontos követelmény, hogy a csavarok szárát ne érje nyíró igénybevétel. Az átviendő nyomatékot a keréktárcsa és a kerékagy között a csavarok meghúzásából keletkező összeszorító erő keltette súrlódás közvetítse.

A csavarkötés formája lehet: (2.15. ábra és 2.16. ábra ábra)

A csavarfej vagy a csavaranya felfekvő felülete különböző geometriájú attól függően, hogyan történik a keréktárcsa központosítása.

A kerékcsavarok anyaga legalább 8.8 szilárdságú acél. A leggyakoribb méretek személygépkocsiknál M12x1,5; M14x1,5; M16x1,5.

A kerékagy és tengelycsonk kialakítása, szerkezete attól függ, milyen a kerék funkciója.

2.15. ábra - Kúp vagy gömbfelületen tájolt keréktárcsák szabvány szerinti csavarkötése.

2.16. ábra - A kerékagy peremén tájolt keréktárcsák szabvány szerinti csavarkötés.

Szabadon futó keréknél a tengelycsonk tömör, arra kívülről csatlakozik a kerékagy. (2.17. ábra)

2.17. ábra - Szabadon futó kerékagy, csapágy és tengelycsonk formája.

Hajtott keréknél a forgató tengely személygépkocsiknál alakzáró kötéssel vagy kerületi csavarozással közvetlenül a kerékagyhoz kapcsolódik és a cső formájú tengelycsonk a csapágyazás közvetítésével kívülről támasztja alá a kerékagyat. (2.18. ábra)

2.18. ábra - Dácia személygépkocsi első generációs csapágyazású szerelt tengelycsonkja.

A kerekek csapágyazásának konstrukcióját elsődlegesen meghatározza a kerék funkciója. Hajtott kerekeknél a hajtótengely és a kerékagy csapágyazása együttesen alkotják a kerék csapágyazását, megvezetését. A korszerű gépjárműveknél olyan csapágyazási struktúra kialakítására törekednek, amely a hajtótengely igénybevételének egyszerűsítését, csökkentését eredményezi. A hajtótengely elsődleges funkciója a kerék felé a forgatónyomaték közvetítése, ez csavaró igénybevételnek teszi ki a tengelyt. Ha a hajtó tengelynek nem kell részt vállalni a kerék vezetésében, tartásában, akkor teljesen tehermentesített hajtótengely megnevezés illeti. Ebben az esetben a tengelycsonk egy keréktartó tengellyel, vagy tengelycsonkkal rendelkezik. Ha a hajtótengelyre közvetlenül illeszkedik a kerékagy, akkor a tengely a csavarónyomaték mellett már húzó-nyomó, nyíró és hajlító igénybevételt is kap. Ezt nevezik nem tehermentesített hajtó-tengelynek. A két struktúra közötti átmeneti konstrukció megnevezése: félig tehermentesített tengely. A teljesen tehermentesített hajtótengelyes kerékcsapágyazás esetén a gumiabroncs talppontjában ébredő x-y-z irányú erők által keltett, a csapágyazásra háruló egysoros golyós vagy kúpgörgős csapágy felveszi. (2.19. ábra)

2.19. ábra - Teljesen tehermentesített hajtótengelyes csapágyazás sémája

A korszerű integrált csapágyazás esetén is megtalálható a két, egymástól megfelelő távolságban elhelyezkedő gördülőelemsor. (2.20. ábra) A teljesen tehermentesített hajtótengelyes csapágyazású szerkezeteknél a hajtótengely, féltengely a kerékcsapágyazás megbontása nélkül is önállóan kiszerelhető.

2.20. ábra - Teljesen tehermentesített hajtótengelyes futómű, második generációs csapágyazással.

A nem tehermentesített hajtótengelyes futóműnél a hajtótengely veszi fel a kerékagyra jutó valamennyi igénybevételt. Ilyen szerkezeti megoldást alkalmaznak egyes személygépkocsiknál és kisteherautóknál. (2.21. ábra) Ezeknél a típusoknál a hajtó féltengely a kerékszerkezet szétszerelése után távolítható el.

2.21. ábra - Lada gépkocsik nem tehermentesített hajtótengelyes hátsó futóműve.

A félig tehermentesített hajtótengelyes futóműveknél a kerékagyra ható x-y-z tengelyirányú erőket a kerékagy egysoros csapágya, az x és z tengely körüli nyomatékokat a külső csapágy és a differenciálműben elhelyezkedő belső csapágy veszi fel. Ennek sematikus szerkezetét mutatja a 2.22. ábra.

2.22. ábra - Félig tehermentesített hajtótengely.

A gépjárműtechnika rohamos fejlődése, a nagy sorozatú járműgyártás technológia igényei a kerékcsapágyak speciális konstrukcióit eredményezte. Az SKF besorolása szerint már négy csapágy-generáció gyártása, alkalmazása különböztethető meg.

Első generációs kerékcsapágy esetén a kerékagy és a tengelycsonk közé 2 darab, szabványos gördülőcsapágyat építenek be. Kisebb személygépkocsiknál ez egyszerű mélyhornyú golyóscsapágy, nagyobb személygépkocsiknál, haszonjárműveknél kúpgörgős csapágy lehet. (2.23. ábra)

1 – Csapágyanya; 2 – Zárógyűrű; 3 – Zárótárcsa; 4 – Anya; 5 - Kerékagy sapka; 6 – Tömítés; 7 - Külső csapágy; 8 – Csavar; 9 – Kerékagy; 10 - Belső csapágy; 11 – Támgyűrű; 12 – Tömítőgyűrű; 13 – Fékdob; 14 – Féktartó; 15 – Fékbetét; 16 - Féktartó lemez; 17 – Fékpofa; 18 - Tengelycsonk persely; 19 – Tömítés; 20 - Tengelycsonk csapszeg; 21 - Szabályzó tárcsa; 22 – Tárcsa; 23 - Tengelycsonk csapágy; 24 – Tengely; 25 – Tengelycsonk; 26 - Nyomtávkar, bal

2.23. ábra - Az Ikarus autóbuszok mellső futóművének elsőgenerációs csapágyazása.

Második generációs csapágyakat elsősorban a McPherson-féle futóművekhez fejlesztették ki. Két ferde hatásvonalú golyóscsapágy integrálásával alakult ki egy olyan speciális csapágyegység, amelyik kenése egész élettartamára elegendő, a két külső gyűrű eggyé vált, a tömítést a csapágy gyűrűk közé illesztett teflon gyűrűk szolgálják. Ennek a generációnak az előnye, hogy nincs szükség szereléskor a tengelyirányú csapágyhézag beállítására, kisebb a tömege, utólagos kenést nem igényel. Hátránya, hogy nem univerzális, minden járműtípushoz egyedileg kell kifejleszteni és gyártani. (2.20. ábra)

Harmadik generációs csapágyazás további specializáció révén alakult ki. A külső gyűrűk teljesen eltűntek, a golyók vagy kúpgörgők pályáját a kerékagyban képezik ki. (2.24. ábra)

2.24. ábra - SKF gyártmányú harmadik generációs csapágyazás pótkocsikhoz.

Negyedik generációs csapágyazásnál már mindkét csapágy gyűrű elmarad, a gördülőelemek pályáját a kerékagyhoz illetve a tengelycsonkban munkálják ki. (2.23. ábra) Újabban olyan integrált szerkezeteket is gyártanak, amelyeknél a kerékagy, és a homokinetikus féltengelycsukló háza is egy alkatrészt képez. (2.24. ábra) Ezek a racionalizált, integrált konstrukciók jelentős alkatrész szám és tömegcsökkenést eredményeztek.

2.25. ábra - Opel Astra személygépkocsi harmadik generációs csapágyazású hátsó kerékagya.

2.26. ábra - Negyedik generációs csapágyazású integrált hajtott kerékagy.

A lengőkarok, lengőrudak létesítenek kapcsolatot a kerék és a kocsiszekrény között. Alakjuk és méretük olyan, hogy ki és berugózás közben megakadályozzák a kerék beállított geometriai paramétereinek kedvezőtlen megváltozását. Beszerelhetők hossz-, kereszt- és ferde irányban is. A rudak igénybevétele csak egy irányú, húzás, vagy nyomás. A lengőkarok legalább három csuklóval rendelkeznek, ezekre összetett igénybevételek hatnak, mert a húzáson, vagy nyomáson kivül hajlítás és csavarás is fellép. A lengőkarok merevsége az alkalmazási célnak megfelelő kell legyen, hogy ne deformálódjanak. Túlterhelés miatt bekövetkező alakváltozás esetén nem szabad egyengetni. Törés, vagy repedés estén hegesztéssel nem javítható, ki kell cserélni. Ezt követően el kell végezni a futómű beállítását.

