Podvozkové centrum APM Bilstein – 9. díl: Tlumiče

Vlastností každého odpruženého systému – ať už je pružícím prvkem ocel, pryž nebo plyn – je kmitání kolem rovnovážné polohy, jestliže došlo k výchylce. Důvodem je setrvačnost pohybující se odpružené hmoty, tj. celého vozidla i s nákladem – ovšem kromě neodpružených částí podvozku, které by však bez tlumení způsobovaly odskakování kol od vozovky, rázy do podvozku a další nežádoucí přídavná namáhání. Stabilita vozu v jízdě a jeho bezpečné vedení proto vyžaduje, aby kolo vozu vychýlené vlivem nerovností vozovky nekmitalo, ale aby co nejdříve opět zaujalo rovnovážnou polohu. Proto je nutné kmity pružicích elementů tlumit. K tomu se používá tlumičů. Dnes se nejvíce používají hydraulické tlumiče pérování a to v různých provedeních.

Dvouplášťový (dvoutrubkový) hydraulický tlumič pérování

Při kompresní fázi – stlačovacím cyklu se určité množství oleje ve spodní části pracovní komory přesune vstupním ventilem pístu (který klade malý hydraulický odpor) do horní části pracovní komory. Zbylé množství oleje (odpovídající objemu pístnice, která se zasouvá do pracovního prostoru) se protlačí přes systém ventilů do vnějšího olejového zásobníku zvaného také vyrovnávací komora (tj. prostor mezi trubkami). Rychlostí pohybu pístnice a vlastnostmi základového ventilu je dána odporová síla generovaná tlumičem pérování při stlačení (kompresi). Při roztažení tlumiče se vstupní ventil pístu zavře a olej v horní provozní komoře se protlačí přes systém pracovních ventilů v pístu. Pro vyrovnání objemu pístnice, která se vysouvá z vnitřního pláště, protéká olej z vnějšího zásobníku oleje přes vstupní ventil v základovém ventilu (který klade malý hydraulický odpor) do spodní pracovní komory, takže vnitřní trubka je neustále plná oleje. Rychlostí pohybu pístu a ventily je dána odporová síla generovaná tlumičem pérování při jeho roztažení.

Nízkotlaký plynokapalinový dvouplášťový tlumič pérování

Podobá se běžnému tlumiči pérování, ale zcela se od něj odlišuje ve dvou základních ohledech. Za prvé v horní části rezervní komory je vzduch nahrazen inertním plynem – dusíkem pod tlakem 2,5 až 8 barů, který do tlumiče jednorázově a natrvalo plní výrobce.

Jednoplášťový vysokotlaký plynokapalinový tlumič pérování

Jednoplášťový tlumič pérování funguje podle stejného základního principu (pohybu pístu v plášti naplněném olejem), ale na jednom konci má prostor s menším množstvím inertního plynu – dusíku pod vysokým tlakem 25 až 30 barů. Tento plyn odděluje od oleje volný – plovoucí píst, který brání smísení plynu a oleje. Při stlačování tlumiče je úbytek objemu v pracovní komoře (vzniklý zasunováním pístnice do pracovní komory) kompenzován zmenšením objemu – a tedy dalším stlačením prostoru pod plovoucím pístem naplněného plynem. Tím je plyn více stlačen a zpětně tak působí na olej. Plyn je tak při stlačování a roztahování tlumiče vystaven změnám objemu a tudíž působí současně i jako pružina. Neustálý tlak plynu na olej zajišťuje okamžitou reakci a také mnohem tišší provoz pístních ventilů. Tento tlak navíc brání kavitaci a emulzním jevům, které působí dočasnou ztrátu účinnosti tlumení. Tento tehdy zcela revoluční typ tlumiče již v roce 1954 vyvinula a záhy začala také používat firma Bilstein, která se tak dostala mezi nejlepší světové výrobce tlumičů, a která je partnerem specializovaného servisního konceptu Podvozkové centrum APM Bilstein.

Tlumiče pérování s tlumením závislým na poloze pístnice

U dvouplášťových plynových tlumičů se dosahuje jednou nebo více drážkami ve stěně trubky požadované variabilní charakteristiky tlumení.

Přednosti plynokapalinových tlumičů pérování

Tlak plynu brání vzniku vzduchových bublinek v oleji. K jejich tvorbě dochází při dosažení vysokých teplot (díky proudění vzduchu v tlumiči) a tyto mohou následně vést k porušení neměnné charakteristiky tlumení. Plynokapalinové tlumiče mají však ještě další výhody v porovnání s tlumiči hydraulickými:

• Tlak plynu v rezervní komoře tlačí olej do pracovního prostoru, který je tak neustále plný. Ve výsledku tak není zapotřebí provádět přípravu tlumiče (jeho stlačování a roztahování) před instalací.
• Díky stlačenému plynu je tlumič rychlejší. Pro stlačení tlumiče proudí olej vzhůru pracovním prostorem do rezervního prostoru a ještě více stlačuje plyn, jenž je v tomto prostoru umístěn. Jakmile se tlumič přestane stlačovat, dojde okamžitě k rozpínání plynu, čímž se tlumič rychle opět roztáhne. Díky tomu se zlepší chování tlumiče pérování a napomůže se zachování pevného kontaktu pneumatik s povrchem vozovky.
• Stlačený plyn brání pěnění a kavitaci.

