Для чего нужна подвеска автомобиля? В ее задачи входит не только обеспечение комфорта. Ее конструкция, настройки, состояние прямым образом влияют на управляемость и на торможение. Иначе говоря, это один из ключевых и неотъемлемых элементов любого автомобиля.
Говоря о том, из чего состоит подвеска, можно распределить все ее узлы по выполняемой роли на несколько групп:
- упругие элементы (пружины, рессоры) нужны для обеспечения рабочего хода подвески и возврата колеса в изначальное состояние после проезда неровности;
- демпфирующие элементы (амортизаторы, стойки) гасят раскачку кузова, не давая ему войти в резонанс с ударами от неровностей;
- направляющие элементы ходовой (рычаги) задают траекторию движения ступицы при ходе подвески и повороте колеса.
При этом один элемент может выполнять и несколько функций. Например, телескопическая стойка - это одновременно и амортизатор, демпфирующий колебания, и направляющая, вокруг которой поворачивается кулак в подвесках МакФерсон.
Типы подвесок
Все подвески принято делить на две основные группы: зависимые и независимые.
В независимой оба колеса на одной оси не имеют жесткой связи друг с другом, что позволяет им самостоятельно отрабатывать неровности и крены кузова. В зависимой же, напротив, колеса всегда находятся на одной оси. Простейшим примером можно назвать неразрезные мосты. Полузависимой же принято считать подвеску с упругой балкой. Хотя, на первый взгляд, колеса здесь жестко связаны между собой, нормированная жесткость на кручение позволяет им смещаться в определенных пределах, скручивая балку.
Преимущества независимой подвески неоспоримы, причем на любой дороге. На асфальте важно то, что для каждого колеса можно задать и развал, и схождение, что прямо влияет на управляемость. В поворотах независимая ходовая не так склонна к вывешиванию разгруженного колеса, каким образом это происходит на неразрезных мостах. Конфигурация рычагов может позволять передним колесам «подламываться» при поворотах, облегчая руление. Этот прием общеизвестен благодаря автомобилям Mercedes.
Если же говорить о внедорожной эксплуатации, то независимая подвеска дает и плюсы, и минусы. При боковом наезде на крупные неровности независимая подвеска более склонна к вывешиванию колес - с одной стороны пружина полностью сжимается, с другой же обратного хода подвески может не хватить.
В то же время неразрезной мост встанет «по диагонали», сцепление сохранят оба колеса. Это особенно хорошо видно на соревнованиях, где подготовленные машины проезжают препятствия с огромными углами наклона мостов.
Однако геометрическая проходимость у автомобилей с независимой ходовой выше - рычаги легко позволяют поднять днище, увеличив угол наклона. В то же время как ни лифтуй машину на мостах, высота от моста до земли при том же диаметре колес останется неизменной.
Если к этому добавить бесспорное преимущество в комфорте и управляемости на качественных дорогах, то неудивительно, что именно независимые подвески практически полностью вытеснили зависимые.
Компоновки независимых подвесок
Из чего состоит передняя подвеска? Основа любой современной конструкции - это рычаг, на котором качается ступица или поворотный кулак. Чтобы под весом машины ступица не подломилась, нужен и верхний ограничивающий элемент. В однорычажных подвесках им служит стойка, которую вес машины буквально пытается согнуть. В многорычажных нагрузку принимает на себя верхний рычаг, качающийся параллельно нижнему.
Многорычажная система значительно прочнее однорычажной, а ее конструкция позволяет гораздо лучше контролировать траекторию движения колеса. Поэтому, несмотря на очевидные минусы (более сложный ремонт, большую стоимость), она стала неотъемлемой частью и тяжелых внедорожников, и спортивных автомобилей.
Основные элементы подвески
Передняя подвеска
Начнем с упругих элементов. Если изначально их роль играли простые в производстве рессоры, то с усложнением автомобилей их вытеснили более компактные и допускающие значительно больший ход спиральные пружины. Рессоры сейчас можно встретить разве что на грузовой технике и в задней ходовой тяжелых пикапов.
Более совершенный вариант упругого элемента - это пневмобаллоны. Сжатый воздух позволяет легко регулировать и дорожный просвет, и жесткость. Именно поэтому пневмоподвеска является неотъемлемым элементом моделей класса люкс. Но разница в цене и сложности с любой другой подвеской, естественно, огромна.
