Zawieszenia wielowahaczowe – nie zawsze drogie w eksploatacji i lepsze od prostych rozwiązań

Choć zawieszenie wielowahaczowe wciąż postrzegane jest jako lepsze i nowocześniejsze, nie oznacza to, że zawsze tak jest. Wielowahacz, również w tylnej osi jest niemal tak stary jak motoryzacja, a powszechnie takie rozwiązanie stosują chociażby Japończycy, już od niepamiętnych czasów. W Europie euforię na ten temat wywołał Ford Focus, choć w Hondzie Civic użytkownicy już dawno się do tego przyzwyczaili. Spróbujmy rozwiać kilka mitów i potwierdzić fakty związane z zawieszeniem wielowahaczowym.

Jak sama nazwa wskazuje, zawieszenie wielowahaczowe składa się z wielu wahaczy. By sprecyzować, chodzi o więcej niż jeden wahacz na koło w konstrukcji niezależnej. Zwykle o wielowahaczu mówimy w kontekście osi tylnej, ale w przedniej osi też rozróżniamy omawianą kolumnę MacPhersona i zawieszenie wielowahaczowe, a konkretnie z dwoma lub trzema wahaczach przypadającymi na koło.

Generalnie w tylnej osi też jest tak, że koło pracuje zwykle na dwóch wahaczach, a pozostałe, jeżeli jest ich więcej pełnią funkcję pomocniczą lub są elementem nośnym dla całej konstrukcji.

By wyjaśnić to zagadnienie, trzeba omówić oddzielnie oś przednią i tylną. Zacznijmy od przodu, czyli klasycznej konstrukcji z kolumną resorująco-amortyzującą pracującą na dwóch wahaczach poprzecznych. Jeden z nich trzyma zwrotnicę od spodu oraz amortyzator przy pomocy dodatkowego otworu, drugi umieszczony jest wysoko nad zwrotnicą i połączony z nią łącznikiem – to najpopularniejsza konstrukcja wielowahaczowa przodu.

Bywa również tak, że na górze zamiast jednego wahacza z trzema mocowaniami występują dwa z podwójnymi. Ruch pionowy zawieszenia odbywa się za pośrednictwem wszystkich wahaczy, przy czym dolny zajmuje się głównie pracą zawieszenia, a górny/górne stabilizują całość. To sprawia, że z kolumny amortyzatora zdjęte są pewne obciążenia i skok zawieszenia nie wpływa na jego geometrię w taki sposób jak w przypadku pojedynczego wahacza w kolumnie MacPhersona.

Również skręt kół ma mniejszy wpływ na geometrię przedniej osi, ponieważ nie skręca się cała kolumna amortyzatora. Co jednak najważniejsze, cały układ podtrzymujący koło jest stabilniejszy, sztywniejszy i lepiej izoluje drgania pochodzące od drogi. Amortyzator nie jest już zależny od zwrotnicy, nie obraca się, gdy kierowca skręca i w jego wnętrzu nie są generowane obciążenia. Wszystko wpływa na lepsze odczucia kierowcy, precyzyjniejsze kierowanie i lepszą przyczepność przednich kół.

Nieco inaczej wygląda kwestia tylnej osi. Tu zwykle stosuje się trzy rozwiązania. Pomijając prymitywną oś sztywną, w pełni zależną, mamy dwa rozwiązania półzależne z tzw. belką. Z tym tylko rozróżnieniem, że belki też mają różne konstrukcje. Francuzi stosowali kiedyś belkę z wahaczami pracującymi właściwie niezależnie na drążkach skrętnych, mimo połączenia ich rurą. Tej konstrukcji bliżej do zawieszenia niezależnego niż zależnego.

Natomiast klasyczna belka skrętna (tzw. podatna na skręcanie) to już konstrukcja przypominająca oś sztywną, z tym, że konstrukcja belki przewiduje nieznaczne ugięcie (skręcanie), a cała belka jest zawieszona tak, by mogła pracować wahadłowo. W oby przypadkach belka łącząca oba wahacze tylnych kół powoduje, że pracują one mimo wszystko zależnie względem siebie, a konstrukcja reaguje na bodźce od drogi całością. A zatem zawsze w większym lub mniejszym stopniu ruch jednego koła będzie zależny od drugiego.