A lengőkaroknál húzott hengeres-, vagy különböző változó keresztmetszetű (egyenszilárdságú) süllyesztékben kovácsolt tömör acél, vagy alumínium ötvözetből készült rudakat alkalmaznak. Csatlakozási lehetőségekkel, például a gömbcsuklók számára szemekkel látják el. Gyakran a gömbcsukló házát ebbe besajtolják. Ilyenkor a lengőkar a gömbcsuklóval együtt csak kompletten cserélhető. A lengőkar másik végéhez csatlakozik a szilentblokk. Sok lengőkaros futóműveknél alkalmaznak rugóacélból, süllyesztékben kovácsolt, piskóta keresztmetszetű lengőkarokat is, melyek nem csak hosszirányú erőket visznek át, hanem csavaró igénybevételnek is ki vannak téve.

2.27. ábra - A kerékfelfüggesztés elemei

Egy speciális változat a nyomtávrúd, melynél a végeinél kialakított hosszabb menetes csatlakozórészek a beállítást, hossz változtatását teszik lehetővé.

Ha nagyobb és több irányú az igénybevétel, háromszög alakú, kettős lengőkarokat alkalmaznak.

Jelentősebb erőhatásoknál a lengőkarok készülhetnek lemezből sajtolt szekrényes tartókét. Ezeket általában több darabból hegesztéssel gyártják. A csatlakozó részeket is, melyek forgácsolással készülnek, ráhegesztik. Előnye a nagy merevség és a kis tömeg.

Előfordulhatnak túlterhelés vagy, hirtelen nagy erőhatás miatt bekövetkező deformációk, vagy repedések. Ilyenkor megváltozik a futómű geometria is, ami fokozottabb gumiabroncskopáshoz vezet. A lengőkarokat nem szabad egyengetni, hegeszteni, hanem ki kell cserélni.

2.28. ábra - Háromszög alakú, süllyesztékben kovácsolt könnyűfém lengőkar

2.29. ábra - Lengőkar csapágyazása két kúpgörgős csapággyal

2.30. ábra - BMW 3 első futómű, könnyűfém alsó lengőkar, a csatlakozó szilentblokkal és gömbcsuklóval

2.31. ábra - BMW 5 első futómű, könnyűfém felső lengőkar

2.32. ábra - Mercedes 180, 190 öt-lengőkaros, független kerék felfüggesztésű hajtott hátsó futómű lengőrúdja

2.33. ábra - Haszonjárműveknél alkalmazott lengőrudak

A biztonság szempontjából kiemelt fontosságú futómű alkatrész a gömbcsukló, melynél a kopás miatt elhasználódás következik be. Ezért az üzemeltetés során állapotát időnként ellenőrizni kell. Különböző irányú, jelentős mértékű elfordulásokat tesz lehetővé.

A csukló gömb részének nyúlványa DIN 71831 szabvány szerinti 1:10 kúpos, vagy hengeres végződésű lehet. Az önzáró kúpfelületek a rögzítő csavar meghúzása után egymásra szorulnak. Ezért a kiszerelésükhöz célszerszámot kell alkalmazni. A hengeres szárúnál a csatlakozó furatnál a szemet felhasítják és a gömbcsukló beszerelése után csavar segítségével összehúzatják. A csavar helyzete olyan, hogy meglazulása esetén alakzárással biztosítja a csapot kicsúszás ellen. A korábbi koronás anyákat jelenleg önbiztosítású, egyszer használatosak váltották fel. Az anyák úgy lazíthatók, vagy húzhatók meg, ha a kúpos szár végén különböző alakú lelapolást készítenek, vagy belső kulcsnyílással látják el. Ez a szerelésnél ellentartási lehetőséget biztosít. A gömbcsap rendszerint króm és molibdén ötvözésű, húzott acélból készül, kéregedzésű, felülete köszörült. Készülnek süllyesztékben kovácsolt kivitelű változatok is. A kúpos szár önzáró, ezért kiszereléskor kinyomató célszerszámot kell használni. A csukló gömbje karbantartást nem igénylő, élettartamkenéssel ellátott műanyag perselyben mozdul el. A házát elasztomer tömítéssel látják el, mely megakadályozza a szennyeződés és a víz bejutását, valamint a kenőanyag távozását.

Az úgynevezett „függő kivitelű” gömbcsuklónál a függőleges irányú erő egy kisebb gyűrű alakú felületen támaszkodik meg, ami kedvezőtlenebb. Az „álló kivitel” nagyobb felületű gömbcikk megtámasztása jelentősebb függőleges irányú erő átadására alkalmas. Vannak olyan változatok is, ahol a gömbcsukló házába a zajcsökkentés miatt elasztomer betétet is beépítenek.

A gömbcsuklót védő elasztomerből készült harmonika repedése, meghibásodása esetén a belső kopás intenzívebbé válik és hamar elhasználódik. A megengedettnél nagyobb hézag, „kotyogás, lógás” esetén a gömbcsuklót ki kell cserélni. Ehhez célszerszámot kell használni. Ha a gömbcsuklót a lengőkarba besajtolták (általában a könnyűfémből készült változatoknál) az csak kompletten cserélhető.

2.34. ábra - A hengeres szárú gömbcsuklók biztosítását a horonyhoz illeszkedő rögzítő csavar végzi

2.35. ábra - Kúpos szárú gömbcsukló, melynél a rögzítő csavarok számára kialakított ovális nyílások lehetővé teszik a kerékgeometria beállítását

2.36. ábra - Álló gömbcsukló. (Terhelés iránya lefelé mutat.)

2.37. ábra - Függő gömbcsukló. (Terhelés iránya lefelé mutat.)

2.38. ábra - Alumínium-magnézium összetételű lengőrúd a Mercedes 123 gépkocsihoz.

2.39. ábra - A gömbcsuklók kinyomatásához szükséges célszerszámok

2.40. ábra - A kúpos szárú gömbcsuklóknál alkalmazott lelapolások és belső kulcsnyílás teszi lehetővé a rögzítő anya meghúzását

A gömbcsuklók különböző gyártástechnológiával készülhetnek.

A süllyesztékben kovácsolt szilárdságilag kedvezőbb, de energia igényesebb gyártási eljárás. A mikroszkópi csiszolaton jól összehasonlítható a szálirány elrendeződése. Ha húzott anyagból forgácsolással készül viszonylag sok forgács keletkezik és szilárdságilag is kedvezőtlenebb ez a változat. A kopásállóság szempontjából nagyon fontos a többnyire betétedzéssel kialakított kemény réteg, mely jól látható a bal oldali ábrán. Ha hiányzik az edzett réteg, mint a jobb oldali ábrán látható, élettartama nagyon rövid lesz.

2.41. ábra - Húzott anyagból forgácsolással gyártott kéregedzésű (bal oldalt) és süllyesztékben kovácsolt gömbcsukló, melynél elmaradt az edzés

Ez a rugalmas, zaj és rezgéscsillapító elem kis mértékű elfordulást, oldal irányú elmozdulást tesz lehetővé, radiális és axiális erők átvitelére is alkalmas. Előnyös tulajdonsága, hogy karbantartást nem igényel.

Legegyszerűbb változata egy külső és egy belső cső közé vulkanizált gumiból áll, melynek rugókarakterisztikája progresszív és a különböző irányokban egymástól jelentősen eltérő lehet. Az oldalsó váll megtámasztási lehetőséget ad axiális irányban.

Túl nagy elmozdulások a gumi elszakadásához vezetnek, ezért beszerelés után a rögzítő csavarokat csak akkor szabad meghúzni a megadott nyomatékkal, amikor a gépkocsit visszaengedték a kerekeire és a lengőkarok a terhelés hatására a középső helyzetbe kerültek. Hosszú rugóutaknál szoktak alkalmazni siklócsapágy és sziletblokk kombinációját is.

A szilentblokk rugalmas eleme elöregszik, megrepedhet, túlterhelés esetén kiverődhet, elszakadhat. Ilyenkor menet közben kopogó hang hallható a futómű felől, ami a meghibásodásra figyelmeztet. Anyagát károsíthatják a különböző agresszív hatású vegyi anyagok ásványi olajok és az ózon is. Az elöregedett, meghibásodott sziletblokkot ki kell cserélni.

