5. fejezet - Futóművek korszerű jellemző típusai, azok analízise

Tartalom
5.1. Merevhidas futóművek
5.1.1. Laprugós merevhidas futóművek
5.1.2. Tekercsrugós merevhidas futóművek
5.1.3. Légrugós merevhidas hátsó futóművek
5.2. Csatolt hosszlengőkaros futóművek
5.3. Független kerékfelfüggesztésű futóművek
5.3.1. Hosszlengőkaros futóművek
5.3.2. Ferde tengelyű hosszlengőkaros futóművek
5.3.3. Háromszög – trapéz keresztlengőkaros futóművek
5.3.4. McPherson típusú futóművek
5.3.5. Wiessach típusú futóművek
5.3.6. Multilink futóművek
5.3.6.1. Duplacsuklós futóművek
5.3.6.2. Többlengőrudas futóművek

A jelenleg is gyártott futóműveket konstrukciójuk alapján az alábbiak szerint lehet csoportosítani:

  1. Merevhidas futóművek:

    • laprugós merevhidas futóművek;

    • tekercsrugós merevhidas futóművek;

    • légrugós merevhidas futóművek;

    • kombinált lap – és légrugós futóművek.

  2. Csatolt hosszlengőkaros futóművek:

    • rugóstagos csatolt kerekes futóművek;

    • különálló tekercsrugós csatolt kerekes futóművek

  3. Független kerék-felfüggesztésű futóművek:

    • egy keresztlengőkaros futóművek,

    • hosszlengőkaros futóművek,

    • ferde tengelyű hosszlengőkaros futóművek,

    • háromszög-trapáz keresztlengőkaros futóművek,

    • Mc Pherson típusú futóművek

    • elosztokinematikai futóművek

  1. kettős csuklós elven felépülő futóművek;

  2. soklengőkaros (Multilink, Mehrlenker, Raumlenker) futóművek.

A három főcsoportba sorolás azon alapul, hogy egy futóművön belül a két kerék egymáshoz képest milyen mozgásokat végezhet.

A térben hatféle mozgást különböztetünk meg (5.1. ábra):

  1. x – tengely irányú mozgás;

  2. y – irányú mozgás;

  3. z – irányú mozgás;

  4. x – tengely körüli elfordulás;

  5. y – tengely körüli elfordulás;

  6. z – tengely körüli elfordulás.

A kinematika meghatározása szerint a térben való mozgásnak 6 szabadságfoka van.

A táblázat adatait szabadságfokokban kifejezve:

A különböző futóműtípusok esetén az ismertetett alap (statikus) és leszármaztatott (dinamikus) paraméterek jellemző módon és értékben fordulnak elő. A futóműtípusok az alábbiak szerint minősíthetőek:

A futómű vizsgálat koordináta rendszerei

Gépjármű koordinátarendszerek.
5.1. ábra - Gépjármű koordinátarendszerek.


Az egyes kerékfelfüggesztési rendszerek kinematikai vizsgálatát a felépítmény súlypontjához kötött x-y-z koordináta rendszerben végezzük, vagyis azt elemezzük, hogy a felépítményhez képest az egyes kerék milyen fő – és melléktípusokat folytat. A dinamikus paramétereket ilyen vizsgálat keretében lehet minősíteni.

5.1. Merevhidas futóművek

A merev hidas futóműveknél a két kerék egymáshoz viszonyítva nem végezhet semmiféle mozgást, vagyis a futómű szabadságfoka nulla. A két kereket szilárdságilag merev tengelytest vagy híd kapcsol össze. A kerekek a felépítményhez a tengelytest felfüggesztésén keresztül kapcsolódnak. A kerékfelfüggesztés szabadságfokát a felépítményhez viszonyított mozgásokból vezethetjük le. A tengelytest és így a két kerék x és y irányban nem mozoghat. Ezt kényszerekkel lehet megakadályozni.

A kényszer lehet:

  • lengőrúd, mely egyszeres kényszer;

  • lengőkar, mely kétirányú kényszer;

  • laprugó, mely mozgást és forgást is képes megakadályozni.