Właśnie dlatego zdecydowano się na zastosowanie zawieszenia w pełni niezależnego, co jest również jednoznaczne z zawieszeniem wielowahaczowym, gdzie jedynym elementem łączącym oba koła jest karoseria. Nie stosuje się zawieszenia tylnego koła z jednym wahaczem niezależnym od żadnej belki.

Konstrukcja niezależna w tylnej osi charakteryzuje się wyższą precyzją prowadzenia, lepszą przyczepnością, ale przede wszystkim lepszymi reakcjami na duże wyboje, zwłaszcza poprzeczne nierówności. W takich sytuacjach oś z belką skrętną pracuje dość nieprzewidywalnie, ponieważ belka wykonuje ruchy poprzeczne, a oba koła pojazdu reagują zależnie od siebie.

W zawieszeniu wielowahaczowym każde koło odbiera bodziec od drogi w swoim czasie, zawsze wtedy, gdy trafi na nierówność, a nie również wtedy, gdy to samo spotka drugie koło. Częściowo wyeliminował ten problem drążek Watta, który zapobiega ruchom poprzecznym belki. Jest to konstrukcja przypominająca sztywny most napędowy z drążkiem Panharda. A zatem układ wielowahaczowy jest podobnie jak w przypadku przedniej osi sztywniejszy od belki.

Czy to w ogóle możliwe? Okazuje się, że tak. Zacznijmy od czynnika, o którym mówi się najmniej – skoku koła. Nie mówi się o tym, ponieważ w codziennej eksploatacji nie ma to dużego znaczenia. W obu przypadkach, czy to osi przedniej czy tylnej, skok koła jest zależny nie tylko od długości sprężyny czy amortyzatora, ale też długości wahaczy i maksymalnego kąta ich ruchu.

Generalnie im więcej wahaczy, tym więcej ograniczeń. Długość górnego wahacza przedniej osi zwykle jest niewielka, a to oznacza niewielki skok koła. To samo dotyczy wielowahaczowej, skomplikowanej konstrukcji tylnego zawieszenia. Zwłaszcza, że rozbudowane konstrukcje tworzy się tak, by zajmowały możliwie niewiele miejsca, przez co stosuje się krótkie wahacze.

Oczywiście podczas jazdy po drogach utwardzonych nie ma to większego wpływu w samochodach osobowych, dlatego praktycznie zawsze wielowahacz będzie lepszy od prostszych konstrukcji. Jednak już w rajdach samochodowych na najwyższym poziomie, seryjne konstrukcje wielowahaczowe byłyby niewydajne. W samochodach WRC zawieszenie się upraszcza, pozbywając się górnych wahaczy, montowanych wysoko przy kielichu zawieszenia.

Oczywiście nie ma mowy o klasycznej kolumnie MacPhersona (w specyfikacjach niektórych samochodów WRC można odnaleźć informacje o kolumnie MacPhersona), ale ona, gdyby nie niska odporność na uderzenia, byłaby ideałem. Co ciekawe, to właśnie do idei MacPhersona dąży się przy konstrukcji zawieszeń w samochodach rajdowych WRC, R5 czy S2000.

O belce skrętnej też nie ma mowy, ale na przykład produkcyjna Honda Civic Type R ósmej generacji przyniosła duży postęp w tym kierunku w grupie A i N, właśnie dzięki belce, a nie precyzyjnemu, ale mało wydajnemu zawieszeniu wielowahaczowemu. W samochodach dakarowych zawieszenie też konstruuje się tak, by wahacze górne były poprowadzone możliwie najniżej.

Niska wydajność zawieszenia niezależnego komplikuje już bardziej sprawę producentom samochodów terenowych i uterenowionych. O ile w samochodach osobowych skok kół nie jest aż tak istotny, to już w autach typu SUV ma duży wpływ na możliwości terenowe, nawet jeżeli mowa o lekkich bezdrożach czy drogach wytyczonych tylko kołami traktora.

