Ovjesi su stari gotovo koliko i kota?, a neke vrste automobilskih ovjesa razvijene su prvo za ko?ije i vagone. Ovjes automobila je sklop koji omogu?uje relativno nezavisno pomicanje kota?a vozila i šasije vozila. To odvajanje gibanja omogu?uje amortizaciju neravnina ceste, tj. zadržavanje kontakta vozila s cestom. Ovjes na sebe preuzima sile koje djeluju na kota?e i pretvara ih u elasti?ne deformacije opruga, hidrauli?ki rad amortizera (na koncu u trenje, tj. toplinu), negdje se koriste i protuutezi koji prigušuju vibracije (npr. neki Citroëni 2CV), a neki F1 sustavi koriste i male zamašnjake (J-damper ili inerter).
No, i ostatak konstrukcije ovjesa mora osiguravati održavanje željene geometrije kota?a. Osim same konstrukcije i geometrije komponenti, u prora?un ponašanja ovjesa ulazi sve od izbora materijala do temperature plina kojim je ispunjena guma/pneumatik na kota?u. Cilj razvoja ovjesa je osigurati najpovoljnija svojstva za zamišljenu namjenu, a budu?i da sve ovisi o specijalizaciji, ciljanom cjenovnom razredu, cijeni razvoja, cijeni održavanja itd., rezultati na svakodnevni cestovnim automobilima obi?no su kompromis izme?u svih tih faktora. Usporedimo zato naj?eš?e tipove ovjesa na naj?eš?im tipovima automobila na cestama danas: putni?ki automobili s prednjim pogonom.
MacPhersonova opružna noga
Ugradnja ovog tipa ovjesa po?ela je krajem 1940-ih, temeljena na ranijim dizajnima. U?estalost mu je rasla s razvojem postrantih automobila s prednjim pogonom i samonose?im karoserijama; MacPhersonov ovjes se uglavnom ugra?uje kao prednji ovjes jer je relativno kompaktan i pogodan za uparivanje s upravlja?kim mehanizmom. Temelji se na vilici koja zadaje lokaciju kota?a po uzdužnim i bo?nim osima, nad kojom stoje amortizer i spiralna opruga. Relativno je jednostavan i jeftin za proizvodnju, ostavlja više mjesta pod karoserijom za projektiranje deformabilnih zona šasije i ima malo pokretnih dijelova i selena, ali osjetljiv na nepovoljnu promjenu geometrije kota?a (pozicije kota?a u odnosu na podlogu, tj. cestu) pri prelasku preko neravnina na cesti i pri skretanju.
Efekt povla?enja automobila na jednu stranu pri ja?em ubrzavanju (eng. torque steer) javlja se kod ja?ih modela s prednjim pogonom s ovim tipom ovjesa, ali to je vezano i uz poluosovine nejednakih duljina. Neki automobili visokih dinami?kih svojstava koriste varijante MacPherson ovjesa, npr. Porsche 911 od otprilike po?etka 1990-ih. I na putni?ke automobile se ugra?uju razni prilago?eni tipovi tog ovjesa; npr. Opel, Ford i Honda imaju svoje verzije koje dodatnim zglobovima razdvajaju komponente hoda po osima i artikulaciju potrebnu za skretanje. Tako su umanjena negativna dinami?ka svojstva, ali uz dodatnu masu.
Dvostruka popre?na ramena
Tzv. duple vilice su se na automobilima po?ele koristiti od 1930ih. Na ovom su tipu ovjesa rad trokutastih vilica (popre?nih ramena) i rad spiralne opruge s amortizerom uglavnom odvojeni. Gibanje gornje i donje vilice omogu?uje preciznu kinemati?ku kontrolu hoda kota?a montiranog negdje na vertikalnoj osi izme?u vilica. Kod trka?ih automobila pri kojima gepek ili prostranost kabine nije bitna, amortizeri se s ovom konfiguracijom mogu preseliti unutar karoserije; tako se snižava neovješena masa, ostvaruje niži profil karoserije i locira masa bliže centru i dnu vozila. Kota? na ovom ovjesu bolje prati cestu, i geometrija mu se manje mijenja zbog izbo?ina, rupa i skretanja, a time se i gume pravilnije troše (tj. rub gume).