2.42. ábra - A szilentblokk szerkezete és deformációs lehetőségek

Nagytérfogatú korrigált szilentblokk

Ezt a típusváltozatot a középkategóriás személygépkocsik kapcsolt kerék felfüggesztésű hátsó futóműveihez fejlesztették ki. Különleges kivitelű szilentblokkoknak számítanak. A futómű ezzel kapcsolódik a kocsiszekrényhez. A gumielem nem teljesen tömör, hanem olyan „kikönnyítésekkel” látják el, melyek eleinte könnyű elmozdulást tesznek lehetővé, majd ezután például a menetirányban progresszív módon keményedő karakterisztika valósul meg. Oldal irányú erők hatására a kúpos alakú külső és belső cső kissé elmozdul egymáshoz képest, majd megtámaszkodik és egyre nagyobb erők átvitelére válik alkalmassá. Ezzel elérhető, hogy kanyarban a hátsó futómű az oldal irányú erők hatására néhány fokos szögben elforduljon és kedvezőbbé váljon a gépkocsi kormányzási tulajdonsága. Ezek a nagytérfogatú önbeálló gumiágyazások kinematikailag 4, 5 vagy 6 szabadságfokú csuklóknak számítanak, gyakran elasztomereknek nevezik a nagyobbakat.

2.43. ábra - Axiális erő felvételére alkalmas szilentblokk és a karakterisztikák

2.44. ábra - Különleges, nyomkövetés korrigált szilentblokk és az egymásra merőleges erőátviteli karakterisztikák

A kerékfelfüggesztésnek tartalmazni kell olyan alkatrészeket, amelyekkel a futómű paraméterek az előírt értékre beállíthatóak. Ezekre a beállításokra szükség van:

Az egyes futóműparaméterek beállítási lehetősége, intervalluma különböző lehet:

Az állító elemek, alkatrészek konkrét formáját az határozza meg, hogy milyen szerkezetű a felfüggesztő rúdnak, karnak a csuklófelerősítése.

Csavarkötésnél a csavar középvonala irányú beállításhoz C alakú nyitott alátétek szolgálnak a csavar tengelyére merőleges állítás történhet ovális furatok kiképzésével, vagy excenteres kényszerpályás alátétek alkalmazásával. A különböző vastagságú C alátétek előnye, hogy a csavarkötést elegendő meglazítani az alátétek cseréjéhez, így lényegesen rövidül a beállítási műveleti idő.

2.45. ábra - Rögzítő csavar középvonal irányú állítása C alátéttel

2.46. ábra - Állítás ovális furattal

2.47. ábra - Állítás menetes végű lengőrudaknál

2.48. ábra - Állítás excenteres kényszerpályás alátéttel

2.49. ábra - Állítási lehetőségek toronycsapágynál

A korszerű gépjárművek rugózásának általános feladatai:

Mindezen követelmények teljesítésére induló törekvés a gépjármű egy évszázados történelme alatt egyre bonyolultabb műszaki megoldásokat hozott.

Az ősautók elliptikus rugóitól eljutottunk az intelligens, interaktív rugózási szisztémákig. A széles spektrumú műszaki variációknak napjainkban két szélső határértékű konkrét szerkezeti formáját lehet megkülönböztetni:

A passzív rugózás központi eleme a rugó, amelyik képes a mozgási energiát potenciális energia formájában összegyűjteni és tárolni, majd azt ismét mozgási energiává alakítani. Ebben a rugózási rendszerben az útfelület egyenetlenségét követő kerék viszi be a mozgási energiát, ezen túl nincs más külső energia bevitel. Az útfelület emelkedésére a kerekek felfelé mozdulnak, összenyomódnak a gumiabroncsok és a hordrugók, majd az útfelület süllyedésekor a rugók potenciális energiája mozgatja a kerekeket lefelé. A másik rugózási elem a lengéscsillapító. Ennek a feladata a mozgási és potenciális energia átalakításának szabályozása, azáltal, hogy ezen energiák egy részét szétszórja, disszipálja. A passzív rugózási rendszerben a jármű lengését befolyásoló paraméterek optimális értékeit, karakterisztikáit előre meghatározzák, ezek alapján tervezik és kivitelezik a rugózás valamennyi szerkezeti elemét. A jármű mozgása közben nincs külső számítógépes szabályozás, vagyis mondható, hogy a szoftver benne van a hardverben, mintegy belefagyasztva. Így ez a passzív rendszer a működés során felbukkanó váratlan, zavaró jelenségre nem tud reagálni, nem tudja működését hozzá igazítani.

A teljesen aktív rugózási rendszerben valójában nincs is rugózó elem. A kerék mozgását külső szabályzású, külső energiával működő aktuátorok végzik. A szabályozás referencia jeleként a kerék talajnyomása és a felépítmény lengésgyorsulása szolgál. A kerék- illetve felépítmény mozgató szerkezetek, aktuátorok lehetnek elektropneumatikusak, elektrohidraulikusak, elektrodinamikus, vagy elektromechanikus működésűek. Az ilyen teljesen aktív rendszerek kifejlesztése ma még kezdeti stádiumban áll, de bíztató kísérletek, prototípusok jelzik a technikai fejlődés irányát, dinamikáját.

A két szélső műszaki variáció között számos félaktív, adaptív, sorozatgyártásban is megjelent rendszer található. A gépjárművek lengése legegyszerűbben háromtömegű, négy-szabadságfokú modellel vizsgálható. (2.50. ábra)

2.50. ábra - A gépjármű három tömegű, négy-szabadságfokú lengéstani modellje.

A háromtömegű, négy-szabadságfokú modell jellemző paraméterei:

Egy adott jármű esetén a konkrét értékek meghatározása után megfelelő számítógépes programmal elvégezhető a lengés szimulációja, meghatározhatóak a különböző lengéstani mutatók. Az autóbuszok futómű és kocsitest tömegadatainak arányából a tengelytáv és az első és hátsó kinyúlások arányából következően nagy valószínűséggel teljesül az alábbi összefüggés.

Egy speciális, az autóbuszokra különösen jellemző lengéstani tulajdonságot eredményez: az egyik futómű lengőmozgása nem hat a másik futómű lengőmozgására, ami kedvezően hat a lengéskényelemre.

A jármű lengését jellemző paraméterek, mint például önlengésszám, sajátfrekvencia, lengésgyorsulás, dinamikus kerékterhelés elsősorban a beépített rugók, lengéscsillapítók tulajdonságaitól függnek. Ezeket a tulajdonságokat lengéstanilag a karakterisztikák írják le.

2.51. ábra - Rugókarakterisztika

A 2.51. ábra egy általános, összetett rugó karakterisztikáját mutatja be. Az ábra jelölései:

A (2.52. ábra) ábra: különböző típusú és anyagú rugók jellemző karakterisztikáit ábrázolja:

2.52. ábra - Különböző jellegű rugókarakterisztikák.

A karakterisztikából meghatározható az adott rugót numerikusan jellemző érték, a rugómerevségi tényező:

Lineáris karakterisztika esetén a merevségi tényező konstans.

A lengéscsillapítót jellemző karakterisztika a csillapító összenyomásának és széthúzásának sebessége függvényében mutatja az ellenállás, a csillapítás erejét. (2.53. ábra)

2.53. ábra - Különböző típusú lengéscsillapító karakterisztikák

A csillapítási tényező:

Lineáris karakterisztika esetén

A relatív csillapítási tényező:

Ahol:

A gépjármű lengéseinek egzakt minősítésére különböző lengéskényelmi mutatók és átviteli karakterisztikák szolgálnak. A gyakran használatos lengéskényelmi mutatók:

Önlengésszám (n ₀ ):

Az álló helyzetben függőleges mozgásba hozott jármű felépítményének percenkénti lengéseinek száma. Személygépkocsiknál, autóbuszoknál az önlengésszám: 50 – 80 1/perc.

Sajátfrekvencia (f ₀ ):

A másodpercenkénti szabad lengések száma, mértékegysége: Hz. Autóbuszoknál, személygépkocsiknál:

Az önlengésszám, ill. sajátfrekvencia méréssel és számítással is meghatározható egy adott járműre. A mérés eljárása viszonylag egyszerű, jármű kerekeivel fel kell állni 15-20 cm magas dobogóra, majd innen leugratva a kocsitesten elhelyezett elmozdulás vagy gyorsulás érzékelő mérőrendszerrel rögzíteni kell időben a kocsitest függőleges mozgását, a periódus időből már könnyen kiszámítható a sajátfrekvencia:

A rugókarakterisztika és a statikus (álló helyzeti) rugóterhelés ismeretében közelítő számítással egyszerűen meghatározható a sajátfrekvencia. A rugóterhelés alapján a rugókarakterisztikán kijelölhető a lengési középpont (C_L, munkapont), majd az ezen ponthoz húzott érintő kimetszi a virtuális statikus rugóbesüllyedés szakaszát. (Z_st) A sajátfrekvencia jó közelítéssel:

A virtuális statikus rugóbesüllyedést cm mértékegységben kell megadni. Ebből az egyszerű képletből is jól látható, minél erősebb, merevebb a rugó, annál magasabb a sajátfrekvencia (önlengésszám), jobban „ráz” a jármű.