Kromě uvedených základních typů tlumičů se používají různé další aplikace a konstrukční řešení zajišťující rychlé odeznění kmitání kola a zvyšující tím bezpečnost a komfort jízdy.

Následky opotřebovaných tlumičů pérování

Opotřebené tlumiče pérování mají za následek:

• Prodlouženou brzdnou dráhu, zvláště u brzdového systému s ABS
• Zvýšené riziko akvaplaningu
• Zhoršené držení na vozovce
• Zhoršenou viditelnost za tmy
• Únavu řidiče

Řidiči přizpůsobují styl řízení progresivnímu zhoršování funkce tlumičů pérování a výsledným zhoršeným jízdním vlastnostem. Často si ani nejsou vědomi, že řídí vozidlo s tlumiči pérování ve špatném stavu. Opotřebené tlumiče pérování způsobují opotřebení dalších mechanických částí vozidla, jako například pružin, soustavy řízení, kulových čepů, diferenciálu, pneumatik, silentbloků, převodové skříně, ložisek kol, čepů řízení.

Analýza funkce tlumičů a pérování na vozidle:

Příznaky:	Možné příčiny:
Příliš tvrdé vozidlo	– Tlumič není v mezích tolerancí – Nesprávný tlumič – Nesprávná pružina
Příliš měkké vozidlo	– Vadné tlumiče – Opotřebené komponenty nápravy – Slabá (unavená) pružina – Nesprávný tlumič
Špatné držení vozidla na vozovce	– Po namontování nových tlumičů nebyla zkontrolována geometrie kol – Špatné sladění způsobené montáží tlumičů s nestejnými charakteristikami útlumu
Propadání (kleknutí) vozidla	– Zlomené nebo „unavené“ pružiny – Nesprávně zvolený typ tlumiče (zvláště u tlumičů s jinou výškou usazení pružiny) – Původní systém Nivomat byl nahrazen běžným typem tlumiče beze změny charakteristiky pružin – musí být namontovány silnější pružiny – Tlumič je zadřený (zaražený) ve stlačené poloze
Nerovnoměrné a zvýšené opotřebení pneumatik	– Nahuštění pneumatik není v souladu s předpisem výrobce – Chybná geometrie kol – Nerovnoměrně fungující brzdy – Příliš měkké tlumiče – Opotřebené tlumiče – Sportovní styl jízdy
Vozidlo je vyšší než před opravou	– Nesprávné pružiny – Nesprávné tlumiče (např. nesprávná výška usazení pružiny) – Zadřený tlumič
Hluk	– Uvolněný ochranný kryt tlumiče – Opotřebené upevňovací součásti – Špatně namontované tlumiče – Tekoucí tlumiče – Opotřebené tlumiče
Vibrace volantu	– Kola nejsou vyvážena nebo je chybně nastavená geometrie – Nestejnoměrná účinnost brzd – Opotřebený tlumič řízení – Špatně namontovaný tlumič pérování
Klepání v oblasti přední nápravy	– Nesprávně utažený šroubový uzávěr patrony – Předepnutí je příliš malé, patrona tlumicí jednotky se uvolní a klepe (závadu lze jednoduše diagnostikovat pomocí odřeného nátěru na dně patrony)
Bouchání v oblasti držáku pružiny na zadní nápravě	– Dolní upevnění bylo utaženo při vyvěšené nápravě (uvolněné pružení vozidla) – Jakmile vozidlo stojí na kolech, dojde k nežádoucímu předepnutí pístnice ve vedení, což vede ke zvýšenému tření a bouchání
Špatná účinnost tlumiče	– Tlumič pérování má omezenou funkčnost, když jsou opotřebeny díly horního a dolního uložení tlumiče, pryžové silentbloky a misky. Silentbloky nemají předepsané předpětí nebo mají dokonce vůli. Vzniká tak zdvih naprázdno a tlumič je uváděn v činnost se zpožděním.
Tlukot v oblasti přední nápravy	– Poškozené nebo opotřebované pryžové dorazy přední nápravy – Vadná vinutá pružina – Opotřebované silentbloky ramene nápravy – Poškozené upevňovací elementy výfukového potrubí
Bouchání v oblasti zadní nápravy	– Příliš pevně utažená pryžová uložení nového tlumiče (silentbloky) – Tlumič se při pohybu nápravy obtížně vychyluje a vzniká boční tlak v oblasti vedení a těsnění pístnice
Bouchání v oblasti zadní nápravy	– Opotřebené nebo poškozené silentbloky příčného stabilizátoru – Příliš velká vůle v kloubech polonáprav
Syčivé zvuky	– Průtok oleje z ventilků tlumiče se může přenášet jako syčivý zvuk až do prostoru pro cestující – Chybějící krycí víčko nad tlumičem (v prostoru pro cestující nebo zavazadla), které má sloužit k izolaci syčivých zvuků