Tehát az Ikarus 200 típusú autóbusz első merev hídjának a mozgását az egyes és a kettes számú rudakkal lehet megakadályozni. (5.2. ábra, 5.3. ábra) A z – irányú mozgás a lengés iránya. Ezt a mozgást a rugó és lengéscsillapító által szabályozva megengedjük. A tengelytest az x – tengely körül elfordulhat, de az y – és a z - tengely körüli elfordulását a harmadik és a negyedik számú rudakkal megakadályozzuk. Tehát a kerékfelfüggesztés rendszere két szabadságfokú, a többi négy szabadságfokot négy elemi (koordináta tengely irányú) rudakkal megakadályozzuk. A különböző merevhidas futóműveknél a rudak, laprugók, lengőkarok variációival alakítják ki a szükséges kényszereket.

Ikarus 200 típusú autóbusz merevhidas első futóműve. (elölnézet)
5.2. ábra - Ikarus 200 típusú autóbusz merevhidas első futóműve. (elölnézet)


Ikarus 200 típusú autóbusz merevhidas első futóműve. (felülnézet)
5.3. ábra - Ikarus 200 típusú autóbusz merevhidas első futóműve. (felülnézet)


5.1.1. Laprugós merevhidas futóművek

Laprugós merevhidas futóműveknél a keményebb, több lapból álló rugókötegek a felfüggesztő elemek funkcióját is betöltik. A két hosszanti beépítésű laprugó lehetővé teszi a merev tengely „z” irányú mozgását és az x tengely körüli elfordulását, de a többi 4 mozgási lehetőséget megakadályozza. (5.4. ábra)

VW laprugós merevhidas futómű
5.4. ábra - VW laprugós merevhidas futómű


Két- vagy háromtengelyes merevhidas futóműveknél szerkezetileg gondoskodni kell a tengelyterhelés szétosztásáról, vagyis az egyes tengelyek terhelésének kiegyenlítéséről. (5.5. ábra) Laprugós futóműveknél erre a célra különböző himbák, terhelő rudak szolgálnak. A laprugós merevhidas futóműveket elsősorban nagy teherbírású haszonjárműveknél alkalmazzák.

Tengelyterhelés elosztás többtengelyes merevhidas, laprugós futóműveknél.
5.5. ábra - Tengelyterhelés elosztás többtengelyes merevhidas, laprugós futóműveknél.


5.1.2. Tekercsrugós merevhidas futóművek

A futóművek beépített tekercsrugók felfüggesztős elemként nem szolgálhatnak, miután csak a rugó tengelyének irányában képesek erőfelvételre. Ezek az elemek csak a jármű lengéseinek, rugózásának szabályozására alkalmasak. A tengelytest x és y irányú elmozdulását, valamint az y és a z tengely körüli elfordulását megfelelő beépítésű lengőkarok és rudak akadályozzák. Tekercsrugós merevhidas futóműveket általában a kisebb személy és teherautókba, terepjáró személygépjárművekbe szerelnek. Ezek leggyakoribb konstrukciós változatában két hosszirányú lengőkart és egy keresztrudat (Panhard rúd) találunk. (5.6. ábra - 5.8. ábra)

Mitsubishi Pajero tekercsrugós merevhidas futómű
5.6. ábra - Mitsubishi Pajero tekercsrugós merevhidas futómű


Suzuki Ignis tekercsrugós hátsó futóműve
5.7. ábra - Suzuki Ignis tekercsrugós hátsó futóműve


Suzuki Ignis hátsó futómű. (oldalnézet, hátulnézet)
5.8. ábra - Suzuki Ignis hátsó futómű. (oldalnézet, hátulnézet)


Különleges konstrukciós kialakítású a Mercedes A kategóriás személyautók merevhidas hátsó futóműve (5.9. ábra).

Mercedes A osztály hátsó futóműve.
5.9. ábra - Mercedes A osztály hátsó futóműve.


A parabolikus geometriájú merev tengely középső pontja nagytérfogatú gumiágyazással, úgynevezett elasztométerrel kapcsolódik a kocsitesthez, amely megakadályozza a tengelytest x és y irányú mozgását és az y tengely körüli elfordulását. A speciális geometriájú Watt-féle lengőrudas felfüggesztés kényszert jelent az y tengely irányú elmozdulással szemben, ugyanakkor a tengely z irányú mozgását függőleges egyenesben vezeti, szemben a Panhard rúd íves vezetésével. Ezáltal megakadályozza egyenes haladáskor a kerekek nyomvonalának változását. (5.10. ábra)

Mercedes A osztály (W 169) futóműve.
5.10. ábra - Mercedes A osztály (W 169) futóműve.