VDI 2057. sz. ajánlás szerinti lengéskényelmi mutató

Ez a mutató a lengés frekvenciája mellett már figyelembe veszi a lengésgyorsulásokat és az emberi érzékenység tartományait is.

A jármű vezetője és utasai menet közben bonyolult lengőmozgást végeznek. Maga az emberi test is többtömegű, több-szabadságfokú lengőrendszert képez. Az egyes testrészek más-más sajátfrekvenciával rendelkeznek. A bonyolult lengés következtében változik az ember kényelmi állapota, munkavégző képessége, bizonyos határérték felett akár egészségkárosodást is szenvedhet. Az egyes testrészek sajátfrekvenciájának értékei:

Az emberi szervezetre különösen a 4 – 8 Hz közötti értékek a legveszélyesebbek. A VDI mutató lényegében a lengés frekvenciája és a lengésgyorsulás szórása között az emberi frekvenciaérzékenység különböző tartományaiban adja meg a kapcsolatot. A mutató kiszámításához országúti mérést kell végezni különböző úttípusokon (beton, aszfalt, kockakő, makadám, földút) és különböző sebességek mellett (20,30,50,70,100 km/h). A mérési eredmények feldolgozását a frekvenciaanalízis eljárásával, számítógép segítségével kell elvégezni, majd a rész- és teljes mutatókat kiszámítani. A K mutató képzésének alapösszefüggései:

Ahol:

A parciális mutatók ismeretében, a K – redukált lengéskényelmi mutató az alábbi összefüggéssel számítható:

A K mutató értékét illetően három szintet határoztak meg:

Az ISO 2631. sz. szerinti lengéskényelmi értékelés

Az ISO 2631.sz. szabvány szerinti lengéskényelmi értékelés ma a legkorszerűbb, ez adja meg az utazási kényelem legösszetettebb, legpontosabb mutatóját. Ennél az eljárásnál is országúti lengésvizsgálatot és számítógépes frekvenciaanalízist kell végezni és ki kell számítani a redukált lengésgyorsulás szórás (D_ze) értékét.

Ahol:

A súlyzótényezők meghatározására az alábbi függvényeket használhatjuk:

Ahol:

A szabvány három érzékelési szintet ír elő, amely a lengésgyorsuláson és a frekvencián kívül figyelembe veszi a lengés időtartalmát is. így például ha az igénybevétel 8 óra hosszat tart és a redukált szórás (D_ze) értéke

A rugózás frekvenciakarakterisztikája

A jármű rugózási rendszerének összetett értékelésére a legtöbb információt nyújtó jellemző a frekvenciakarakterisztika, másként átviteli karakterisztika (korábban nagyítási függvénynek nevezték). Az átviteli karakterisztikából kiolvasható, hogy a jármű rugózási rendszere az útegyenetlenségekből adódó sztochasztikusan változó, különböző frekvenciájú gerjesztéseket milyen arányban szállítja egészen a járművezető vagy az utas adott testrészéig.

2.54. ábra - Járművezető ülés átviteli karakterisztikája.

A frekvenciakarakterisztikából kiolvasható a kocsitest vagy a futómű saját frekvenciája (ahol a csúcsok vannak), a lengéscsillapítás hatásossága. A karakterisztikából következtetni lehet a rugómerevség, a lengéscsillapítás, a gumiabroncs helyes megválasztására, esetleges meghibásodásokra is.

PL: Ha ismerjük az útfelület és az utasülés párnája közötti átviteli karakterisztikát, akkor az első csúcsértékből meghatározhatjuk a teljes rugózási rendszer sajátfrekvenciáját. (2.54. ábra) Ennek nagyságából már megállapítható, hogy a rugó merevsége megfelelő-e. Ha az optimális 1-1,3 Hz értéknél kisebb a csúcshoz tartozó frekvencia, akkor túl lágy, ha nagyobb, akkor túl kemény a rugó. A csúcs magassága megmutatja, hogy az 1 cm útprofil emelkedés hány cm emelkedést idéz elő az ülés párnáján. Optimális érték 1,5 – 2,5 cm.

Autóbuszok, teherautók

A haszonjárművek rugózási rendszereinek tervezésekor vagy minősítő vizsgálatakor külön elemzik a vezető lengéskényelmét és a szállítandó személyek vagy áruk lengésdinamikai jellemzőit. A vezető számára az ülés és környezet jelenti a munkahelyét, ahol esetenként akár napi nyolc órát is eltölthet. Ennek figyelembe vételével alakítják ki a vezetőülés ergonómiáját és lengési szerkezetét. Autóbuszoknál a vezetőig terjedő rugózási láncolatot a gumiabroncs, a fő rugó és lengéscsillapító, az ülés rugója és lengéscsillapítója képezi. Vagyis a vezetőülés háromszor rugózott. Korszerű teherautóknál négyszeresen rugózott a vezetőülés: gumiabroncs, fő rugó és lengéscsillapító, vezetőfülke rugó és lengéscsillapító, vezetőülés és lengéscsillapító. A járművezető lengéskényelmét az 1 Hz körüli sajátfrekvencia és 0,1 g lengésgyorsulás követelményszint írja elő. Ezt a kényelmet a háromszoros illetve négyszeres rugózás garantálja.

Autóbuszok utasaira vonatkozó lengéskényelmi előírások: 1,2 Hz sajátfrekvencia és 0,1-0,3 g lengésgyorsulás. Teherautóknál a rakfelületen a sajátfrekvencia 1,5 Hz, a lengésgyorsulás max. 0,7 g lehet.

Autóbuszoknál további lengésdinamikai követelmény a padlószint terheléstől független magassága, a korszerű távolsági buszoknál már a padlószint szabályozása is. A megállókban az utasok kényelmes fel-leszállása érdekében a padlószintet a lehető legalacsonyabbra lesüllyesztik (letérdepeltetik az autóbuszt), majd a jármű sebességétől és az útviszonyoktól függően a padlószint automatikusan beáll az optimális magasságra.

Teherautóknál is általános követelmény lehetne a padlószint szabályozása, de a laprugós futóművek erre nem adnak lehetőséget. A nyerges szerelvények vontatóinál egy kompromisszumos megoldás alakult ki: az első futómű laprugós, míg a hátsó, a pótkocsi vontató nyereg alatti viszont légrugós, állítható, szabályozott szintállítással.

A gépjárművek rugózási rendszerében különböző típusú rugókat alkalmaznak:

A különböző típusú, formájú rugókat különböző követelmények, szempontok alapján lehet minősíteni. A rugó határozza meg a jármű lengési tulajdonságait, de fontos a jellemző rugó tömege, gyártási költsége, karbantartás igénye, élettartama. A rugónak a járműdinamikára kifejtett hatását a rugó karakterisztikája határozza meg. A legkedvezőbb hatás érdekében milyen az optimális rugókarakterisztika? Az optimálásnak két sarkalatos, meghatározó célja lehet:

Az optimális rugókarakterisztikát a sajátfrekvencia (f), a hordrugó merevsége (s) és a felépítmény tömege közötti összefüggést kifejező képletből lehet kiszámolni:

Ebből kifejezve:

A rugómerevség értelmezéséből:

Ahol:

A két egyenletből:

A rendezés után:

A rugómerevség m-szerinti deriváltja:

Ebből:

Így a megoldandó differenciálegyenlet:

Integrálás után:

Ha a kiinduló igény szerint f₀=const!, az optimális rugómerevség függvénye:

Ez exponenciális függvény, tehát az optimális rugókarakterisztikának exponenciálisan kell progresszívnek lennie. A 2.9. egyenlet ismeretében egy adott rugókarakterisztika grafikusan gyorsan minősíthető. (2.55. ábra)

2.55. ábra - Optimális rugókarakterisztika.

A vizsgált rugókarakterisztikán a jármű tengelyéhez tartozó rugóterhelés kijelöli a lengés munkapontját, ez ehhez húzott érintő kimetszi a 0 terheléshez tartozó virtuális kezdőpontot, amiből már meghatározható a virtuális rugóbesüllyedés. Optimális karakterisztika esetén a menettömeg bármilyen változása esetén is a statikus virtuális besüllyedés azonos marad, így nem változik a lengés sajátfrekvenciája. A különböző típusú rugók elemzésekor megvizsgáljuk a rugókarakterisztikáját is.