Zbog kompleksnosti mogu biti skuplji za održavanje (npr. poznati su loši seleni na ina?e izvrsnom ovjesu Alfe 156), a budu?i da zauzimaju mjesta pod haubom, neki modeli koji su ih koristili u novijim generacijama koriste MacPhersonov ovjes (npr. Honda Civic od 7. generacije). Danas se uglavnom ugra?uju kao prednji ovjes.
Torzijska i polukruta osovina
Ovi ovjesi uglavnom se ugra?uju na manje i jeftinije aute jer su relativno jednostavni i ne zahtjevaju puno prostora kao npr. multilink. Danas se uglavnom ugra?uju kao stražnji ovjesi i time se osloba?a više prostora za gepek. Kao i kod drugih vrsta ovjesa, i torzijskih postoji više ?esto korištenih varijanti, ali temelje se na elasti?nosti uzdužnog savijanja šipke. Torzijska šipka je jednim krajem fiksirana na šasiju, a na drugom se nalazi sklop koji nosi kota?; vertikalnim hodom kota?a šipka se svija po svojoj uzdužnoj osi.
Polukruta osovina je varijanta takvog ovjesa koji koristi torzijsku šipku po popre?noj osi automobila, i ruke ili vilice po uzdužnoj osi automobila prema kota?ima, koji su obi?no još ovješeni i spiralnim oprugama. Mana ve?ine polukrutih osovina u odnosu na ostale ovdje navedene ovjese je što to nisu potpuno neovisni ovjesi: ponašanje jednog kota?a utje?e na ponašanje drugog, npr. prelazak lijevog kota?a preko neravnine i mijenjanje geometrije (npr. nagiba) kota?a, preko ovjesa djeluje na kompresiju ovjesa i mijenjanje geometrije desnog kota?a. Ta se povezanost, ovisno o varijanti ovjesa, može odvijati u ve?oj ili manjoj mjeri, ili samo po specifi?nom osima (smjerovima kretanja kota?a).
Multilink
Na cestovnim automobilima se koristi od 1960-ih, a danas se uglavnom ugra?uje kao stražnji ovjes. Po geometriji je sli?an dvostrukim popre?nim ramenima, ali koristi više spona, od ?ega dolazi i ime. Kompleksniji je, ali te su spone artikulirane i omogu?uju i udobnu vožnju i dobru kontrolu kota?a kroz hod ovjesa, uzdužne sile (akceleracija i deceleracija) i bo?ne sile (npr. naginjanje pri skretanju).
Sli?no nudi i ovjes s dvostrukim popre?nim ramenima, ali multilink je lakše uštimavati os po os (ili ravninu po ravninu, a treba imati na umu da se kota? giba u prostoru po sve tri osi), s tim da je za to potrebna kompleksni prora?un sila ovisnih o optere?enju, geometriji, elasti?nim svojstvima materijala itd. Neke varijacije ovjesa s dvostrukim popre?nim ramenima specifi?ne geometrije i s dodatnim sponama možemo smatrati i multilink ovjesima.
Hidropneumatski ovjes
Citroën je na modelima DS (1955. – 1975.) i SM (1970. – 1975.) popularizirao hidropneumatski ovjes. Negdje se javlja izraz oleopneumatski budu?i da se u njima koristi ulje, ali hidropneumatski nije neto?an izraz jer se hidraulika odnosi na teku?ine uop?e, ne samo na vodu. Kod oba ta automobila primjenjene su inovativne tehnike proizvodnje i materijali (npr. stakloplastika za krov u DSu ili uglji?nim vlaknima oja?ana plastika za jedan tip felgi na SMu), i oba koriste hidropneumatski ovjes (sferi?ne komore s uljem i stla?enim plinom).
Hidraulika u tim modelima upravlja i drugim sustavima: zakretanjem i niveliranjem prednjih farova, distribucijom ko?ne sile po osovinama, automatiziranog mjenja?a (DS) i varijabilnog servo volana (SM). SM koristi Maseratijev V6 motor (90°), brisa?e koji mjere struju potrebnu za pokretanje elektromotora i sukladno tome prilago?uju interval, i disk ko?nice (prednji diskovi montirani na poluosovinama; isto rješenje koristi i DS, ali uz stražnje bubanj ko?nice). Sportske cestovne primjene su rje?e (npr. MG F), ali postoje; McLaren 12C ne koristi fizi?ke spojnice lijeve i desne strane ovjesa (anti-roll bar) nego hidraulikom nezavisno poja?ava tvrdo?u amortizacije pri pojedinom kota?u kako bi kontrolirao naginjanje šasije po popre?noj i uzdužnoj osi.