Jellemző a Lada gépkocsik merevhidas tekercsrugós hátsó futóművének felfüggesztési rendszere. A 4 szabadságfokkal szembeni kényszerhez elegendő lenne a 4 lengőrúd is, általában mégis ötöt szerelünk be. A tengelytest x tengely irányú mozgását és az y és z tengely körüli elfordulását elegendő lenne három x irányú rúddal megakadályozni, amelyből kettő alul oldalt, egy pedig felül középen helyezkedne el, amely rúd viszont belenyúlna az utastérbe, ezért helykímélés érdekében ezt két szélső rúddal helyettesítették. (5.11. ábra)

Lada gépkocsi hátsó merevhidas futóműve
5.11. ábra - Lada gépkocsi hátsó merevhidas futóműve


5.1.3. Légrugós merevhidas hátsó futóművek

A légrugók alkalmazása a korszerű autóbuszoknál általánossá vált, de teherautóknál is dinamikusan terjed.

A légrugó csak a szimmetriatengelye irányában tud terhelést felvenni, ebből adódóan már megismert 4 irányú kényszert kell létrehozni a felfüggesztés elemeiből.

Ikarus 415 légrugós hátsó futómű π-kerettel
5.12. ábra - Ikarus 415 légrugós hátsó futómű π-kerettel


A leggyakoribb korszerűnek mondható felfüggesztés 4 lengőrúdból áll. Ezek kétféle elrendezésben használatosak:

  • 3 db X irányú és 1 db Y irányú rúd

  • 2 db X irányú és 2 db V elrendezésű rúd,

A 10 tonna tengelyterhelésű hátsó futóművekbe leggyakrabban 4 db légrugót építenek be. Ez abból következik, hogy a járművek légrugózási rendszerét is a légfékrendszer levegőellátó hálózatából táplálják. Így egy-egy rugó statikus középnyomását 5-6 bar körül lehet választani. A légrugók optimális geometriai méretéből következően egy légrugó statikus középterhelése 2,5 tonna lehet. Így nyilvánvalóan 4 db légrugó szükséges a 10 tonna terhelésfelvételéhez. Ezeket a rugókat a futómű tengelytestéhez erősített segédkeretre lehet helyezni. A segédkeret alakjáról nevezik ezeket az elemeket H (5.14. ábra), π (5.12. ábra), C (5.13. ábra), CH keretnek.

ZF C-keretes légrugós hátsó híd
5.13. ábra - ZF C-keretes légrugós hátsó híd


MAN H-keretes légrugós hátsó futómű
5.14. ábra - MAN H-keretes légrugós hátsó futómű


Daimler-Benz ikertengelyes hátsó futómű.
5.15. ábra - Daimler-Benz ikertengelyes hátsó futómű.


Mercedes Travego autóbusz futóműve. (oldalnézet, felülnézet)
5.16. ábra - Mercedes Travego autóbusz futóműve. (oldalnézet, felülnézet)


Az 1970-es évek elején a 6-8 tonna tengelyterhelésű autóbuszok hátsó rugózásához gyakran alkalmaztak A vagy Δ kerethez kapcsolt 2 db légrugót. A vonóerőt a segédkeret csúcsában kialakított vonógomb adta át a kocsitestnek. Ezek a megoldások éppen a gömbcsuklók túlzott igénybevétele, kopása miatt mára eltűntek az autóbuszokból.

SAF légrugós félpótkocsi futómű.
5.17. ábra - SAF légrugós félpótkocsi futómű.


