Projekt sprężyna

Autor: Karol Leszczyński


Na początek trochę o genezie projektu. W 2007 roku byłem Samurajem w Rumunii (fot2), po wyjeździe wniosek był niestety taki, ze na dalsze podróże auto już nie bardzo się nadaje. Raz, że nadwozie było już mocno sfatygowane, dwa że blokada, przełożenia, duże jak na Samiego koła, lift powodowały uciążliwości w jedzie na dystansie wielu set kilometrów. Decyzja była taka, żeby zrobić z niego upalacza, a na dalsze wycieczki kupić inne auto. Zastanowiłem się jakie są największe wady Samuraja i wyszło mi ze na pewno resory (zastąpić sprężynka), zbyt mały rozstaw osi (wydłużyć o ok. 200mm), również słabe mosty (zrobić nowe na grubszych rurach, zastosować wzmocnione półosie), brak wspomagania (przekładnia Opel Omega), małe nadkola (ABS-owe nadkola od ciężarówki). Postanowiłem poprawić fabrykę we wszystkich tych aspektach. Akurat trafiło się tak, że miałem gdzie auto rozbebeszyć i pracować nad nim w komfortowych warunkach, w związku z tym zabrałem się do roboty kompleksowo i z dużym zapałem.

1. Nadwozie
Na początek odciąłem tylna część nadwozia. Nie każdemu się podoba koncepcja obrzyna, ale ja akurat nie mam uprzedzeń. Po odcięciu ukazał się ogrom korozji (fot3), decyzja była szybka – resztka nadwozia jedzie do blacharza. Gródź silnikowa oraz pół kabiny były na tyle lekkie, że samemu udało mi się wpakować je na przyczepę. Blacharz dostał instrukcje, co i jak, również wykazał się inwencją twórczą i po miesiącu miałem obrzyna zakończonego ładną tylną ścianką. Przy okazji buda została gruntownie naprawiona i zakonserwowana. Mimo tak znacznych ingerencji zarówno pałąk jak i drzwi nadal pasują, cale szczęście blacharz był na tyle rozumny, że zbudował sobie szkielet, który trzymał wymiary podczas prac.

2. Rama
Po oczyszczeniu przedpola mogłem zacząć ustawiać ramę i przymierzać się do zawieszenia. Oczywiście mając gola ramę, nie mogłem odpuścić czyszczenia i malowania. Nie posiadam niestety piaskarki wiec czyściłem szczota druciana i szlifierka. Nie było to bardzo rozwijające zajęcie, ale efekt był miły dla oka – rama bez rdzy (przynajmniej na zewnątrz ;-) ). Przy okazji pojawiły się nowe belki poprzeczne i „chytre” zakończenie podłużnic pod zderzak. Również pojawiło się mocowanie nowej przekładni kierowniczej. Rama Samuraja niestety rozszerza się ku tyłowi, a gniazda sprężyn początkowo miały być na zewnątrz ramy. W tym celu zwęziłem ramę o 50-60mm mierzone na końcu, co okazało się jednak niewystarczające i ostatecznie poszedłem na kompromis, tj. zrobiłem gniazda i wspawałem je w wycięcia w ramie (fot4). Tak zmodyfikowana i oczyszczoną ramę pomalowałem podkładem epoksydowym  . Następnie całość przeleciałem kilkoma warstwami chlorokauczuku.

3. Tylne Zawieszenie
O ile przednie zawieszenie postanowiłem wzorować na tym co ma daniels, czyli dwa radiusy z LR-a i panhard. O tyle tylne to projekt autorski, 4-link na łożyskach sferycznych FK (uniball). Posiłkowałem się amerykańską stroną: http://www.4wheeloffroad.com/techarticles/suspension/131_0307_four_link_suspension_part_2/index.html i starałem się tak wszystko ustawić żeby było zgodnie z ich zaleceniami. Generalnie jest z tym sporo zachodu, bo chociażby trzeba przewidzieć ile się ugnie zawieszenie (są kalkulatory do sprężyn śrubowych w sieci). Jeśli chodzi o sprężyny to założyłem, że dobre i tanie są ze Skody Felicii kombi tylne. Niektórzy odradzali mówiąc, że są za miękkie, ale moje auto miałem zamiar odchudzić radykalnie, wiec stwierdziłem, że będą odpowiednie.

Przeguby przywiozłem z USA, tam nie są to jakieś specjalnie drogie rzeczy, za komplet zapłaciłem ok. 160$ (8szt). Dolne są na gwint M20, a górne M16. Wytrzymują po 2-3 tony statycznie, podobno nie znoszą błocka, więc ubrałem je w gumowe kapturki i napchałem do środka smaru.

Rurki górne i dolne są bezszwowe precyzyjne ze stali R350 lub R400, ścianki z tego co pamiętam 3mm. Powiem szczerze - nie przeprowadzałem skomplikowanych obliczeń. Założyłem jedynie, że rurka ma się urwać jako ostatnia, tj. najpierw powinien polec przegub. Początkowo myślałem żeby dobrać cos równie mocnego jak przedni radius LR-a, ale rura musiałaby być monstrualna.

