Apróságnak tűnik, de a járművek rezgései számos problémát okoznak, ráadásul teszik ezt igen sunyi módon, hiszen módszeresen, apránként teszik tönkre autónk alkatrészeit, mindezt úgy, hogy a rezgésforrások felkutatása sok esetben olyan, mint tűt keresni a szénakazalban. A rezgések emellett csökkentik komfortérzetünket, hosszútávon egészségünknek sem használnak, sőt, ha a zaj oldaláról nézzük, még a környezetterhelésben is jócskán kiveszik részüket.

Nézzük csak, miből is keletkeznek rezgések járművünkben

Fő rezgésforrásunk természetesen a motor, hiszen a kerekeken keletkező hajtóerőt, vagyis a forgatónyomatékot a motor dugattyúinak alternáló mozgásából nyeri. A hengerben lejátszódó ütemenkénti gyors égéssel járó térfogatváltozás és gázmozgások, valamint a lendkerékben „tárolt” mozgási energia a dugattyúkat ütemes ide-oda mozgásra kényszeríti, és ez alakul át a forgattyús mechanizmusokon keresztül forgómozgássá.

Tehát a motor dugattyúi az elsődleges, és a működési elv miatt megkerülhetetlen rezgésforrások. A nem kívánt tömegerők – vagy inkább tömegnyomatékok – kiegyensúlyozása igen nagy problémát jelent az erőforrások konstruktőreinek, hiszen míg a forgó tömegerők a kiegyensúlyozatlan tömeggel ellentétesen elhelyezett ellensúlyokkal viszonylag könnyen kiegyensúlyozhatóak, addig az ide-oda mozgó tömegerőket nagyon nehézkesen lehet csak kiküszöbölni. Az ellensúly tömegének növelésével egy darabig javul a helyzet, ám a kelleténél nagyobb súlyok ugyanúgy károsak. Két ellensúllyal már az elsőrendű alternáló tömegerők is „javíthatóak”, ám a másodrendű- és billenő nyomatékok kiegyensúlyozása csak rettentő bonyolult módon lehetséges.

Mindhárom dimenzióban kiegyensúlyozni gyakorlatilag lehetetlen

Ami nagyban segíti a motor vibrációjának csökkentését, az a hengerszám növelése. Nem véletlenül használnak már régóta a luxusautókban 8, 12, vagy egyes különlegességekben akár 16 hengeres motorokat. Persze a sok henger egyrészt bonyolítja és drágítja a gyártást, másrészt pedig plusz súrlódó felületet eredményez – ez van, a selymes járást bizony meg kell fizetnünk.

Tovább bonyolítja a helyzetet, hogy ugyan a forgó tömegerők igen nagy hatékonysággal kiegyensúlyozhatóak, viszont a kiegyensúlyozó tömeg növeli a forgó alkatrész össztömegét, ezáltal tehetetlenségi nyomatékát, így feleslegesen veszünk el a motor által megtermelt energiából, magyarul – ha kis mértékben is, de - csökkentjük járművünk menetteljesítményeit, és növeljük fogyasztását; röviden: hatásfokot rontunk. A versenysportban, illetve az utcai tuning autók világában éppen ezt elkerülendő a lendkerekeket a végletekig könnyítik az építők.

Felvetődik a kérdés, hogy miért kell nekünk ez a bajos lineáris alternáló mozgás, biztos lehet körmozgással is helyettesíteni a dugattyúk pályáját. Természetesen léteznek rá megoldások, ott van például a Mazda sportautóiban használt Wankel motor, sőt, kísérleti szinten léteznek forgódugattyús, illetve lengődugattyús erőforrások is, ám Achillesz-pontjaik miatt széleskörű használatuk a mai műszaki tudással nem kifizetődő.

Eltérő mozgást írnak le a dugattyúk – ám sajnos a körmozgásnak is sok a hátránya

Rezgések szempontjából egyébként előnyös paraméterekkel bírnak a villanymotorok, bár azoknak sem nulla a rezgésük, hiszen a pólusváltások is okoznak vibrációt, nem beszélve a fordulatszám-szabályozás miatt használt frekvenciaváltók keltette rezgésekről.