Európában a legnagyobb terhelésű teherszállító járművek jellegzetes típusa a kéttengelyes nyerges vontató és hozzákapcsolt háromtengelyes félpótkocsi. A vontató első merevtengelye leggyakrabban parabola alakú laprugó, míg a hátsó duplakerekes hajtott hídja 4 db légrugós, 4 lengőrudas felfüggesztéssel. A félpótkocsi tengelyeihez 2-2 db hosszirányú lengőkar mereven kapcsolódik, a karok nagytérfogatú gumiágyazással kapcsolódnak a felépítményhez, a karok hátsó konzoljaira egy-egy légrugó támaszkodik. (5.17. ábra) Az ellasztikus gumiágyazások lehetővé teszik a tengely függőleges mozgását és a jármű hossztengelye körüli billenését. További felfüggesztő elem nem szükséges. Az oldalanként három légrugót közös légvezeték köti össze, melyben a levegő áramlását a középső tengely által vezérelt szintszabályozó szelep irányítja. Ez a kapcsolási és szabályozási rendszer az egyes tengelyek egyenlő terhelését és a pótkocsi kellő oldalbillenési merevségét eredményezi.

5.2. Csatolt hosszlengőkaros futóművek

Opel Astra hátsó futóműve
5.18. ábra - Opel Astra hátsó futóműve


A csatolt hosszlengőkaros futóműveket félig független futóműveknek is nevezik, miután az egy futómű két kereke egymáshoz viszonyítva két szabadságfokú mozgást végezhet: elmozdulhat z – tengely irányába és a tengelycsonkok elfordulhatnak részlegesen az y - tengely körül. Egy kerék felfüggesztése viszont csak egy szabadságfokú: az x - irányú mozgást és az y - tengely körüli elfordulást a hosszirányú lengőkar megakadályozza, az y - irányú mozgást és az x - és a z – tengelyek körli elfordulást a csatló rúd meggátolja. A csatlórúd keresztmetszete nyílt, T,U, V alakú, ezáltal hajlításra, nyomásra merev, de csavarásra lágy, rugalmasan deformálodik. (5.18. ábra)

A csatolt hosszlengőkaros futóművek dinamikus paraméterei általában kedvezőtlenek, a kerékdőlés változásuk, az összetartás változásuk csekély, momentán centrumuk alacsony, viszont nyomtávváltozásuk kedvező. Ezek a futóművek igen széles körben elterjedtek a kis és közepes kategóriájú autóknál, szerkezetük egyszerű, kis tömegűek, könnyen gyárthatóak, karbantartást szinte nem igényelnek, kicsi a helyszükségletük, ami nagyobb csomagteret, rakfelületet eredményez. Nagyobb kategóriájú dinamikus járműveknél, versenyautóknál nem alkalmazzák.

5.3. Független kerékfelfüggesztésű futóművek

A független kerékfelfüggesztésű futóműveknél az egy futóművön lévő két kerék egymástól függetlenül mozoghat, vagyis a futómű szabadságfoka hat. Viszont egy keréknek a felépítményhez képest csak egy szabadságfoka van, csak z – irányba., a lengés irányába mozoghat, de a rugók, lengéscsillapítók korlátozása mellett. Az ilyen futóművek kerekének tengelycsonkján általában három kapcsolópontot alakítanak ki. Ennyi elegendő a tengelycsonk határozott megfogásához. A speciális, önszabályozott, elasztókinematikus futóműveken négy – öt kapcsolópontot is találunk. Ha a kerékfelfüggesztést csak lengőrudak alkotják, akkor kerekenként ötre van szükség. Ilyenek a multilink futóművek (pl. Mercedes, Honda Accord stb).

A független felfüggesztésű futóművekben a lengőkarok, lengőrudak különböző variációkban fordulnak elő. A lengőkarok, lengőrudak hosszainak, bekötési szögeinek célszerű megválasztásával, rugalmas, önbeálló csuklókkal (úgynevezett elasztométerekkel) különféle önszabályozó konstrukciókat lehet kialakítani.

5.3.1. Hosszlengőkaros futóművek

Renault Megane hosszlengőkaros futóműve
5.19. ábra - Renault Megane hosszlengőkaros futóműve


A hosszlengőkaros futóművek lengési tengelye merőleges a jármű hosszirányú, x-z szimmetria síkjára. Ebből adódóan a momentán centruma a talajon van, kerékdőlés változásra nem képes, viszont nincs nyomtávváltozása. Dinamikusabb járműveken igényesebb keresztstabilizálással és rugózással együtt alkalmazzák (pl. Renault, Citroen stb). Ilyen futóműve van az elsőgenerációs Mercedes A személyautóknak.