2.2.4.2.1. Laprugók

A hagyományos kivitelű laprugókat nagyobb arányban ma már csak a haszonjárművekben, főleg a kis és közepes teherautókban alkalmaznak. (2.56. ábra)

1 – rugószem; 2 – rugókengyel; 3 – rugóösszefogó csavar; 4 – rugólapok; 5 – rugófőlap

2.56. ábra - Egyszerű laprugóköteg

A hagyományos kivitelű laprugók ma is nagy arányban fordulnak elő a haszonjárművekben, főleg a kis és közepes teherbírású teherautókban. A hagyományos laprugó egy-két főlapból és több melléklapból áll. A rugólapok szélessége és vastagsága állandó. Méretüket, lapszámukat a tengelyterhelés alapján lehet meghatározni. Tervezéskor elsődleges követelmény az egyenszilárdság. Ezt a kiterített lemez megfelelő darabolásával lehet elérni. (2.57. ábra)

2.57. ábra - A kötegelt laprugó szerkesztése.

A laprugók széleskörű alkalmazását az indokolja, hogy azok nem csak rugóerőt, hanem hossz- és keresztirányú erőt is képesek felvenni, ezáltal felfüggesztő elemként is szolgálnak. A futómű ki-berugózásakor a laprugó íveltsége és így a két vége közötti távolság változik. Ebből következőleg a laprugóköteg sajátos bekötése alakult ki. A főlap egyik szeme fix bekötésű fém vagy gumiperselyen átdugott csapszeggel csatlakozik az alvázhoz, míg a másik vége lengő kengyel vagy ívelt támaszték közbeiktatásával elmozdulhat. (2.58. ábra)

2.58. ábra - Különböző rugószem kialakítások és rugólap bekötések.

A laprugó előnye a viszonylag egyszerű szerkezet, kis karbantartási igény, a felfüggesztés egyszerűsítése, a kis helyigénye. Hátrányai elsősorban lengésdinamikai szempontból jelentkeznek. A több lap egymáson elcsúszása következtében nagy a hiszterézise, a belső csillapítása. Ez a csillapítás a Coulomb súrlódásból adódik, ami a rugózási sebességtől függetlenül közel állandó csillapító erőt ad. Ennek következtében kis járműsebességnél, rosszabb útfelületen túl nagy a csillapítás, nagyobb sebességnél viszont nem elegendő. Ezt a hátrányos tulajdonságát az egyes lapok közé behelyezett súrlódáscsökkentő műanyag betétekkel lehet csökkenteni. (2.60. ábra)

2.59. ábra - Laprugó köteg segédrugóval.

2.60. ábra - A rugólapok közötti súrlódás csökkentése betétlappal, vagy betételemekkel.

2.61. ábra - laprugó karakterisztikák

A laprugó másik hátránya karakterisztikájában rejlik. A rugókarakterisztika a rugóerő (rugóterhelés) és az elmozdulás (besüllyedés) közötti összefüggést mutatja. Ez a karakterisztika laprugónál lineáris, vagyis kétszer akkora terheléshez kétszer akkora besüllyedés tartozik. A lineáris karakterisztika következményeként a lengési frekvencia a terheléstől függően változik, méghozzá fordított arányban. Ha nő a terhelés, csökken a frekvencia. E lengéskényelmi szempontból kedvezőtlen tulajdonságon segédrugó beiktatásával lehet két fokozatban javítani.

A laprugós felfüggesztés esetén egyáltalán nem vagy csak bonyolult és drága mechanizmus révén lehet padlószintet, rakfelület magasságot változtatni, szabályozni.

2.62. ábra - Parabolikus keresztmetszetű laprugók.

A laprugók korszerű generációját jelentik az úgynevezett parabolikus rugók. (2.62. ábra) Ezeknél a rugólap vastagsága az egyenszilárdság követelményének megfelelően változó. Így elegendő egy esetleg két-három lap alkalmazása. De továbbra is lineáris marad ennek a rugótípusnak is a karakterisztikája.

2.2.4.2.2. Tekercsrugók

A kis- és középkategóriás személygépjárművekben szinte kizárólag tekercsrugókat alkalmaznak. Ezt számos előnyük támasztja alá. Könnyen gyárthatóak, kis tömegűek, korrózióvédelmük jól megoldható, karbantartást nem igényelnek, hosszú élettartamúak. Viszont szerkezeti sajátosságukból következően felfüggesztő elemként nem használhatóak. A tekercsrugó szerkezetét három mérettel lehet pontosan leírni:

1. d – huzal átmérője,

2. D – a tekercselés középátmérője,

3. h – a tekercselés menetemelkedése.

A hagyományos tekercsrugónál mindhárom méret állandó, tehát hengeres a külső megjelenési formája. Az ilyen tekercsrugó a jármű hordrugójaként nem lehet optimális, miután lineáris karakterisztikával rendelkezik. Tekercsrugó alkalmazáskor az exponenciális karakterisztikát kétféle módon lehet megvalósítani:

• a rugó három jellemző méretének változó kialakításával,

• elasztikus segédrugó beépítésével.

A méretek variálásának mechanikai alapját a tekercsrugó merevségére vonatkozó képletből lehet levezetni:

(N/m)

(2.17)

Ahol:

	n	– működő menetek száma,
	G	– a rugó anyagára jellemző rugalmassági modulus.

A menetemelkedés, d tekercselési átmérő és a huzalátmérő egy rugón belüli variálásával (2.63. ábra és 2.64. ábra) el lehet érni, hogy a rugó összenyomásakor az egye menetek fokozatosan felütközzenek, így a működő menetszám csökken, a rugó merevsége nő, tehát kialakítható az exponenciális függvény, de a menetek felütközésének megfelelően egyenes szakaszokból álló tört görbe formájában.

2.63. ábra - A tekercsrugó menetemelkedésének, vagy tekercselési átmérőjének variálása

2.64. ábra - A tekercsrugó huzalátmérőjének variálása:

Az acél tekercsrugók ma használatos korszerű változata a Miniblock elnevezésű rugó, amelynek tekercselése hordó alakú, huzalja változó átmérőjű, menetemelkedése a rugó széleinél kisebb, mint a középső részén. (2.65. ábra)

2.65. ábra - A Miniblock rugó és beépítése Opel gépkocsi hátsó futóművébe.

A tekercsrugó karakterisztikájának kompenzálásához egy összetett rugóstag kifejlesztése is megoldást hozott. A VW Golf típusú gépjárműveken alkalmazták a (2.66. ábra) ábrán bemutatott integrált rugó elemet. A tekercsrugóval párhuzamosan együtt összenyomódik a műanyagból készült harmonikus rugóelem.

2.66. ábra - VW Golf gépkocsi integrált hátsó rugóstagja és karakterisztikája.

2.2.4.2.3. Torziós rugó

A torziós rugó csavarásra igénybevett acélrúd, melynek egyik vége általában a felépítményhez, másikvége pedig a lengőkarhoz kapcsolódik. Hajlításra nem veszik igénybe, ezért általában védőburkolatban csapágyazva szerelik be. Megjelölik a bal és a jobb oldali tagot, hogy ne szereljék be fordítva, mert az ellentétes irányú igénybevétel hamar töréshez vezet. A jármű menettengelyéhez viszonyítva hossz- ill. kereszt irányban is elhelyezhető. A rudak legtöbbször kör keresztmetszetűek. Előfordul azonban négyszög, sőt lemezcsíkokból összeállított négyzetes keresztmetszetű is. A végeit alakzáró módon alakítják ki. (kerb fogazat). A különböző rugókat általában előfeszítve szerelik be.

2.67. ábra - Torziós rugós beépítve a futóműbe.

2.2.4.2.4. Hidropneumatikus gázrugó

A Citröen gyár 1953–ban kezdte beszerelni a DS 19 típusú gépkocsikba a nitrogén gáz töltésű hidropneumatikus rugóstagot. (2.67. ábra) A szerkezet rugózó elemét a membránnal szétválasztott gömb felső felébe töltött nitrogén gáz képezi.

2.68. ábra - A Citröen hidropneumatikus gázrugós rendszerének sémája.

A felépítmény súlyereje a gáztölteten, a membránon, a lengéscsillapító elemen átfolyó hidraulikus olajon át jut el a futómű lengőkarjához kapcsolt dugattyúig. A hidraulikus munkahenger térfogatával lehet a felépítmény hasmagasságot és egyben a lengés munkapontját beállítani. Ez az állítási megoldás statikus szabályozást jelentett az első generációs szerkezeteknél. A vezető a műszerfalon lévő szabályzó kapcsolóval diszkrét értékekben tudta beállítani a kiválasztott magasságot. A legújabb fejlesztésű szerkezetekben már a szabályozás számítógéppel, 5-6 Hz frekvenciatartományban működik, így megvalósítja az ABC szisztémát, vagyis a felépítmény mozgásának aktív szabályozását. (lásd 6. fejezet fejezet) A betöltött nitrogén gáz mennyisége állandó, ebből következően ez a gázrugó állandó töltésű, változó térfogatú politrópikus állapotváltozás szerint működő integrált elem. Egyesíti magában a rugózás és a lengéscsillapítás funkcióit.