За гашение колебаний отвечают гидравлические амортизаторы - в них залито специальное масло, в котором перемещается шток с системой калиброванных отверстий и клапанов. При движении штока вверх или вниз открывается соответствующий клапан, и поток жидкости ограничивается сечением открытых отверстий. Так как масло, подобно любой жидкости, несжимаемо, при медленном перемещении шток практически не встречает сопротивления (масло успеет перетекать через каналы), а при росте скорости под штоком создается давление, противодействующее его движению.
При работе масло, постоянно проходя в обе стороны через клапан, неизбежно вспенивается, характеристики его «уплывают». Для борьбы с этим обычно используется газовый подпор, но тюнинговые фирмы предлагают и более оригинальные решения. Представленные в нашем каталоге амортизаторы Tough Dog серии Foam Cell имеют пористый наполнитель: масло в них не вспенивается, и при этом нет характерного для газовых и газомасляных амортизаторов смягчения из-за постепенных потерь давления газа внутри.
Для направления движения ступицы используют рычаги: либо составные (штампуются и свариваются из стальных листов), либо литые из легких сплавов для снижения веса. Так как относительно лонжерона или подрамника рычаг перемещается только по одной оси, для его крепления достаточно двух втулок (сайлентблоков), которые одновременно и позволяют рычагу качаться, и частично гасят удары от неровностей.
Классический сайлентблок - это металлическая втулка, залитая в жесткую резину. В нормальном положении рычагов она не скручена, что обеспечивает наибольший ресурс сайлентблока. Но, когда рычаг начинает двигаться, происходит скручивание резины, и она со временем рвется, особенно в длинноходных внедорожных подвесках. Поэтому распространена практика изготовления сайлентблоков из высокопрочных пластиков (полиуретан, капролон): в них внутренняя втулка скользит внутри внешней обоймы, и это позволяет таким конструкциям работать с большим ходом. Но и жесткость на сжатие у них выше в разы, то есть ходовая на капролоновых втулках вместо сайлентблоков будет менее комфортна, передаст на кузов все вибрации и удары.
На передней оси колеса не только меняют наклон относительно рычага, но и поворачиваются. Поэтому неотъемлемые части передней подвески - это шаровые опоры, пальцы со сферическими наконечниками, запрессованными в обоймы из износостойкого материала.
Связав сайлентблоками и шаровыми кузов, ступицу и систему рычагов, можно получить работоспособный направляющий аппарат ходовой. Однако на практике такая конструкция будет склонна к вывешиванию колес и чрезмерным кренам при прохождении поворотов. Поэтому в ее устройство дополнительно вводится стабилизатор поперечной устойчивости - идущий от одного колеса к другому торсион, который стремится уравнять положение колес. Когда автомобиль кренится, стабилизатор начинает скручиваться, противодействуя сжатию пружины с одной стороны и прижимая к земле колесо с другой.
Также нужны дополнительные ограничители хода рычагов (отбойники, буферы). В противном случае при проезде крупной неровности ход колеса будет ограничиваться только минимальной и максимальной длиной амортизатора, он будет быстро изнашиваться, одновременно разрушая верхнюю опору и нижний сайлентблок. Резиновые отбойники принимают удары на себя, сберегая ресурс более дорогих узлов.
Задняя подвеска
Из чего состоит задняя подвеска? На большинстве машин она значительно проще передней. В первую очередь из-за того, что ее влияние на управляемость гораздо меньше, что позволяет применять более простые решения.
Один из самых простых и старых вариантов - подвеска неразрезного моста на старых заднеприводных машинах или современных пикапах. Так как мост сам по себе жестко связывает колеса, достаточно закрепить его относительно кузова на двух продольных тягах. В этом случае практически не имеет значения, что применять в качестве упругого элемента: пружины или рессоры. Крепление амортизаторов также элементарно.
Для увеличения жесткости конструкции могут применяться и дополнительные продольные тяги, устанавливаться стабилизатор.
Полузависимая ходовая на упругой балке, распространенная на части дешевых переднеприводных моделей, еще проще. Здесь единым качающимся рычагом становится сама балка, закрепленная на своих сайлентблоках. Все, что входит в подвески такого типа, - это балка, пружины и амортизаторы.
В независимой задней подвеске приходится использовать систему продольных и поперечных рычагов, удерживающих ступицу. При этом наличие или отсутствие привода на задней оси не имеет принципиального значения. Основное же отличие от передней подвески - отсутствие шаровых опор, так как кулак ступицы относительно каждого рычага лишь качается, и это позволяет использовать обычные сайлентблоки.