W takich warunkach zawieszenie niezależnie wykazuje się oczywiście ogromną precyzją i stabilnością, ale gdy kończy się skok, kończy się również przyczepność. Gdy na bezdrożach dojdzie do takiej sytuacji, kończy się jazda. Oczywiście w autach uterenowionych zawieszenie oparte o kolumnę ]MacPhersona i układ wielowahaczowy i tak pozostaje złotym środkiem. Jednak w typowych terenówkach nie ma nic lepszego od dwóch sztywnych mostów i w pełni zależnych zawieszeń obu osi.

Są jednak inne powody niestosowania zawieszeń niezależnych w samochodach produkcyjnych. Przede wszystkim cena i koszty eksploatacji. Doskonałym przykładem jest Volkswagen Passat. W modelu B5 zastosowano zawieszenie niezależne, które okazało się drogie w serwisowaniu i niezbyt trwałe. O ile Audi może sobie pozwolić na taki efekt, to klienci Volkswagenów oczekują jednak czegoś innego, niezależnie od modelu i jego ceny. Dlatego też w Passacie B6 zdecydowano się na prostsze rozwiązanie przedniej osi z klasycznym MacPhersonem.

Innym czynnikiem jest miejsce w samochodzie i masa kontrukcji. Samochody stają się coraz lżejsze by sprostać wymaganiom odnośnie zużycia paliwa, a to wręcz zmusza konstruktorów do oszczędności w liczbie części. Kolumna MacPhersona jest pod tym względem ideałem. By zmniejszyć masę zawieszenia wielowahaczowego stosuje się materiały lekkie, takie jak aluminium, a to z kolei pociąga za sobą wyższe koszty.

Natomiast w tylnej osi stosuje się belki skrętne również z powodu przestrzeni bagażowej. Układ kilku wahaczy potrzebuje punktów mocowania i przestrzeni w nadwoziu. Belka skrętna ląduje w całości pod autem. Dlatego też Honda zdecydowała się na takie rozwiązanie po wyprodukowaniu siedmiu generacji Civica z osią niezależną. Dziś ten model imponuje wręcz pojemnością bagażnika i funkcjonalnością.

To co często interesuje użytkowników, niekoniecznie obchodzi konstruktorów. Przykładem może być trwałość i koszt eksploatacji. Tu generalizując, zawieszenie wielowahaczowe wykazuje pewne słabości. Głównie z powodu liczby elementów – zasada im więcej jest, tym więcej może się zepsuć, w wielowahaczu sprawdza się doskonale.

Przykładem mogą być pierwsze konstrukcje starszych fordów focusów czy opli vectra, gdzie w tylnej osi trzeba stosunkowo często coś wymienić. W porównaniu z belką skrętną, która jest niemal bezobsługowa, oś wielowahaczowa wymaga stałej opieki. Zwłaszcza, że od jednego wahacza może zależeć praca pozostałych, co jeszcze bardziej komplikuje sprawę.

Użytkownicy zawsze dążą do zmniejszenia kosztów eksploatacji i obsługi, ale technologia naprawy w niektórych modelach zakłada wymianę kilku wahaczy w komplecie. Oznacza to, że z powodu jednego zużytego wahacza, trzeba wymienić kilka innych, czyli również elementy sprawne. Powód jest prosty. Zużyty wahacz przyspiesza zużycie pozostałych, sprawnych. Gdy go wymienimy, wtedy pozostałe, nieco bardziej zużyte powodują szybsze zużycie nowego, a więc nowy zużywa się szybciej, itd. Wszystko zgodnie z zasadą najsłabszego ogniwa.