2.69. ábra - Hidropneumatikus gáztöltésű rugóstag

2.70. ábra - A hidropneumatikus gáztöltésű rugóstag lengéscsillapító eleme.

2.2.4.2.5. Légrugók

Korszerű autóbuszoknál szinte általános, teherautóknál és személygépkocsiknál pedig rohamosan terjed a légrugók alkalmazása immár négy évtizede. Két típusú légrugó használatos:

• gördülőmembrános (2.71. ábra),

• gyűrűs légrugó (2.72. ábra).

Haszonjárműveknél mindkét légrugó csővezetékes összeköttetésben áll a jármű légfékrendszerével, a légrugó levegőáramlását szintszabályozó szelep irányítja. Korszerű személygépkocsiknál villanymotorral hajtott kompresszorral működő integrált levegőellátó rendszer táplálja a légrugókat. Ezek a légrugók állandó térfogatú, változó töltésű gázrugónak nevezhetők, melyekben ki- berugózáskor politrópikus állapotváltozás zajlik, ami kedvező progresszív rugókarakterisztikát eredményez.

2.71. ábra - Gördülőmembrános légrugó szerkezete és tömlője.

2.72. ábra - Gyűrűs légrugó szerkezete és tömlője.

2.73. ábra - Légrugó és szintszabályzó szelep beépítése autóbusz hátsó futóművébe.

A légrugó terhelésétől függő légnyomását a szintszabályzó szelep vezérli, a nyomás növelését levegő hozzávezetéssel, a nyomás csökkentését levegő elvezetéssel végzi. A szintszabályzó lehet mechanikus vagy elektronikus rendszerű. A (2.74. ábra) ábrán egy Knorr gyártmányú szintszabályzó szelep felépítése és működése látható. Ilyen szelepet szerelnek az autóbuszokba, teherautókba.

2.74. ábra - Mechanikus szintszabályzó szelep felépítése és működése.

A szintszabályzó szelep háza a felépítményhez csatlakozik, a szelep szabályzó karja (4) a tengelycsonkhoz vagy tengelytesthez kapcsolódik. Az első képen a (4) kar középhelyzetben áll, a légrugóban lévő nyomás egyensúlyt tart a felépítmény súlyerejével. A visszacsapó szelep (12) és a szabályzó szelep (10) zár, nincs levegő hozzá- és elvezetés. A második ábra olyan állapotot szemléltet, amikor a felépítmény súlyereje megnő (utasok szállnak fel az autóbuszra, berakodás folyik a teherautón). A felépítmény a csökkenő nyomás miatt lesüllyed, a szabályzó kar felfelé fordul és felemeli a szabályzó szelepet (10). A légtartályból a tápvezetéken (9) át, a nyitott visszacsapó szelepen (12) keresztül a légrugó ellátó csonkon (8) át levegő áramlik a légrugóba. Ott a növekvő légnyomás hatására felfelé emelkedik a felépítmény, amíg el nem éri az első képen ábrázolt egyensúlyi állapotot.

Ha az utasok leszállnak az autóbuszról vagy kirakodnak a teherautóból, a felépítmény felfelé emelkedik a (4) kar lefelé fordul, (3. kép) és lehúzza a szeleptestet (1). A szabályzó szelep (10) és a visszacsapó szelep (12) bezár, de szabaddá válik a szeleptest furata, így a légrugóból a levegő kifelé áramlik, csökken a légrugóban a nyomás, a felépítmény emelkedése megszűnik, majd süllyedni kezd egészen az első kép szerinti nyugalmi helyzetig. Ez a szintszabályzás statikus, vagyis a jármű álló helyzetében és elinduláskor zajlik, de menet közben a felépítmény dinamikus ki-berugózásakor nincs levegő hozzá- és elvezetés. Ezt a kalibrált, kis átmérőjű furatok akadályozzák.

2.75. ábra - Szintszabályzás légrugó karakterisztika mezője.

A szintszabályzás következményeként a felépítmény lengési középpontja a terheléstől függetlenül állandó magasságban helyezkedik el. Ez a pont a politropikus állapotváltozás görbéinek kiindulási pontja. A görbék lefutását a légrugó dugattyújának alakjával tovább lehet igazítani az optimális karakterisztikához. Ezáltal a minimális és maximális felépítmény súlyerő tartományához egy széles sávú karakterisztika mező tartozik, ami garantálja a lengéskényelem közel állandó színvonalát. (2.75. ábra)

Korszerű autóbuszoknál a szintszabályzás kiegészül a padlószint magasságának statikus állítási lehetőségével is. Az autóbusz vezetője a megállókban le tudja „térdeltetni” a felépítményt, megkönnyítve ezáltal az utasok fel-leszállását.

2.76. ábra - Mercedes Travego autóbusz légrugózásának levegőellátó rendszere magasságállítóval.

2.2.4.2.6. Gumirugók, gumiütközők

A gumirugók hordrugókénti alkalmazására korábban folytak kísérletek. A Hydrolastic nevű komplett rendszert az angol Austin gépkocsikban alkalmazták, de rövid élettartamuk, fokozott karbantartási igényük miatt nem lett versenytársa a hidropneumatikus rendszereknek. (2.77. ábra)

2.77. ábra - Hydrolastic rugózás rugóstagja és beépítése az gépkocsiba.

Önálló hordrugóként a gumirugókat ma már csak a személygépkocsi utánfutók hosszlengőkaros futóműveiben alkalmaznak. Két típusát forgalmazzák: (2.78. ábra)

• Nyomásnak kitett 3-4 gumiszalagos rugó elemeket.

• Csavarásnak kitett torziós gumirugó elemeket.

2.78. ábra - Gumiszalagos és torziós gumiperselyes gumirugók.

A gumirugónak nevezett elemek ma már általában nem gumiból készülnek, hanem különböző szintetikus műanyagokból, mint például poliuretánból. Széles körben alkalmazzák az acél rugók kiegészítő segédrugójaként (2.79. ábra) és a kerék ki-berugózását határoló rugalmas ütközőként. (2.80. ábra)

2.79. ábra - VW Golf személygépkocsik hátsó rugóstagjához kifejlesztett poliuretán segédrugó.

2.80. ábra - A Ford-ba beépített kiegészítő rugó gyártója az Elastogan vállalat. Cellás poliuretán elasztomerből készül. Hidegben is rugalmas -40 ˚C-ig. A begörbülős felfekvő ajak lágy kezdeti rugóállandót eredményez, mint az ábrán is látható. A tekercsrugó belsejébe szerelik be.

2.2.4.2.7. Stabilizátorok

Kanyarodáskor a felépítmény súlypontjában ható centrifugális erő oldalgyorsulást okoz. A kanyar külső oldalán lévő kerék berugózik a belső oldali kerék kirugózik. Az oldaldőlés hatására a kerékre ható függőleges erők átterhelődnek a külső kerék felé. Az átterhelődés következtében a külső keréken megnő, a belső keréken ugyanolyan mértékben csökken a függőleges leszorító erő. Viszont a kerékterhelés, a felvehető oldalerő és a kerék ferdefutási szöge között degresszív az összefüggés, így az oldalbillenés következtében oldalerő veszteség lép fel. Ha az első futómű oldalerő vesztesége nagyobb, mint a hátsóé, akkor a jármű sajátkormányzási tulajdonsága az alulkormányzottság felé változik, ha a hátsó futóműnél nagyobb az oldalerő veszteség, akkor a jármű sajátkormányzottsága a túlkormányzottság felé változik. Ez utóbbi kedvezőtlenebb a jármű menetstabilitására, tehát a felépítmény oldaldőlésének, billenésének csökkentése szükséges. Ezt megfelelő szerkezetű passzív vagy aktív stabilizátor rendszerekkel lehet elérni. Az aktív stabilizátor rendszerek ismertetését a 6. fejezet fejezet tartalmazza.

A passzív stabilizátor egyszerű szerkezet, a futómű két kereke közé alkalmas szögemelővel egy torziós rudat szerelnek. A két kerék azonos ki- és berugózásakor a stabilizátor rúd nem csavarodik, nem fejt ki stabilizáló nyomatékot a felépítményre. Oldalbillenéskor a két kerék ellentétes irányú rugózásakor már létrejön a stabilizáló nyomaték, ez akadályozza a felépítmény káros mozgását.

A passzív stabilizátor előnye a szerkezeti adottságából, egyszerűségéből következik. Működésének elvi hibája abból adódik, hogy csak a két keréknek a felépítményhez viszonyított elmozdulás különbségére reagál, azt igyekszik kiegyenlíteni. Pozitívan viselkedik jó minőségű útfelületen, kanyarodáskor, amikor csökkenti a felépítmény oldaldőlését. Ezzel szemben egyenes haladáskor, rossz útfelületen, vagy terepen, ahol jelentősek a keresztirányú egyenetlenségek, éppen billenti a kocsiszekrényt.