Принцип работы подвески
Независимо от того, из чего состоит подвеска автомобиля, все ее части связаны между собой, а их характеристики подбираются в комплексе. Рассмотрим простейший случай сжатия:
- инерция кузова при наезде на неровность сжимает пружину, одновременно преодолевая сопротивление амортизатора;
- поворотный кулак одновременно тянет нижний рычаг за нижнюю шаровую и, упираясь через верхнюю шаровую в верхний рычаг, приходит в движение по траектории, заданной соотношением длин рычагов.
Достаточно изменить лишь один параметр, и поведение подвески изменится. Например, более жесткий амортизатор не только снизит комфорт при аккуратном переезде неровностей, но и увеличит нагрузку на нижнюю шаровую, так как будет сильнее противодействовать движению рычага.
На практике же на работу подвески одного колеса будут оказывать влияние и все остальные. Поэтому мы рекомендуем устанавливать тюнинговые детали сразу комплектом от одного производителя. Например, представленная в нашем каталоге австралийская фирма Tough Dog предлагает и пружины (как под стандартные нагрузки, так и под увеличенные), и различные типы тюнинговых амортизаторов.
Настройка ходовой под конкретные условия эксплуатации также ведется в комплексе. К примеру, при установке более длинных пружин для лифтовки кузова потребуются и амортизаторы с увеличенным ходом, иначе при каждом ходе отбоя пружина будет полностью вытягивать шток амортизатора, заставляя его биться об верхнюю часть корпуса с направляющей втулкой и уплотнениями. Лифтовка проставками, изменяя углы наклона рычагов, может в буквальном смысле упереться в допустимые углы наклона пальцев шаровых опор, те начнут ударяться о корпуса, в результате ресурс шаровых упадет многократно.
По этой причине наиболее совершенными на сегодняшний день являются системы с пневматическими упругими элементами и регулируемыми амортизаторами. Управляющая ходовой электроника в зависимости от скорости может одновременно изменять и давление в баллоне, меняя дорожный просвет, и подстраивать демпфирование амортизаторов, делая их мягче на малой скорости и разбитой дороге или, напротив, жестче на высокой скорости.
Автомобиль состоит из множества узлов, каждый из которых выполняет возложенные на него функции. Без их точной работы невозможно нормальное движение машины. Одним из самых важных считается подвеска авто. Она помогает гасить удары от неровной поверхности и передаёт крутящее усилие колёс на корпус. Благодаря этому транспортное средство движется в нужном направлении.
Внимание! Без подвески каждый удар при наезде на яму приносил бы серьёзный вред кузову.
Что такое подвеска можно узнать на видео:
Назначение подвески и общее устройство
Подвеска для авто имеет несколько основных функций, которые определяют её роль в работе авто. Именно она обеспечивает комфорт пассажиров при езде. Одним из её основных элементов являются амортизаторы. Они поглощают основную ударную силу.
Ещё одной важной функцией подвески является удержание корпуса авто во время поворотов. Эта конструкционная особенность обеспечивает высокую надёжность даже на самых крутых виражах. Общее устройство состоит из таких элементов:
- кузов;
- колесо;
- шарнир;
- упругий, демпфирующий и направляющий элемент.
Внимание! Сейчас в большинстве конструкций подвесок для автомобилей в качестве упругого элемента используются пружины, но до сих пор можно найти конструкции с рессорами.
Хорошая подвеска авто обеспечивает плавность во время езды. Именно от неё зависит, насколько комфортно вы будете чувствовать себя на трассе или бездорожью. В процессе эволюции автомобильными инженерами было создано множество конструкций, каждая из которых является уникальной. Многие из них нашли своё практическое применение.
Виды подвесок и их устройство
Существует много видов подвесок для автомобиля. Каждая имеет ряд конструкционных особенностей, что обеспечивает её функциональные возможности. Неудивительно, что каждая конструкция определяется для конкретного класса машин, рассчитанного на те или иные условия эксплуатации.
Видов подвесок существует очень много. В принципе каждый серьёзный автомобильный производитель старался изобрести свою уникальную конструкцию, которая бы максимально отвечала классу, выпускаемых им автомобилей. Перечисление их всех займёт слишком много времени. Поэтому лучше сосредоточиться на наиболее популярных.
Зависимая подвеска
Пожалуй, это самая старая подвеска, которая применяется до сих пор. Главной её особенностью является жёсткая связь. Подобного эффекта удаётся достичь благодаря балке и картеру.
Примечательно, что в самых первых моделях производители даже использовали рессоры. Но вскоре от этой практики пришлось отойти. Современные аналоги оснащаются продольными рычагами. За восприятие боковой силы отвечает поперечная тяга.