Prilagodljivi aktivni ovjes
Za cestovne automobile prvi aktivni ovjes ponudila je Toyota godine 1989. Aktivni ovjes prilago?ava svoje ponašanje (npr. tvrdo?u) sukladno površini po kojoj se vozilo kre?e. Takav prilagodljivi ovjes danas nudi nekoliko proizvo?a?a, a vjerojatno ?e se u razvoj takvih sustava uklju?iti više tvrtki koje su uklju?ene u IT stranu razvoja (autonomnih) automobila. Npr., Mercedes i Maybach modeli koriste varijantu sustava koja skuplja podatke o cestovnoj površini ispred automobila (npr. GPS podaci o strminama i zavojima, ili pak laseri i kamere za detektiranje nepravilnosti poput rupa ili kvrgi) i sukladno tome regulira tvrdo?u ovjesa, a i bo?no naginjanje automobila u zavoju (poput nagibnog vlaka).
Aktivni ovjesi su u raznim varijantama bili u ponudi u automobilima sigurno od 1950-ih, ali jedan od zanimljivijih nije prešao u serijsku proizvodnju (makar se se ponovo javio interes): Boseov sustav koristi elektromagnetske aktuatore/motore umjesto amortizera i opruga, a prototipi su instalirani i testirani u Lexusima. Ovjes je odli?no kontrolirao bo?no zanošenje karoserije i stabilizirao automobil pri vožnji neravnom površinom. Funkcionira na principu sli?nom poništavanju valova, upravljaju?i vertikalnim gibanjem kota?a (stvaranje protufaze i destruktivne interferencije/anihilacije valova).
Prilago?avanje visine i samoizravnavaju?i ovjes
Neki automobili koriste ovjes koji po želji voza?a, ili pak automatski prilago?uje visinu vozila od tla (mehani?kim sponama, hidropneumatikom, ra?unalnim nadzorom). Za vožnju izvan asfalta automobil se može podi?i od tla kako bi se smanjila šansa da se elementi podnice oštete, a pri brzinama za autoput se može spustiti kako bi se pove?ala stabilnost i smanjio otpor zraka.
Takvi ovjesi mogu se i izravnavati sukladno optere?enju vozila, npr. ako je gepek natovaren, stražnji ovjes se podigne kako se nos automobila ne bi propinjao i tako narušio ugo?enost prednjeg ovjesa, smanjio kontakt prednjih kota?a s cestom i efikasnost ko?enja. U gibanje ovjesa se ura?unavaju i kontrola propinjanja i sjedanja pri ubrzavanju i ko?enju (anti-dive i anti-squat geometrija).
Zra?ni ovjes
Brojni luksuzni automobili koriste zra?ni ovjes, pri ?emu kompresor i sustav ventila reguliraju koli?inu zraka u zra?nim jastucima koji mijenjaju klasi?ne amortizere. No, ?eš?e se koriste za teža teretna i putni?ka vozila poput vlakova i autobusa. Specifi?ni “psssss” zvuk koji kamioni nekad ispuste dolazi od rasteretnih ventila pri niveliranju zra?nog ovjesa.
Elektromagnetski kontrolirani ovjes
Amortizer služi prigušenju oscilacija opruge, a obi?no su ispunjeni uljem i/ili plinom. Sustavi ovjesa s elektromagnetskim amortizerima koriste elektromagnetsko-reološki princip rada, a za primjer možemo uzeti sustav korišten i u Audiju TT.
Elektromagnetski kontrolirani amortizer je ispunjen uljem koje sadrži sitne ?estice željeza (promjera 3-10 mikrometara, sitnije od prosje?ne kapljice vode koja tvori maglu). U cilindru amortizera je kanal s integriranom zavojnicom. Kada se kroz zavojnicu pusti elektri?na struja, stvara se magnetsko polje duž kojega se orijentiraju spomenute željezne ?estice i tako usporavaju, tj. otežavaju prolazak ulja kroz kanal, a efekt je skra?ivanje hoda i pove?anje tvrdo?e amortizacije.