A mechanikus passzív keresztstabilizátort az alapfunkcióján túlmenően felfüggesztő szerkezeti elemként is lehet kialakítani. Az egyfunkciós stabilizátorra a 2.81. ábra, a kétfunkciós, vagyis a felfüggesztő elemként is működő kivitelre a 2.82. ábra mutat konstrukciós megoldást.

2.81. ábra - Gépkocsi futómű egyfunkciós keresztstabilizátorral.

2.82. ábra - A Mercedes 123 gépkocsi első futóművének kétfunkciós stabilizátora.

2.2.4.2.8. Lengéscsillapítók

Személygépkocsiknál, haszonjárműveknél ma egyaránt teleszkópos hidraulikus lengéscsillapítókat alkalmaznak. A teleszkópos hidraulikus lengéscsillapítókat alkalmaznak. A teleszkópos lengéscsillapító tulajdonképpen kettős működésű hidraulikus dugattyús munkahenger. A csillapító erőt a dugattyú különböző furatain átömlő folyadék ellenállása hozza létre. A lengéscsillapító a kerék és a felépítmény közötti mozgási energia egy részét hőenergia alakítja és szétszórja, disszipálja.

Az egyszerű működés ellenére a teleszkópos lengéscsillapítók összetett szerkezetek. A bonyolultságot az okozza, hogy a hidraulikus munkahengert két térre osztó dugattyú rúdja csak a henger egyik terén át nyúlik ki.

A dugattyú két oldalán nem azonos a térfogatváltozás.

A dugattyú alatti térfogatváltozás:

(2.18)

Ahol:

	D	– a henger, ill. dugattyú átmérője,
	l	– a dugattyú elmozdulásának hossza.

A dugattyú feletti térfogatváltozás:

(2.19)

Ahol:

d

– a dugattyúrúd átmérője.

A két térfogatváltozás különbsége:

(2.20)

A térfogatváltozás különbsége a ki-berugózás irányától függően lehet növekvő vagy csökkenő. Ezt a különbséget vagy el kell vezetni a munkatérből, vagy éppen hozzáadni. A térfogatváltozás kezelésének módjától függően két alaptípus alakult ki:

• Kétcsöves munkahengeres

• Gáztöltésű egycsöves, három munkahengeres.

2.83. ábra - Kétcsöves fenékszelepes, illetve fenékszelep nélküli hidraulikus lengéscsillapító elvi sémája.

2.84. ábra - Egycsöves gáztöltésű tömlős, ill. szabaddugattyús lengéscsillapító sémája.

Haszonjárműveknél nagyobb arányban a kétcsöves lengéscsillapítókat alkalmazzák. Gáztöltésű egycsöves lengéscsillapítókat inkább a személygépkocsiknál és kisteherautóknál találunk. Az egycsöves lengéscsillapítóval a térfogatváltozás különbségét nitrogén töltésű gáztér egyenlíti ki, amelyet a munkahenger meghosszabbított részén egy szabaddugattyú vagy rugalmas tömlő választ le. (2.83. ábra) A csillapítási karakterisztikát a dugattyú furatok keresztmetszete és az azokat lezáró visszacsapó szelepek rugóinak karakterisztikája határozza meg. Jellemző a nagyobb dugattyúátmérő, nagyobb nyomás, a kedvező hűtés. A gáztér kialakítása miatt hosszabb a szerkezet. Hátránya viszont, hogy a munkahenger sérülésre érzékeny.

A kétcsöves lengéscsillapítónál a dugattyú a belső csőben mozog, a kiegyenlítő cső ezt veszi körül. A dugattyúba az egyik szelepsort, a két cső közé a másik szelepsort szerelik, ez a fenékszelep. (2.82. ábra) A kétcsöves lengéscsillapító rövidebb a hasonló karakterisztikájú egycsöves lengéscsillapítónál, érzéketlen a külső sérülésre, de kedvezőtlenebb az olaj hűtése, intenzív igénybevételnél az olaj viszkozitásának csökkentése miatt csökken a csillapítás ereje.

Mindkét alaptípusú lengéscsillapítónál hasonló csillapítású karakterisztikák figyelhetők meg.

A széthúzási csillapító erő kettő-négyszerese az összenyomási csillapítási erőnek. Az útfelület hirtelen emelkedése a kerék nagy gyorsulású függőleges mozgását idézi elő. ami erős csillapítás esetén nagy dinamikájú, lökésszerű erőt irányítana a felépítményre. Viszont gyenge csillapítással ezt az ütést mérsékelni lehet. Ha a jármű kereke egy útmélyedésbe, kátyúba esne, gyenge csillapítás esetén a kerék talajfogásakor ébredne túl nagy dinamikus erő, míg erős csillapítás ezt csökkenthetné. A felsorolt dinamikai követelmények teljesítéséhez aszimmetrikus és enyhén degresszív karakterisztikájú lengéscsillapító a legalkalmasabb. Erre mutat jó példát a (2.85. ábra és 2.86. ábra) ábrákon ismertetett Girling FX kétcsöves lengéscsillapító, melyet az Ikarus buszok légrugós futóműveiben alkalmaznak, továbbá a (2.87. ábra) ábrán látható Sachs egycsöves gáztöltésű lengéscsillapító.

2 - Rögzítő anya; 3 - Külső tárcsa; 4 – Gumipogácsa; 6 – Porvédőcső; 8 - Hegesztett tartálycső; 9 - Szerelt dugattyúrúd; 10 – Hengercső; 11 – Visszafolyócső; 12 – Tartórugó; 13 - Szerelt zárófedél; 14 - Dugattyúrúd egység; 15 – Zárócsavar; 16 – Tömítőgyűrű; 17 – Tömítésház; 18 - Dugattyúrúd tömítés; 19 – Tömítéstámasztó; 20 - Kúpos rugó; 21 - Dugattyúrúd vezeték; 22 – Ütközőgyűrű; 23 – Támasztólap; 26 - Alsó szelep (2db); 27 – Dugattyú; 28 - Hornyos szelep-lap; 29 – Szelepalátét; 30 – Alátétgyűrű; 31 – Rugótámasz; 32 – Szeleprugó; 33 - Dugattyúrúd anya; 35 – Zárófedél; 36 - Beömlőszelep-lap; 37 - Beömlőszelep-rúd; 38 – Rugótányér; 39 – Szeleprugó; 40 – Rugótartó; 41 – Fojtószelep; 42 – Rugógyűrű; 43 - „M” lengéscsillapító olaj; 44 – Támasztógyűrű; 45 – Távtartógyűrű; 46 - Kúpos szeleprugó

2.85. ábra - Az Ikarus légrugós autóbuszokon is alkalmazott Girling FX kétcsöves lengéscsillapító.

2.86. ábra - Girling FX lengéscsillapító aszimmetrikus degresszív karakterisztikája

2.87. ábra - Sachs egycsöves gáztöltésű lengéscsillapító

A McPherson-típusú futóműveknél a lengéscsillapító egyben felfüggesztő elem szerepét is betölti. A tengelycsonk felső nyúlványához mereven hozzákapcsolt lengéscsillapító függőlegesen vezeti a kereket és felveszi az x és y tengelyirányú erőket. Erre a feladatra két típusú lengéscsillapító szerkezet is alkalmas:

• Integrált kétcsöves lengéscsillapító láb,

• Patronos lengéscsillapító láb.