Sprawę pogarsza stosowanie tanich i niezbyt trwałych zamienników. Zużywające się szybciej elementy również będą miały wpływ na pozostałe, lepszej jakości lub oryginalne. Warto zatem przy zawieszeniach robić kompleksowe naprawy i stosować dobrej klasy części. Oczywiście nie zachęcamy do wymiany kompletu wahaczy w każdym samochodzie, ale warto pamiętać, że mechanik liczy dwa razy za montaż i demontaż. Lepiej zapłacić raz.

Nie jest jednak prawdą, że zawieszenie wielowahaczowe jest zawsze mniej trwałe od MacPhersona czy belki. Niekiedy belki nie wytrzymują tak dużych przebiegów jak wielowahaczowe osie japońskich i niemieckich samochodów. Tymczasem nie każdy MacPherson jest tani w eksploatacji, jeżeli często się go naprawia, co dotyczy niektórych aut włoskich i francuskich.

Jedną z największych różnic między zawieszeniem niezależnym a belką w tylnej osi jest możliwość ustawienia geometrii tego pierwszego. Najczęściej dotyczy to zbieżności, rzadziej kąta pochylenia tylnych kół. Warto o tym pamiętać z dwóch powodów. Po pierwsze, zawieszenie z dużymi luzami może nagle przyjąć inną geometrię niż zakładana przez producenta, co powoduje nieprzewidywalne zachowanie samochodu.

Po drugie, podczas regulacji geometrii przedniej osi, zawsze należy sprawdzić i ewentualnie skorygować również tylną. To samo dotyczy również wszelkich napraw przy tylnym zawieszeniu. Często również bywa tak, że tylna oś wymaga okresowej kontroli geometrii, ponieważ od samej jazdy parametry kątów i zbieżności mogą się zmieniać.

Niegdyś zawieszenia wielowahaczowe było zarezerwowane wyłącznie dla pojazdów klasy wyższej – dziś spotyka się je nawet w autach kompaktowych. Idea konstrukcyjna jest bardzo prosta – całkowicie niezależne zawieszenie kół danej osi. Efekt ten uzyskano przez zastosowanie w zawieszeniu zestawu wahaczy poprzecznych, wzdłużnych i skośnych. Rozwiązanie takie komplikuje budowę zawieszenia i zwiększa koszty serwisu, ale zapewnia lepszy komfort jazdy oraz podnosi precyzję prowadzenia. Najbardziej newralgicznymi punktami zawieszenia wielowahaczowego są sworznie i tuleje, które łączą wahacze miedzy sobą i z ramą poprzeczną zawieszenia. W większości rozwiązań konstrukcyjnych nie ma potrzeby wymiany całych wahaczy – można wymienić same tuleje i sworznie.

Mechanik demontuje wtedy dany element zawieszenia, wybija starą tuleję i montuje przy pomocy prasy hydraulicznej nową. Często zdarza się, że cena kompletu tulei danego wahacza jest zbliżona do ceny zakupu nowego wahacza renomowanej firmy. W zawieszeniu wielowahaczowym na skutek zużycia zaczynają pojawiać się luzy, które objawiają się hałasem przy pokonywaniu nierówności (charakterystyczne stuki) oraz niepewnym prowadzeniem (skłonność do zarzucania tyłem, myszkowania na drodze etc.). Po ingerencji w układ zawieszenia zawsze warto wykonać pomiar geometrii kół i dokonać ewentualnej regulacji. Ignorowanie objawów uszkodzenia tulei i sworzni wahaczy zawsze kończy się degradacją innych elementów zawieszenia. Ponadto jazda samochodem nawet z drobnymi usterkami zawieszenia może okazać się bardzo niebezpieczna. Oferta sklepu iparts.pl jeżeli chodzi o tego typu asortyment jest niezwykle bogata – polecamy produkty firm: Febi Bilstein, Lemforder, RTS, Delphi, SWAG, Ruville, TRW, Oryginal Imperium, Moog, Blue Print, SIDEM, NK. Ciekawostką są elementy zawieszenia firmy MEYLE z linii HD – to zaprojektowane całkowicie od nowa, wzmocnione zamienniki, które dedykowane są do pojazdów słynących z niskiej trwałości podzespołów zawieszenia.