Fiat Tempra hátsó futóműve
5.20. ábra - Fiat Tempra hátsó futóműve


5.3.2. Ferde tengelyű hosszlengőkaros futóművek

A hosszirányú lengőkar tengelye szöget zár be a jármű hossz- és kereszttengelyével egyaránt. Kedvező a momentán centruma, a kerékdőlés változása, kedvezőtlen az összetartás változása és a nyomtávváltozása. Előnye az egyszerű szerkezet, könnyű gyárthatóság, kis karbantartási igény, nagy szilárdság. Évtizedekig a közepes és nagy kategóriájú gépkocsik jellemző futóműve volt (5.21. ábra). Ma már alig alkalmazzák.

Subaru E12 hátsó futómű
5.21. ábra - Subaru E12 hátsó futómű


Jellemző futóműve volt a BMW 5. és 7. sorozatának egészen kilencvenes évek közepéig. (5.22. ábra)

BMW hátsó futómű
5.22. ábra - BMW hátsó futómű


5.3.3. Háromszög – trapéz keresztlengőkaros futóművek

Háromszög – trapéz keresztlengőkaros futóműveknél a tengelycsonkon három csukló található. Az alsó és felső csuklóhoz kapcsolódnak a hárompontos keresztirányú felfüggesztő elemek, míg a középső csuklóhoz első futóműnél a nyomtávrúd, hátsó futóműveknél az önkormányzást szabályozó rúd vagy az összkerékkormányzású rendszer esetén a hátsó nyomtávrúd. A korszerű típusoknál a tengelycsonk felső nyúlványa egészen a gumiabroncs fölé emelkedik. Ilyen konstrukció először a Mercedes 123 típusú személyautón jelent meg az 1970-es évek elején. A leggyakrabban alkalmazott futómű típus. A kis és közepes kategóriájú autóknál a McPherson típusú futómű versenytársa, a nagyobb kategóriájú gépkocsiknál, versenyautóknál, autóbuszoknál egyre szélesebb körben alkalmazzák. A felfüggesztés geometriai méreteinek helyes megválasztásával szinte valamennyi dinamikus paraméter kedvezően alakítható.

Alfa Romeo 147. első futóműve.
5.23. ábra - Alfa Romeo 147. első futóműve.


Formula 1 versenyautó aktív futóművel.
5.24. ábra - Formula 1 versenyautó aktív futóművel.


A háromszög-trapéz keresztlengőkaros futóművek újabb speciális változata az úgynevezett kéttagú, kéttengelyű tengelycsonkos háromszög-trapéz keresztlengőkaros futómű. A tengelycsonk két részre tagolódik: a kerekeket a csapágyazással felfogó külső csonkrészre és a lengőkarok kiindul befogási csuklópontjait magukba foglaló csonkállványra. A két tagot egyszabadságfokú csuklómechanizmus kapcsolja össze, amely lehet ez függőcsapszeg vagy két gömbcsukló. Az összekötő elem geometriai tengelye adja az első futóműnél az elkormányzás tengelyét. A csonkállványon lévő csuklók viszont a kerék ki-berugózásának tengelyét határozzák meg. Ennek a kéttengelyű megoldásnak az előnye megmutatkozik a kormányzási csapgeometriában, továbbá a lengőkarok variálható elhelyezésében. Ilyen szerkezeteknél az elkormányzás tengelyének geometriáját, vagyis a csapgeometriát optimálisan lehet kialakítani. Elsősorban a csapterpesztés (δ) és az elkormányzási sugár (R0) kedvező értékűre változtatható. A rugózás tengelyének kifelé döntésével a keresztlengőkarok kevésbé nyúlnak be a motor- illetve utastérbe. Ez a speciális konstrukció először a független felfüggesztésű légrugós autóbuszoknál jelent meg. (5.24. ábra) Itt a tengelycsonk két végét a függőcsapszeg köti össze, a kormányrendszer trapézkarja a külső csonkrészhez kapcsolódik. Így a kormánymechanizmus csak a külső tagot fordítja el a függőcsapszeg körül. A belső csonkállványon elegendő egyszabadságfokú csuklókat alkalmazni, miután ez a tag csak „z” irányú mozgást végez.