Analýza funkce tlumičů a pérování mimo vozidlo:

 

Příznaky:	Možné příčiny:	Obrázek:
Poničený chromovaný povrch pístnice – únik oleje	– Poškozená prachovka a pryžový doraz odpružení
	– Nevhodným způsobem montáže poničena pístnice a vlivem toho dojde ke zničení těsnění.
Stranovým zatížením opotřebená pístnice – únik oleje	– Utahování tlumiče při vyvěšených kolechDOPORUČENÍ: Utáhnout šrouby tlumiče v jeho pracovní poloze, to znamená s koly vozu na zemi
Zvýšený hluk – klepání	– Poškození pojistného kroužku v drážce na pístnici (způsobeno většinou nedostatečným dotažením)
	– Poškozené těsnění (příčinou bývá špatné dotažení nebo opětovné použití pojistného kroužku, a/nebo nepoužití všech potřebných součástí – tj. nového pojistného kroužku, vymezovací podložky a středicího kloboučku)
	– Nepravidelné poškození závitu stopky pístnice způsobené montáží nekompletních dílů nebo montáží v nesprávném pořadí.DOPORUČENÍ: Použít všechny součásti ve správném pořadí a dotahovat předepsaným postupem a utahovacím momentem.
Ulomená závitová stopka pístnice	Zablokování horního ložiska nebo utahováním nevhodným nářadím
Pomačkaná patrona tlumiče	Zamrznutí vody v uložení ve vzpěře tlumicí jednotky

 

Zásady pro výměnu tlumičů pérování

Při montáži tlumičů pérování musí být respektovány některé základní principy. Kromě pokynů, které jsou uvedeny v návodech pro montáž a zpravidla přiloženy ke každému balení tlumiče pérování, lze obecně shrnout zásady pro výměnu do následujících bodů:

• Podle katalogu prověřte hlavní údaje o vozidle: značku, model a typ vozidla, výkon motoru, rok výroby a je-li to nutné také typ nápravy (pevná nebo nezávisle zavěšená), rozvor náprav a typ odpružení (vinuté pružiny, listová pera atd.)

• Před zahájením montáže zkontrolujte zda číslo dílu (tlumiče pérování) souhlasí s číslem uvedeným v katalogu.

 

• Pneumatický klíč může být použit pouze při demontáži opotřebených tlumičů pérování z vozidla. Při montáži nových tlumičů pérování pneumatické nářadí nepoužívejte, mohlo by dojít k poškození upevňovacích dílů.

 

• Při montáži používejte správné nářadí. Nikdy nechytejte leštěnou pístnici do kleští nebo podobného nářadí, které může způsobit neopravitelné poškození této části. Rýhy na pístnici zpravidla velice rychle zničí těsnění a z tlumiče začne unikat olej. Toto je jedna z nejběžnějších příčin poškození tlumiče pérování. Je velmi důležité vždy používat správné nářadí a přípravky, zejména na stlačení pružiny. Pružina stlačená různým provizorním způsobem může způsobit vážný úraz.

 

• Při výměně vložky tlumiče vždy nalijte trochu motorového oleje (asi 50 ml) do prázdného pouzdra. Olej pomůže při odvodu tepla z vložky a zamezí deformacím vložky mrazem.

 

• Před montáží vždy rozpumpujte tlumič opakovaným vytažením a stlačením pístnice. Rozpumpování musí být provedeno ve stejné poloze, v jaké se bude tlumič nacházet po montáži na vozidlo – obvykle ve svislé poloze.

 

• Horní úchyt tlumiče dotahujte vždy po spuštění vozidla na kola. S koly vozidla na zemi je zavěšení stlačeno do své normální statické polohy. Zabrání se tak nadměrnému namáhání pryžových dílů při utahování matic.

 

• Při dotahování matic a šroubů používejte vždy momentový klíč nastavený podle pokynů výrobce tlumiče nebo podle doporučení výrobce automobilu. Velký utahovací moment může způsobit poškození dílů a způsobit poruchu tlumiče.

 

• Po dokončené výměně tlumičů pérování je nutné zkontrolovat geometrii přední, případně zadní nápravy. Jedná se zejména o následující hodnoty: sbíhavost nebo rozbíhavost kol (A), příklon rejdového čepu (B) a sklon kola, tedy odklon kola + příklon rejdového čepu (C).