Podvozkové centrum APM Bilstein – 5. díl: Silentbloky
Silentbloky se používají zcela běžně u různých strojů. Nacházejí se nejen v automobilech a motocyklech, ale i na obráběcích strojích, letadlech, stavebních a zemědělských strojích a všude tam kde je třeba pohlcovat vibrace, tlumit hluk a snižovat chvění. Pojem silentblok je odvozený z anglických slov silent = tichý a block = podložit/zajistit. Cílem těchto dílů je tedy především snižovat hladinu hluku, která je v poslední době čím dále a více sledovaným parametrem zvláště u dopravních prostředků.
Silentbloky se například používají k pružnému uložení některých součástí podvozků, ale také k uložení motoru do karoserie a nebo k rámu. V každém případě se ale jedná se o velmi exponované díly pracující ve velice obtížných podmínkách bez jakékoliv údržby. Při jízdě automobilu motor pracuje v daném provozním režimu a je zdrojem vibrací s určitou frekvencí. Podvozek vozidla se pohybuje po vozovce s nerovnostmi a ta jej rozkmitá, čímž vznikají další vibrace, ale o jiné frekvenci. Při současném působení dvou zdrojů vibrací s různými frekvencemi může dojít k tzv. interferenci, tedy k jejich složení a zesílení. Složené kmitočty vyvolávají namáhání působící negativně na materiál silentbloků.
Silentbloky uložení motoru
Uložení motoru omezuje přenos vibrací motoru na podvozek a naopak i přenos vibrací, které vznikají za jízdy z nerovnosti silnice, na motor. Dále musí zachycovat síly vznikající točivým momentem. Pro uložení motoru se stále častěji používají pružná pouzdra s hydraulickým tlumením:
Při běhu naprázdno působí tlak, který se vytváří vibracemi motoru v kapalině horní komory, pouze na pryžovou membránu. Ta se deformuje a tlumí vibrace. Vzduch z komor uniká otevřeným elektromagnetickým ventilem. Za jízdy je elektromagnetický ventil uzavřen a tlak kapaliny působí přes škrtící trysku ve spojovacím kanálu v dolní komoře na pryžový měch, který se deformuje a omezuje tak vibrace.
Není to jen guma
Základním materiálem pro výrobu silentbloků je gumová směs obsahující přírodní materiály. Tato směs je pružná a má velmi dobré tlumící vlastnosti. Jejím nedostatkem jsou však měnící se vlastnosti s dobou používání. V tomto směru lze hovořit o omezené životnosti v závislosti na čase. Silentbloky se po určité době stávají více poddajnými, nedokáží v plném rozsahu přenášet síly na ně působící a účinnost tlumení rázů se snižuje. Pro silentbloky se používá elastická směs o tvrdosti 50 – 80 Shore, tvrdší směsi se aplikují u sportovních vozidel s tvrdší charakteristikou podvozku.
Neustálý vývoj nových technologií umožnil použití dalšího materiálu na tyto namáhané součástky automobilů. V posledních letech se začínají objevovat také silentbloky z trvanlivějšího polyuretanu. Ten je ale stále přibližně o třetinu tvrdší než guma, a tak se jeho vlastností využívá hlavně u sportovně laděných typů automobilů. Vyhovuje především jeho tuhost, ale i určitá časová stálost tohoto materiálu, což má pozitivní vliv na jízdní vlastnosti automobilu. Polyuretanové silentbloky se většinou dodávají v sadách jako druhé vybavení pro dodatečnou montáž.
Opotřebené silentbloky a jejich vliv na bezpečnost jízdy
Vznikající vůle v silentblocích negativně ovlivňuje geometrii zavěšení kol a to jak předních tak i zadních. Vozidlo se stává hůře ovladatelné, nestabilní při brzdění. Situace je obdobná jako u tlumičů pérování – ke změnám dochází pozvolna, plynule a řidič vozidla se s plynoucím časem a přibývajícími kilometry přizpůsobuje zhoršujícím se jízdním podmínkám.
Oproti tlumičům pérování je zde však jeden moment upozorňující na zhoršující se stav silentbloků zavěšení kol. Jsou to nepříjemné vibrace do pedálu případně do volantu. Obvykle bývají spojovány s kvalitou nově namontovaných brzdových kotoučů, což ale nebývá vždy pravdou. Skutečná příčina těchto vibrací tkví často právě v zestárlých, opotřebovaných silentblocích. Samozřejmě za předpokladu, že všechny ostatní části zavěšení a řízení vyhovují předpisům výrobce. Jedná se o komplikovanou a náročnou záležitost i s ohledem na zákazníka, který se nechce smířit s poměrně složitou a nákladnou opravou. Snad i to je důvodem k návratu od víceprvkové přední nápravy k tradičnímu zavěšení McPherson u nejnovější generace vozidel VW Passat.
