Czy bać się sztywnej osi?

Przeciętnemu miłośnikowi motoryzacji pojęcie sztywna oś kojarzy się źle – najprostszy, najtańszy rodzaj zawieszenia, znany chociażby z Poloneza, który nie zapewnia ani dobrego trzymania się drogi ani komfortu, używany w pickupach ze względu na idiotoodporność. Nie jest to pełny obraz, bo odmian zawieszenia wykorzystującego sztywną oś jest cała masa, może ono być wykorzystane zarówno przy przednim napędzie (SAAB, Audi) jak i tylnym (Opel, FIAT, Volvo) nawet w samochodach znanych z dobrego prowadzenia (Alfa Romeo, Caterham).

Patrząc od tyłu geometria zawieszenia ze sztywną osią ma tą zaletę, że niezależnie od obciążenia czy przechyłu karoserii oś koła jest zawsze równoległa do płaszczyzny jezdni – tego nie zapewniają nawet układy wykorzystujące podwójne wahacze poprzeczne. Oczywistą wadą jest bezpośrednie połączenie obu kół co powoduje zmiany pochylenia obu kół po najechaniu jednym z nich na nierówność, co zmniejsza przyczepność. Nawet w samochodach wykorzystujących wleczone wahacze sprzężone z belką skrętną po najechaniu na nierówność na łuku można wyczuć skok całego tyłu w bok.

Dla odmiany układy niezależne powodują, że z ruchem zawieszenia zmieniają się kąty pochylenia kół. Oś koła zostanie równoległa do płaszczyzny jezdni tylko w określonych warunkach (obciążenie lub kąt przechyłu), jednak zmiany kątów pochylenia przy najechaniu na nierówność będą mniejsze. Utrzymanie optymalnego kąta pochylenia koła jest tym ważniejsze im opona jest szersza i niższa.

W przypadku zawieszeń wielowahaczowych to co jest zaletą na zakręcie staje się wadą przy przewożeniu bagaży – poza zmianą kątów pochylenia ze skokiem zawieszenia dochodzi do skrętu kół (dobicie powoduje wzrost zbieżności) zmniejszającego nadsterowność. W przypadku sztywnej osi również możemy uzyskać odpowiedni efekt skręcając całą oś w kierunku zakrętu, do czego będzie dochodzić tylko przy przechyle karoserii. Rozwiązania wielowahaczowe pozwalają wykorzystać w tym celu również podatność elementów zawieszenia (np. tulei gumowych).

Wadą zawieszenia ze sztywną osią jest większa niż w układach niezależnych masa nieresorowana – pogarsza ona komfort oraz prowadzenie samochodu na nierównych nawierzchniach.

Koszt produkcji rozwiązania ze sztywną osią wcale nie musi być dużo niższy niż zawieszenia niezależnego – w celu zapewnienia odpowiedniego prowadzenia osi w przestrzeni stosuje różne kombinacje drążków wzdłużnych i poprzecznych. Natomiast koszt (czas) zaprojektowania dobrego zawieszenia wielowahaczowego jest dużo wyższy niż dobrego zawieszenia ze sztywną osią. Dla zainteresowanych odsyłam na stronę ze schematami różnych rozwiązań.

Jak sztywna oś wypadała na tle niezależnej konkurencji? W przypadku różnych modeli Alfy Romeo z tylnym napędem (np: 75, 90) narzekano raczej na przednie zawieszenie (silna podsterowność), SAAB 9000 prowadził się podobno lepiej niż FIAT Croma / Lancia Thema / Alfa Romeo 164. W przypadku Forda Mustanga znana jest tendencja do efektownego przejeżdżania zakrętów bokiem, a Caterham 7 jest powszechnie uważany za jeden z najlepiej prowadzących się lekkich samochodów sportowych.

Na jednym z forów o przeróżnych replikach 7, w dyskusji na temat różnych rodzajów tylnego zawieszenia (przy poziomie wiedzy technicznej i zapleczu warsztatowym umożliwiającym dużo więcej niż wspawanie tyłu od Sierry czy E36) stwierdzono, że do takiej zabawki sztywna oś jest lepszym wyborem – takie rozwiązanie zapewnia co najmniej przyzwoite prowadzenie przy niewielkiej szansie popełnienia poważnych błędów konstrukcyjnych, układy niezależne zaś wymagają bardzo dużo czasu na projekt a ewentualny błąd może mieć katastrofalne skutki.