VAN HOOL T9 típusú autóbusz első futóműve.
5.25. ábra - VAN HOOL T9 típusú autóbusz első futóműve.


A személygépkocsiknál a Peugeot 407 típuson alkalmaztak először ilyen kéttagú, kéttengelyű, háromszög-trapéz keresztlengőkaros futóművet. (5.25. ábra) Ennél a futóműnél a kéttagú tengelycsonk két része között két gömbcsukló teremti meg a kapcsolatot. A gömbcsuklók középpontján áthaladó egyenes adja az elkormányzási tengelyt. Az alsó és felső keresztlengőkarok gumipersellyel csatlakoznak a tengelycsonk belső feléhez, melynek felső nyúlványa egészen a gumiabroncs széléig húzódik. Ezáltal a felső lengőkar belső bekötése a rugóstag pereménél nem kerül beljebb, vagyis nem csökkenti a motortér méretét. Ezzel a tulajdonságával az ilyen futóművek a McPherson típusú futóművekkel azonos előnyökkel rendelkeznek, ugyanakkor kedvezőbb a kerékdőlésváltozási és nyomtávváltozási karakterisztikájuk.

A Peugeot 407 típusú személygépkocsi kéttagú, kéttengelyű tengelycsonkos háromszög-trapéz keresztlengőkaros futóműve
5.26. ábra - A Peugeot 407 típusú személygépkocsi kéttagú, kéttengelyű tengelycsonkos háromszög-trapéz keresztlengőkaros futóműve


5.3.4. McPherson típusú futóművek

Az első generációs, úgynevezett koncentrikus McPherson futómű az (5.27. ábra) ábrán látható.

Peugeot első futómű
5.27. ábra - Peugeot első futómű


A McPherson – típusú futóművek fél évszázada a kis és közepes autók egyik leggyakoribb futóműve. A kerék tengelycsonkját alul gömbcsuklós hárompontos keresztirányú felfüggesztés, a tengelycsonk felső részét pedig a teleszkópos lengéscsillapító vezeti meg. A lengéscsillapító akkor tölti be ezt a szerepét, ha a csillapító hengere mereven kapcsolódik a tengelycsonkhoz (pl. két csavarral rögzítve vagy besajtolva) és a csillapító rúdját a támcsapágy révén a felépítményhez rögzítik.

A McPherson – típusú futóművek paraméterei csak részben felelnek meg a korszerű követelményeknek. A kerékdölés változás az első futóműnél a nagyobb csaphátradőléssel és nyomtávváltoztatással valósítható meg, hátul csak nagyobb nyomtávváltoztatás árán. Nagyarányú elterjedésének az oka egyszerű szerkezete, kis helyfoglalása, mely elsősorban az elöl keresztben elhelyezett motorok számára előnyös. A korszerű McPherson futóművek excentrikus kialakításúak, ezeknél az alsó gömbcsukló nem a lengéscsillapító középvonalába esik, ezáltal az elkormányzási tengely terpesztése 15 -18° is lehet, ami az R0 elkormányzási sugár negatív értékét eredményezi. Ez javítja a jármű iránytartását.

Ford Focus C-MAX első futóműve
5.28. ábra - Ford Focus C-MAX első futóműve


A különböző típusú McPherson futóművek elsősorban a tengelycsonk alsó bekötésének szerkezetében térnek el. A tengelycsonk alsó bekötésének a kerékmozgás szabadságfokai közül kettőt kell kényszerként megakadályozni, nevezetesen az x és y tengely irányú elmozdulásokat. Ilyen kényszert lehet szerkezetileg kialakítani hárompontos keresztirányú lengőkarral vagy két lengőrúddal (5.31. ábra) kisebb személyautóknál egy rúddal és a keresztstabilizátor megfelelő csapágyazásával. (5.30. ábra) A keresztirányú lengőkar lehet háromszög alakú (l. Mercedes A), lehet sarló alakú (l. Ford Focus).