Tehát a motor rezgése, amíg el nem terjednek a villanymotorral hajtott autók, sajnos nem kiküszöbölhető, viszont reális célként azért azzal számolnak a mérnökök is, hogy a vibráció legalább a lehető legkisebb mértékben kerüljön át a jármű más pontjaira. Ezért az erőforrásokat rugalmasan, speciális gumibakokon támasztják a karosszériára, illetve a tengelykapcsolók, lendkerekek is tartalmaznak olyan elemeket, amik a rezgéseket csillapítják.

Manapság egyre több autóban használnak kettőstömegű lendkereket. Ez az alkatrész gyakorlatilag két fél lendkerékből áll, amelyből az egyik fél fixen kapcsolódik a főtengelyhez, míg a másik közvetlenül a kuplungtárcsához, közöttük pedig általában tekercsrugók és súrlódó elemek – némely kialakításnál például bolygókerekek - csillapítják a nem kívánt rezgéseket, ezáltal csökkentve az erőátvitelben segédkező többi alkatrész terhelését és a torziós rezgéseket. Viszont jó tudni, hogyha a méregdrága kettőstömegű lendkerék tönkremegy - amit a motor leállításakor, csörgéssel „jelez” -, a növekvő igénybevétel miatt a kuplung jobban terhelődik. Ráadásul ezt sokan „költséghatékonysági” szempontból a kettőstömegű lendkerék összehegesztésével oldják meg, ami megint csak a kuplung halálos ítélete.

A rezgés tárgyalásakor persze nem csak a nagyfrekvenciájú hullámokról, hanem olyan vibrációkról is beszélnünk kell, amiknek hullámhossza igen nagy, vagy olykor csak egy-egy gerjesztő impulzus miatt következik be. Ilyenek az úthibákból, útegyenetlenségekből származó rezgések, melyek szintén igen károsak, hiszen nagyon nagy a közölt gerjesztő energia, ami jelentős terhelést ad elsődlegesen abroncsunknak, sőt, a futóművön keresztül az egész járműnek.

Persze a futóműben is megtalálhatóak a kiegyensúlyozatlanságból adódó káros forgó tömegerők. Ezeket egyrészt a már említett kátyúknak és a durva padkás parkolásoknak „köszönhetjük” – ilyenkor a kátyú pereméhez, vagy a padka éléhez történő ütközés során az abroncs a hatalmas deformációs energia miatt elveszti többnyire kör keresztmetszetét, és enyhén tojás alakúvá válik. Másrészről pedig a komoly vészfékezések miatti álló kerékkel való csúszás, illetve a gumi kopása miatt is keletkezhetnek „kagylók” a gumi futófelületén. Léteznek olyan alufelnik, amiket központosító gyűrűvel kell felrakni az autóra – nos, ez a kis gyűrű is gyakori rezgésforrás lehet.

A kerekeket statikusan és dinamikusan is ki kell egyensúlyozni

És ezzel még nincs vége, mert sajnos nem csak a kerék, hanem a féktárcsa is tud ám deformálódni - és így rezegni – abban az esetben, ha a féket hirtelen lehűtjük. Elég például nagy fékezés után, a felmelegedett tárcsát hideg vizes „zuhanyban” részesíteni, mikor egy jókora pocsolyába hajtunk – ráadásul például a ritka úszónyerges fékek ezt a deformációt a fékezésekkel egyre csak erősítik. A huplis féktárcsánál, illetve a féktárcsa belső hűtőlamellájának a törésénél ugyanazt érezzük, mintha nem lenne rendesen kiegyensúlyozva kerék, tehát ha ráz a kormány, és a gumi centírozása után is fennáll a probléma, érdemes gyanakodnunk a féktárcsákra is.

Persze a féktárcsa deformációjakor nem szemmel látható dombokat kell keresnünk, hisz itt tized-/századmilliméterekről beszélünk. Sok műhely foglalkozik egyébiránt a féktárcsák felszabályozásával. A vélemények eltérőek ennek hatékonyságáról: valaki elégedett a megmunkálással javított féktárcsákkal, a márkaszervizek viszont nem tartják jó ötletnek. Az igazság valahol a kettő között van, hiszen ha a megmunkálást szakszerűen végzik, a végeredmény megfelelő lehet.