Závady silentbloků:
Stárnutí
Přirozené stárnutí je přes veškerý pokrok ve skladbě materiálu jedna z nejčastějších závad silentbloků. Působením tepla a ultrafialového záření dochází k pozvolným materiálovým změnám, které se obvykle projevují změnou barvy povrchu, trhlinami, křehnutím a ztrátou elasticity.
Vliv vib
rací
Materiál silentbloků mění své vlastnosti přímo úměrně s počtem absolvovaných kmitů. Dochází k trvalým deformacím tlumícího materiálu. V důsledku uvedených změn se například změní geometrie zavěšení kol.
Naleptání
Působením chemických látek, především ropných produktů, ale i kyselin či dalších látek mění silentloky své mechanické vlastnosti a dochází tak k postupné ztrátě jejich základní funkce. Závada je viditelná při pouhém vizuálním posouzení, např. naleptaný povrch pryže.
Utržený silentblok
Příčin této závady může být dlouhá řada. Z hlediska identifikace závady však není žádný problém. Vada je obvykle viditelná na první pohled.
Demontáž a montáž silentbloků
Tvar a technické provedení silentbloků je natolik rozmanité, že prakticky nelze všechna řešení popsat. Tato skutečnost má samozřejmě i přímý dopad na demontážně-montážní práce. Způsob práce je přitom určen jak geometrickým tvarem tak umístěním silentbloku. Někdy se jedná o velice složitý problém, jehož úspěšné řešení vyžaduje poměrně nákladné speciální servisní nářadí. Na trhu je celá řada přípravků určených k provedení výše uvedených prací, jako jsou třeba osvědčené přípravky značek KLANN a SW-Stahl, z nichž některé si mohou mechanici například u společnosti APM Automotive krátkodobě vypůjčit.
V některých případech lze speciální přípravky nahradit také důvtipem a zručností mechanika. Defektní silentblok je nepoužitelný a může být při demontáži zničen. Problém je ale s novým silentblokem, který musí být ustaven do předem dané pozice a to ve zcela neporušeném stavu, aby mohl bezchybně plnit svoji funkci. Zde se pak servis obvykle neobejde bez technické informace výrobce obsahující patřičný technologický postup. Také v tomto případě vychází někteří dodavatelé autodílů partnerům vstříc a to prostřednictvím nejrůznějších servisních konceptů jako je Podvozkové centrum APM Bilstein, které nabízejí kromě jiného i nezbytné informace a školení.
Popisovat jednotlivé postupy montáže silentbloků při rozmanitosti značek a typů automobilů na českém trhu přesahuje rámec tohoto článku. Někteří výrobci automobilů a náhradních dílů řeší problém výměny silentbloku již svým konstrukčním řešením. Silentblok je proto někdy nedílnou součástí ramene nebo páky a při jeho defektu je nutné vyměnit celý díl. Toto řešení usnadňuje práci opravně, ale patřičným způsobem se promítne v ceně opravy.
Špek z praxe:
V opravně se objevil zákazník s letitým Fordem Escort 1,6 16V (r. v. 1996). Návštěva klientů s těmito vozy přináší servisu zpravidla vrásky na čele, neboť profesionální dílna bývá poslední instanci při řešení dosud neúspěšných amatérských pokusů o opravu.
Zákazník popsal závadu jako nestabilitu při brzdění a přidání plynu. Zkušební jízda napověděla, že při akceleraci vozidlo vybočuje poměrně silně vpravo a při brzdění naopak vlevo. Technický stav vozu nebyl špatný, některé díly však poznamenalo stáří. Léty osvědčenou postupnou vylučovací metodou byly podrobeny kontrole všechny prvky, které by mohly popisovanou vadu ovlivnit. Řízení, čepy spojovacích tyčí, kolová ložiska, tlumiče pérování, pružiny – vše bylo v „normě“. Drobné nedostatky byly zjištěny na předních kotoučových brzdách. Jednalo se o nepravidelné, mírné váznutí pohyblivých částí, jehož odstraněním se ale závada nevyřešila. Prohlídka na zvedáku pak odhalila vůle na ramenech přední nápravy, přesněji v silentblocích. Volné silentbloky umožňovaly vznik momentu, který způsoboval nekontrolovatelné „přiřizování“ buď vlevo (zde působil vliv váznoucí brzdy) a nebo vpravo (vlivem působení hnací síly). Výměnou silentbloků byla závada zcela odstraněna a ze servisu odjížděl spokojený zákazník.
Vozidla uvedeného typu, kde jsou osy silentbloků v rameni rovnoběžné, závadami popsaného typu trpěly celkem často. Toho si byl zřejmě vědom i výrobce, a proto u dalších typů jsou již osy silentbloků v jednom rameni k sobě kolmé. Tím se zvýšila životnost silentbloků a celého uzlu.