Mercedes A (W 169)
5.29. ábra - Mercedes A (W 169)


Suzuki Ignis mellső felfüggesztés
5.30. ábra - Suzuki Ignis mellső felfüggesztés


Mercedes C240 hátsó futómű
5.31. ábra - Mercedes C240 hátsó futómű


5.3.5. Wiessach típusú futóművek

A Weissach típusú futómű a csatolt hosszlengőkaros futómű továbbfejlesztett változata. (5.32. ábra, 5.33. ábra) A tengelycsonk továbbra is mereven kapcsolódik a hosszirányú lengőkarhoz. Ez a kapcsolat kivitelezhető csavarkötéssel vagy hegesztéssel is. Ez a hoszirányú lengőkar megakadályozza a kerék x tengely irányú elmozdulását és megakadályozza a tengelycsonk y tengely körüli elfordulását, vagyis felveszi a fékerő és hajtóerő reakciónyomatékát. A tengelycsonk alsó és felső nyúlványához egy-egy keresztirányú lengőrúd csatlakozik, amelyek belső csuklója a kocsitesthez vagy segédkerethez csatlakozik. A csuklókat kis térfogatú gumiperselyek, szilentblokkok alkotják. Egyes konstrukcióknál az alsó lengőrúdhoz kapcsolódik a hordrugó vagy a rugóstag, ezért erősített kivitelű, általában lemezből sajtolt alkatrész, de alakjától függetlenül kinematikailag rúdnak számít. Ez a rúd megakadályozza a kerék y tengely irányú elmozdulását. A felső, rövidebb keresztrúd az alsó rúddal együttműködve felveszi az x és a z tengely körüli reakciónyomatékokat. Tehát ennél a típusú futóműnél a kerék a felépítményhez viszonyított mozgásában egyetlen szabadságfokkal rendelkezik. Ugyanakkor a keresztrudak hosszának, bekötési szögének megfelelő variálásával elérhető, hogy a tengelycsonk kis tartományban mellékmozgásként az x tengely körül elfordulhat, ami a kerékdőlés változását eredményezi. Tehát ez a futómű önszabályzásra képes, de nem tudja változtatni az összetartás értéket, viszont kedvező a billenési és bólintási centruma és a nyomtávváltozási karakterisztikája. Ilyen futóművel szerelték fel a Golf IV, Audi TT, BMW 3, Mitsubishi, Chrysler középkategóriás személygépkocsikat.

Elsőgenerációs Audi TT Weissach típusú hátsó futóműve
5.32. ábra - Elsőgenerációs Audi TT Weissach típusú hátsó futóműve


Mitsubishi Eclipse (Crysler Laser) Weissach típusú hátsó futóműve
5.33. ábra - Mitsubishi Eclipse (Crysler Laser) Weissach típusú hátsó futóműve


5.3.6. Multilink futóművek

A multilink futóművek elnevezés arra utal, hogy valamely felfüggesztő elemből több van, mint amennyi a kerék mozgásának megfelelő szabadságfokú szabályzásához szükséges. A tengelycsonk egyik nyúlványhoz elegendő egy gömbcsuklóval csatlakoztatni egy felfüggesztő lengőkart, de ha ott két csuklót találunk, akkor a tengelycsonk elfordulásakor a tényleges forgáspont a két csuklóponton kívüli momentán centrum formájában szerkeszthető meg. Az ilyen futómű jogosan kapta az elnevezést: dupla csuklós (DGP: dual gelenk princip) futómű. Ha a felfüggesztő rudakból a szükségesnél több található, akkor többrudas (Mehrlenker, Raumlenker) futóműről beszélünk.

5.3.6.1. Duplacsuklós futóművek

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)

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


BMW 5 integrált szabályzású első futóműve.

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.


BMW 5 duplacsuklós 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).

Mercedes C240 típusú gépkocsi duplacsuklós McPherson futóműve
5.37. ábra - Mercedes C240 típusú gépkocsi duplacsuklós McPherson futóműve


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


Audi DGP futómű
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)

Lancia Thesis DGP futómű
5.40. ábra - Lancia Thesis DGP futómű


5.3.6.2. Többlengőrudas futóművek

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).

Zomotor Ádám féle multilink futómű
5.41. ábra - Zomotor Ádám féle multilink futómű


BMW 5. széria integrált hátsó 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)

Golf V gépkocsi hátsó futóműve
5.43. ábra - Golf V gépkocsi hátsó futóműve


Honda Civic 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)

Ford Focus hátsó futóműve
5.45. ábra - Ford Focus hátsó futóműve