Az integrált kétcsöves lengéscsillapító külső kiegyenlítő tartálya egyben a rugóstag tartócső szerepét is betölti. (2.88. ábra)

A patronos lengéscsillapítós szerkezetben egy önálló tartócső képezi a teherviselő lábat és ebbe menetes zárókupakkal lehet rögzíteni az egy vagy kétcsöves lengéscsillapítót. (2.89. ábra)

2.88. ábra - Sachs kétcsöves rugóláb McPherson-típusú futóművekhez

1 – rugóláb; 2 – menetes záró persely; 3 – lengéscsillapító

2.89. ábra - Az Opel patronos lengéscsillapítós rugólába

Változó minőségű úton közlekedő járművek, elsősorban terepjárók futóművéhez fejlesztették ki a rugózási löket függvényében változó csillapító erőt kifejtő lengéscsillapítót, melynek egyre ismertebb elnevezése PSD = Position Sensitive Damping. Ennél a csillapítónál a munkahenger belső palástján a löket középső részénél változó szélességű hornoyt készítenek. Jó minőségű úton közlekedve a dugattyú kisebb intervallumbanmozog, ezen a szakaszon az olaj a szelepeken kívül a hornyon is átáramolhat, így csökken a csillapítás. Rossz úton a dugattyú hosszabb mozgása következtében már túlfut a hornyon, az olaj csak a szelepeken át áramolhat, erősebb a csillapítás. (2.90. ábra)

2.90. ábra - Sachs gyártmányú PSD lengéscsillapító szerkezete és karakterisztikájának kördiagramja

Az első duplacsuklós futóművek a BMW 5 típusú gépkocsikon jelentek meg az 1980-as évek elején. A konstrukció a McPherson típusú futómű továbbfejlesztésével, korszerűsítésével alakult ki. A tengelycsonk függőleges megvezetését továbbra is a lengéscsillapító végzi, viszont az alsó csonknyúlványon két gömbcsuklós található, melyekhez egy-egy alumíniumból készült lengőrúd csatlakozik. Első futóműről lévén szó, meg kell határozni az elkormányzási tengelyt. A tengely felső pontját a támcsapágy deformációs középpontja adja, míg az alsó pontja momentán centrum formában határozható meg. A két rúd pozíciójának ismeretében ez a momentán centrum meghatározható. Így az elkormányzási tengely virtuális és momentán tengelyként jelentkezik, aminek kerékdőlése és az útfelülettel adódó döféspontja lényegesen eltér a hagyományos egycsuklós változatoktól. A csapterpesztési szög jóval nagyobb lesz, döféspont a kerék talppontján kívülre kerül, ami negatív elkormányzási sugarat eredményez. Ezek a geometriai változások javítják a jármű iránytartásának menetstabilitását. A momentán centrum pozícióját a lengőrudak helyzete határozza meg, amely függ a kerekek elkormányzási szögétől, a ki-berugózástól és a kerekekre ható hossz- és keresztirányú erőktől. (5.34. ábra) Mindezek együttesen szabályozzák a kormányzási csapgeometriát, tehát az önszabályzás elmozdulás és erő alapú, integrált szabályzás. (5.35. ábra)

5.34. ábra - Duplacsuklós futóművek alsó csuklópont vándorlása elkormányzás hatására.

1 - stabilizátor kapcsoló rúd; 2 - hátsó kereszt lengőrúd; 3 - stabilizátor; 4 - kormánygép; 5 - rugós tag; 6 - futómű test; 7 - középső összekötő rúd; 8 - első kereszt lengőrúd

5.35. ábra - BMW 5 integrált szabályzású első futóműve.

5.36. ábra - BMW 5 duplacsuklós első futóműve

A korszerű intelligens futóművek elmozdulás és erő hatására egyaránt változtatják a jármű stabilitására leginkább kiható paramétereket. Az erőszabályozást elasztóméterek végzik, ezek általában nagytérfogatú önbeálló gumiágyazások, de már megjelentek az acélrugóval kombinált elasztóméterek (ld. Ford Focus C-MAX, vagy a VW Golf VII hátsó futóműve).

A Mercedes C240 típusú gépjármű DGP első futóművének felfüggesztése azonos szerkezetű a BMW-kel. (5.37. ábra) A Mercedes CL gépkocsinál a tengelycsonk megvezetése nem a lengéscsillapítóval, hanem háromszög alakú keresztlengőkarral történik (5.38. ábra).

5.37. ábra - Mercedes C240 típusú gépkocsi duplacsuklós McPherson futóműve

5.38. ábra - Mercedes CL típusú gépkocsi duplacsuklós háromszög lengőkaros futóműve

5.39. ábra - Audi DGP futómű

A DGP futóművek csúcstípusát az Audi 4, 6, 8 járművek első futóművei képviselik. (5.39. ábra) Ezeknél a tengelycsonk felnyúlik a gumiabroncshoz, és a megvezetésére két alumíniumból készült rúd szolgál. Ezeknél a futóműveknél a csapgeometria mind a négy összetevője (csapterpesztés, csaphátradőlés, elkormányzási sugár, utánfutás) integrált módon önszabályozott. Hasonló szerkezetű a Lancia Thesis duplacsuklós első futóműve. (5.40. ábra)

5.40. ábra - Lancia Thesis DGP futómű

A többlengőkaros futóművek első típusát Zomotor Ádám magyar mérnök tervezte 1981-ben, melyet napjainkban is kisebb szerkezeti módosításokkal gyártanak. A felfüggesztés rendszerét áttekintve joggal lehet multilink, mehrlenker vagy raumlenker futóműnek nevezni.

A hátsó futómű tengelycsonkján a szokásos három helyett öt tengelycsonk nyúlvány található, a hozzájuk csatlakozó lengőrudak nagytérfogatú gumiszilentblokkok révén kapcsolódnak a jármű hátsó segédvázához. (5.41. ábra) Az öt lengőrúd alaphelyzetben a tengelycsonk öt szabadságfokával szemben kényszert képez, de a kerékre ható erők és a kerék ki-, berugózása következtében a tengelycsonk különbözőképpen elmozdul és a futómű paraméterek változását idézi elő. Dinamikusan változik a kerékdőlés, a kerékösszetartás, az elkormányzási tengely pozíciója, miközben a futómű nyomtávja alig változik. A felépítmény billenési momentán centruma magasan helyezkedik el. Ez a futómű indokoltan nevezhető interaktívan szabályozott rendszerűnek (IDS).

5.41. ábra - Zomotor Ádám féle multilink futómű

5.42. ábra - BMW 5. széria integrált hátsó futómű

A multilink futómű továbbfejlesztett típusa a BMW 5. széria integrált hátsó futóműve.  (5.42. ábra) Ezen két új elem is megjelent: a szabad csuklós kétrészes lengőrúd és az elasztikus szabályozó rúd. Ezek hatására a futómű már kis oldal és hosszirányú erők és kis oldalbillenés esetén is önszabályozással változtatja a paramétereket. Ez különösen előnyös az aktív felépítmény szabályozó rendszerrel (ABC) felszerelt járműveknél, amelyeknél a felépítmény szinte nem végez billenő és bólintó mozgást.

A Weissach-típusú futómű továbbfejlesztésével a közép- és felsőközép-kategóriás gépjárművek jellemző és egyre inkább használatos multilink futóműve alakult ki. Ha szerkezeti jellemzői alapján kívánjuk megnevezni, akkor a háromszögtrapéz keresztlengőkaros futómű elnevezés mintájára egy hosszlengőkaros három keresztrudas futóműként azonosíthatjuk.

Ennél a futóműnél a tengelycsonk a hosszirányú lengőkarhoz mereven csatlakozik, az alsó és felső csonknyúlványhoz kapcsolódik a két keresztrúd. Így épül fel az eredeti Weissach futómű. Lényeges változást hozott egy harmadik keresztirányú lengőrúd beszerelése, amelyik a kerék ki-berugózásakor egy a függőlegeshez közeli tengely körül elforgatja a tengelycsonkot, vagyis változtatja a kerékösszetartást, ezáltal a hátsó kerekek kormányzását valósítja meg, méghozzá elmozdulás-szabályzás alapján.

A tengelycsonk elfordításához a hosszirányú lengőkar működését elasztikussá kell kialakítani. Ez elérhető a hosszlengőkar gumiágyazású csuklójának olyan kialakításával, amelyik a nagyobb térfogata révén az y tengely irányú elmozdulást lehetővé teszi. Ilyen kialakítású a Golf V és a Honda Civic gépkocsik hátsó futóműve. (5.43. ábra, 5.44. ábra)

5.43. ábra - Golf V gépkocsi hátsó futóműve

5.44. ábra - Honda Civic gépkocsi hátsó futóműve

A Ford Focus, majd a Golf VII járműveknél a lengőkar nagytérfogatú gumiágyazása mellett a lengőkar laprugó-szerű kialakításával megnövelték a tengelycsonk elkormányzási tartományát. (5.45. ábra)

5.45. ábra - Ford Focus hátsó futóműve

6.6. ábra - Alfa Romeo 156 első futóműve.

A rövid felső lengőkar befelé és hátrafelé lejt, ennek következtében a kerék ki-berugózásakor változtatja a kerékdőlést, a csapterpesztést és a csaphátradőlést. (6.6. ábra) Mindezek következtében a kerékdőlés a jármű oldalgyorsulásától függő kerékmozgás függvényében változik. Kis járműsebességnél parkolás közben a kerékdőlés nem változik. A kocsitest dőlését szabályzó (ABC) rendszer az intelligens háromszög-trapéz keresztlengőkaros futóműveknél csökkenti az önszabályozás intervallumát.

Az egy hosszlengőkaros, három keresztlengőkaros futóművek (lásd: 5.43. ábra - 5.45. ábra) is elmozdulás szabályzásúak, tehát azok is igénylik a felépítmény oldalbillenését.