Materijali za ovjes
Honda NSX (predstavljena 1989., prodavana 1990. – 2005.) je automobil s aluminijskim panelima i strukturnim elementima. VTEC V6 motor bio je montiran u sredini, kabina je bila oblikovana i smještena po uzoru na lova?ke avione, a korišteni su i kovani dijelovi upravlja?kog sustava, što je uz fino uštimani ovjes (dvostruka popre?na ramena) donijelo odli?nu upravljivost. Aluminij je korišten i za komponente ovjesa, što zna?ajno smanjuje neovješenu masu.
Snižavanje mase neovješenih komponenti, tj. dijelova automobila koji nisu amortizirani ovjesom/koji nisu iznad ovjesa (npr. kota?i) poboljšava dinami?ka svojstva automobila jer imaju manju inerciju i lakše je kontrolirati pra?enje ceste, tj. lakše je umanjiti poskakivanje kota?a zbog neravnina ceste.
Kako poboljšati ovjes na svom automobilu
Na automobilima o kakvima je ovdje rije?, suvremeni B, C i D segment (uklju?uju?i i crossovere temeljene na platformama tih klasa), obi?no se ne mijenja tip ovjesa nego se mijenjaju spiralne opruge i amortizeri. Mogu?e je dati izraditi oprugu, ali nešto je sigurnija kupovina tvorni?kih predvi?enih za ja?i tip istog modela automobila, ili pak kupovina od provjerenog proizvo?a?a zamjenskih i specijaliziranih dijelova; svojstva poput tvrdo?e i visine bi kod njih trebala biti dobro prora?unata.
Mogu se ugraditi i tzv. gevinde (naziv dolazi od mogu?nosti štimanja visine sklopa amortizera i opruge preko navoja kojim se sklop produži ili skrati). Takve zamjenske, a i neke tvorni?ki ugra?ene spiralne opruge su pri vrhu guš?e pa se tako ura?unava i nelinearno pove?anje sile potrebne za kompresiju opruge pod optere?enjem; to je svojstvo teže osigurati kod torzijske opruge, a spiralna je za cestovne automobile naj?eš?e povoljnija u svakom pogledu od lisnate.
Ne smiju se birati niti preniske opruge ili postavke oprugi, jer se mijenja geometrija kota?a, tj. dobiva se izraženi nagib zbog kojega se smanjuje kontaktna površina gume na asfaltu, što je izraženije na MacPherson ovjesu nego na dvostrukim popre?nim ramenima. S biranjem tvr?ih postavki može se o?ekivati direktnije upravljanje, predvidivi transfer težine pri naginjanjima zbog skretanja ili ko?enja, ?ak i mrvicu brže vrijeme ubrzanjavanja (npr. 0-100 km/h, jer se manje energije potroši na hod ovjesa).
?esto se ?uje upozorenje da zbog više vibracija prenesenih na ostatak automobila, tvr?i ovjes brže uništava ostale vezane komponente, što nije u potpunosti neto?no, ali se odnosi na specifi?ne slu?ajeve i uvjete korištenja. Ako su druge komponente automobila (poput guma, felgi, selena, muldi…) kvalitetne, u dobrom stanju, pravilno održavane, i ako se ne vozi pod ekstremnim optere?enjima (npr. utrka ili po lošem terenu), ugradnja umjereno tvr?eg ovjesa ne bi trebala primjetno skratiti trajnost automobila.
Uz navedeno, mogu se mijenjati i seleni, elasti?ni blokovi koji dolaze izme?u metalnih dijelova karoserije i ovjesa. Mogu?e je i da ?e automobil biti bu?niji s tvr?im ovjesom jer se tako više vibracija prenosi na karoseriju i kabinu. No, treba se informirati prije odabira jer o postavkama ovjesa ovisi i geometrija skretanja, a neki automobili imaju prora?unatu deformaciju tvorni?ki ugra?enog selenskog bloka kako bi osigurali zakretanje stražnjih kota?a u odre?enim uvjetima.
Uop?e, automobili su sve više tvorni?ki ugo?eni kao cjeline, bez obzira radi li se o sportskim postavkama ili postavkama za udobnost: ciljanje potroša?ke publike nekad prevagne nad ?istim inženjerstvom pa se može dogoditi da se treba mijenjati pola auta da bi nove postavke dobile smisao: tako ugradnja gevindi možda mora biti pra?ena remapiranjem sustava upravljanja motorom, osjetljivosti elektroni?kog servo volana, izmjenom selena, felgi, guma…