Kiedy wiedziałem jak będą wyglądały mocowania, zamówiłem blaszki w firmie Wektor w Głoskowie. To na prawdę bardzo przyspiesza robotę, jak ma się w ręku komplet blaszek, później już tylko przyjemność wspawywania.

Amortyzatory wykorzystałem te, które miałem jeszcze przy resoraku - Bilstein 5150. Chciałem zostawić sporo miejsca w nadkolach, w związku z tym amory trafiły pomiędzy podłużnice ramy i zostały przyczepione do rurki w kształcie litery „U”. Zabiera to cenne miejsce na pace, ale z drugiej strony amory są lepiej chronione i można uzyskać lepszy wykrzyż, a 4-link aż kusi żeby wykorzystać jego możliwości:)

Później już tylko mocowania na moście i można było całość zawieszenia złożyć do kupy. Efekt był niezły, zawieszenie prezentowało się schludnie (fot5, fot6, fot7 & fot8), wykrzyż był ogromny, most nie przesuwał się zbytnio przód-tył przy ruchu góra-dół. Luzów bocznych praktycznie zero (w końcu wszystko jeszcze nowe).

4. Tylny Most
Poświecę mu oddzielny rozdział, gdyż uważam go za spory „bajer”, chyba że się rozleci, ale nawet jeśli tak się stanie to się poprawi i będzie atomowy. Koncepcja nie jest nowa, Spidertrax to robił, u nas też słyszałem o udanych projektach, mianowicie odciążone półośki. Postanowiłem wykorzystać przednie piasty, zaciski, tarcze.... Tym sposobem mam pełną kompatybilność przód-tył, oczywiście poza półośkami.

O zaletach odciążonych półosiek napisze krótko. Po pierwsze półoś przenosi tylko obciążenia skrętne, nie przenosi zginania jak choćby fabryczne rozwiązanie Suzuki. Daje to mniejsze naprężenia i dłuższe życie półosi. Poza tym nawet, jeśli półoś nam pęknie to można kontynuować jazdę, bo koło zostaje na swoim miejscu. Do tego dochodzi znacznie większa odporność na wodę i błoto. Seryjne łożysko tylnej półośki jest właściwie zupełnie odsłonięte, a w przedniej piaście jest uszczelniacz i dodatkowo zastępując sprzęgiełko zabierakiem można uszczelnić całość idealnie. Do tego dochodzi jeszcze to, że zastępujemy jedno rachityczne łożysko kulkowe dwoma nieco solidniejszymi stożkowymi.

Teoria jest prosta, ale jak to wykonać. Po pierwsze trzeba zrobić adapter który pozwoli połączyć flanszę tylnego mostu z ośką przedniej piasty. Musi to być element solidny i zrobiony dość precyzyjnie. Ja wykonałem je z blachy o grubości 20mm (fot9 – widać wstępną ich wersję jeszcze prostokątne, później ładnie zatoczone). W środek wpakowałem uszczelniacz pod przewidywanej średnicy półośkę. Jeśli chodzi o samą obudowę mostu i piastę to w zasadzie tyle!

Pozostaje sprawa najtrudniejsza, czyli półoś. Ponieważ projekt traktowałem dość poważnie postanowiłem wykonać je jak najlepiej przy dostępnej technologii. Oczywiście, nie mogłem sobie pozwolić na obróbkę plastyczną wielowypustów, są one cięte frezem. Nie robiłem też powierzchniowej obróbki cieplnej, ale zrobienie jej porządnie wymagałoby wielu testów i kosztów idących w tysiące. Dobrałem materiał najlepszy z dostępnych u nas w kraju – odpowiednik AISI4340, czyli stal chrom-molibden, obrobiona cieplnie na właściwą twardość. Jest to swego rodzaju kompromis między wytrzymałością a możliwością obróbki skrawaniem. Niemniej jednak z tego co udało mi się ustalić to jej granica plastyczności wynosi powyżej 900MPa, przy bardzo dużej udarności i odporności na zmęczenie. Z dokładnie tego materiału robione są chociażby wały napędowe do krajowych śmigłowców. Półosie (fot10 – jeszcze przed frezowaniem) zostały tak zaprojektowane, aby minimalizować koncentracje naprężeń, oraz tak, żeby chciały się skręcać tam gdzie powinny, czyli pomiędzy dyfrem a piastą. Najsłabsze miejsce jest tak zlokalizowane, żeby można było pękniętą półoś wyjąc bez większych trudności. Półośki nie wyszły tanio, ale jeśli nie popełniłem błędów, oraz rozumiem wytrzymałość prawidłowo to spokojnie powinny wytrzymać 33” opony. Aby dodatkowo opancerzyć tylny most wstawiłem rury o grubszej ściance w miejsce seryjnych elementów obudowy. Tak zbudowany most nie powinien mieć słabych punktów.