A féktárcsa deformációjának mérését a felszabályozás követi

Továbbá rossz hír az is, hogy ezek a fránya rezgések tovaterjednek az összes, egymással érintkező alkatrészre, így például egy kiegyensúlyozatlan kerék idővel például tönkreteheti a féltengelycsapágyakat, a kerékagycsapágyakat, ezért érdemes utánajárni és megszüntetni a vezetés közben hallható, addig nem tapasztalt rezgéseket. Apropó, hallható-érezhető: a vibráció legalattomosabb tulajdonsága, hogy nem feltétlenül érzékelhető tapintással, vagy fülünkkel, hiszen például a nagyfrekvenciás, kezdetleges csapágyhibák, vagy mondjuk fogkapcsolati hibák is csak műszerrel mérhetők.

Gondoltuk volna, hogy rezgéskeltő ok lehet a járművet érő légáram is? Például a gumi barázdáiba ütköző levegő is rezgést okoz az abroncsban, ami hozzájárul a futómű zajához, de a turbulens légáram rezegteti a kerékjárati ívek laza burkolatait is.

A rezgések meglepő módon nem csak azokat az alkatrészeket veszélyeztetik, melyek szemmel láthatóan kapcsolatban vannak a rezgésforrásokkal. A mai autóipar egyik legnagyobb kihívása a különböző elektronikus berendezések forrasztásainak időtálló kialakítása, de a rezgések sok fejtörést jelentenek a ragasztás-technikában is. Például a manapság már minden autóban megtalálható légzsáknál olyan forrasztásokat kell alkalmazni, amik akár jó pár balesetmentes év után is tökéletesen továbbítani tudják a vezérlőjeleket, ráadásul karambol esetén a másodperc törtrésze alatt – ezért az olyan nagybiztonságú rendszereknél, mint a légzsákot működtető elektronika, nem ritkák még a nemesfémekből, például aranyból készült csatlakozók sem.

A vibráció hamar aláaknázza a bonyolult elektromos rendszereket

Érdekes, hogy a műszerpanelek mellett olyan bagatellnek tűnő alkatrészeket is vibrációs teszteknek vetnek alá, mint az akkumulátorokat, amelyeket akár több napig is egyfolytában rezegtetnek, és közben azt vizsgálják, hogy veszít-e a töltőképességéből; de nem maradnak ki a sorból a belső tükrök sem.

Az autó alkatrészei mellett a bennülőknek sem kellemes a vibráció, hiszen komfortérzetünket jelentősen befolyásolja, ami szoros összefüggésben van a koncentrációképességgel, vagyis baleset-megelőzési szempontból épp olyan fontos, mint például az ergonomikus kialakítás. Mindemellett a rezgések szervezetünk egészségére is károsak lehetnek, ráadásul nem csak a nagyfrekvenciájú vibráció, mely a perifériás vérkeringésben idézhet elő zavarokat (lokális érgörcsöket, idegi tüneteket), de a kisfrekvenciájú rezgések is, melyek elsősorban a tartó- és mozgatószerveket (csontokat, ízületeket, izmokat) károsítják.

A teszt szerint ez a Pajero nem fog szétesni terepen sem?

Azt, hogy ezek a káros hatások mennyire nem elhanyagolhatóak, mi sem bizonyítja jobban, hogy a járművek belsejének rezgésviszonyait a tervezéskor mérik, sőt, léteznek ide vonatkozó szabványok, munkavédelmi előírások, melyeknek meg kell felelniük a termékeknek.

Milyen rezgéseket nem kedvelnek szerveink?

A végén érdemes még megemlítenünk, hogy a vibráció és a zaj szoros kapcsolatban vannak egymással, hiszen a hang tulajdonképpen egy mechanikai hullám, azaz rugalmas közegben tovaterjedő rezgés, melyek egy részét az emberi fül képes felfogni és hangérzetté alakítani, tehát így születnek a hallható hangok.

Őrület, ez a „dummy” imitálja tökéletesen a hátunkat és a farunkat is

Minden rosszban van valami jó

Persze miután a rezgéseket ilyen rossz fényben tüntettem fel, azért vannak olyan rezgéskeltők is az autóban, amelyek kényelmünket szolgálják, hiszen a hifik hangfalai is a levegő vibrációjával varázsolják autónkba a zenei dallamokat; arról nem is beszélve, hogy egyes luxusautókban egy fárasztó nap után igencsak jólesik az embernek, amikor bekapcsolja a ülésrezegtetést ülésmasszírozást.