5. Przednie zawieszenie i przedni most.
Nie będę się tu specjalnie rozwodził. Przednie zawieszenie to generalnie pomysł danielsa opisany już wcześniej. Jedyne modyfikacje, które przychodzą mi do głowy to nieco inaczej rozwiązane wsporniki sprężyn i amorków (fot11, fot12, fot13). Panhard zrobiony na tulejach gumowo metalowych a nie łożyskach sferycznych moim i danielsa zdaniem to jest lepsze rozwiązanie. Poza tym do układu kierowniczego użyłem wąsów zwrotnic z mercedesa W126 (fot14 – rura drążka poprzecznego tylko do przymiarek), co pozwoliło mi podnieść drążki kierownicze i zmniejszyć szanse na uszkodzenie układu kierowniczego.

6. Prace końcowe.
Po założeniu zawieszenia i nałożeniu nadwozia, całość zaczęła znów przypominać samochód (fot15). To był ważny moment, który pozwolił mi stwierdzić, że ogrom pracy nie poszedł na marne. To dało mi dodatkową motywację do szybszego kończenia projektu. Pozostały sprawy wykończenia nadwozia, czyli głównie budowa pałąka bezpieczeństwa (podziękowania dla firmy Pol-Moder z Piastowa i Panu Jackowi za cierpliwość przy gięciu rurek, fot16), zamocowanie foteli, pasów bezpieczeństwa, nadkoli (fot17) i pewnie jeszcze stu innych rzeczy, o których teraz nie pamiętam.

7. Wrażenia z jazd
Napisze tylko o zawieszeniu, bo pewnie to jest najciekawsze a także, dlatego że o silniku 1.6TD pisałem już wcześniej. Auto jeździ znacznie pewniej niż przy zawieszeniu na resorze, nie ma kłopotu z utrzymaniem kontaktu z nawierzchnią. Jest zauważalnie miększe zwłaszcza z przodu. Tył jest obecnie niedociążony (docelowo wyląduje tam mechanik, czyli z 80kg) i w związku z tym nie jest tak miękki jakbym chciał. Mimo tego to właśnie tył krzyżuje się rewelacyjnie (fot18). Przód niestety poprzez sztywność tulei w wahaczach LRa nie krzyżuje się już tak spontanicznie (fot19). Jest to problem, który wyniknął też u danielsa. Myślę, że docelowo zrobię nowe wahacze z innymi tulejami. Jeśli chodzi o pewność jazdy na zakrętach to moim zdaniem jest lepiej niż na resorze, mimo że auto urosło o 10cm, prawdopodobnie pomaga zwiększony rozstaw osi (ok. 223cm, fot20) oraz lepsza sztywność boczna zawieszenia. W terenie w końcu nie musze odpuszczać gazu jadąc po moich odcinkach testowych. Tam gdzie resorakiem walnąłbym o odbój, ewentualnie stracił kontrolę tu nadal jadę bez stresu. Przed modyfikacją to zawieszenie limitowało jak szybko pojadę, teraz to raczej silnik i zdrowy rozsądek limitują możliwości. Na poważne testy na jakimś rajdzie przyjdzie poczekać do wiosny.

Na szosie rozpędziłem się najwięcej do 110km/h i auto prowadziło się jak po sznurku, bez wibracji, spokojnie można puścić kierownice.

8. Podsumowanie
Całość prac zajęła mi około roku. Pracowałem głównie w weekendy, kiedy mogłem się skupić i posiedzieć nawet 6-8 godzin w garażu. Myślę, że całość zajęła mi około 300 godzin przy aucie plus do tego 20-30hr przy komputerze rysując oraz obliczając niektóre elementy, takie jak półosie. Trzeba dodać jeszcze kilkadziesiąt godzin na logistykę (kochane śrubki, blaszki, tarcze do diaksa, etc.). Wiem, że w wielu miejscach można było iść na skróty, mniej kombinować, robić szybciej, etc. ale, jako że jest to moje hobby a nie sposób na związanie końca z końcem, jestem w stanie to zaakceptować i przyjąć ewentualną krytykę. Oczywiście teraz zrobiłbym wiele rzeczy inaczej, lepiej, niemniej jednak pierwsze koty za płoty i z pewnością praca nie poszła na marne. Znajomi, którzy ze mną jeździli potwierdzają, że auto wymiata:). Myślę, że efekt końcowy jest niezły, z resztą obejrzyjcie zdjęcia (fot1, fot21, fot22,). Na koniec podziękowania mojej żonie za cierpliwość, danielsowi za konstruktywna krytykę i transport budy od blacharza, Robertowi za pomoc przy półośkach, Sebie i Rafałowi za celne uwagi, SMILowi za pomieszczenie.

 







Ostatnia modyfikacja: 14.01.2010
Karol Leszczyński