Зависимая подвеска авто обладает такими достоинствами:
- невысокой стоимостью;
- малым весом;
- хорошим сцеплением с поверхностью.
На первый взгляд, это не так-то уж и мало, но дело в том, что и многие другие виды подвесок для авто обладают такими качествами. Главный же недостаток системы заключается в частых заносах. К тому же из-за того, что колёса двигаются разнонаправленно, наблюдаются проблемы с управляемостью.
Задняя полунезависимая
Конструкция подвески довольно проста. Это два продольных рычага. Они соединяются между собой поперечиной. Подобная подвеска устанавливается только сзади , на машинах с передним приводом. В противном случае эффективность системы находится под большим вопросом. К достоинствам системы можно причислить:
- компактность;
- малый вес;
- хорошую кинематику.
Главное условие для использования подвески такого типа — наличие не ведущего заднего моста. В некоторых конструкциях амортизаторы и пружины устанавливаются по отдельности.
Внимание! Главной альтернативой для пружины является пневматический элемент с фиксацией определённой величины.
Ещё в некоторых вариантах устройства допустимо включение пружин и амортизаторов в одно целое. В таком случае пневматический элемент монтируется на шток амортизатора.
На продольных рычагах
Эта подвеска для авто относится к классу независимых. Главным отличием является отсутствие жёсткой связи. Каждое колесо удерживается при помощи рычага. Именно он принимает боковые усилия.
Внимание! Рычаг должен иметь предельную прочность. Это залог надёжности всего устройства.
Рычаг крепится к кузову двумя шарнирами. При этом сам элемент имеет широкую опорную базу. Только так становится возможным обеспечить нужную фиксацию и надёжность.
Подвеска для авто такого типа может двигаться только продольно. При этом колея никак не меняется. Подобная конструкторская особенность имеет как позитивную, так и негативную сторону. Если авто едет только вперёд, то наблюдается значительная экономия топлива. К тому же кузов обладает повышенной стабильностью, но стоит машине войти в поворот, как всё кардинально меняется.
Продольная подвеска очень плохо показывает себя на поворотах. Колёса наклоняются вместе с кузовом, и это, конечно же, не способствует устойчивости. Подобный вид конструкции имеет крайне скудные возможности при передаче боковой силы. Большие крены — убедительное тому свидетельство.
Добавление в устройство продольной подвески стабилизатора позволяет автомобилю избавиться от чрезмерного крена. К сожалению, подобное дополнение приводит к потере устойчивости на неровном покрытии.
Казалось бы, всех перечисленных выше недостатков более чем достаточно, чтобы забыть о продольной подвеске для авто. Но у неё есть весомые преимущества, о которых нельзя забывать. Она очень компактна и проста в монтаже. Из-за этого её чаще всего устанавливают на автобусах и грузовиках.
Поперечные двойные рычаги
Это устройство подвески для авто представляет собой разновидность предыдущей модификации. Она была создана в 30-х годах прошлого века. Несмотря на это, она до сих пор незаменима в машинах, которые принимают участие в различных типах гонках.
Колесо в такой подвеске для авто удерживается при помощи двух рычагов, которые располагаются поперечно. Крепление может осуществлять как к кузову, так и к подрамнику. Разные автомобильные компании используют тот вариант, который больше всего подходит для их целей.
Главным достоинством поперечной подвески для авто является возможность широкой настройки. Вы можете легко изменить наклон рычагов, если вам это понадобится. Благодаря такой коррективе меняется параметр поперечного крена. Мало того, есть возможность менять длину. Это позволяет влиять на развал.
Нижний рычаг поперечной подвески для авто должен быть немного длиннее верхнего. Подобное конструкционное изменение позволяет образовать отрицательный развал колёс. Мало того, это происходит при минимальном расширении колеи.
На практике подобное будет выглядеть следующим образом: подвеска захватит колесо сверху. Из-за этого при поворотах колёса спереди оказываются намного ближе к вертикали. Данного эффекта удаётся добиться за счёт отрицательного развала. Именно он компенсирует наклон, хотя и не полностью.
Расстояние между поперечными рычагами позволяет контролировать податливость подвески авто. Также это влияет на кинематику. Зависимость довольно проста. Чем дальше они друг от друга, тем больше жёсткости и выше точность.
Естественно, без минусов в поперечной подвеске авто обойтись не получилось. Из-за меняющегося развала хуже себя проявляют покрышки. Особенно это заметно при торможении. Неудивительно, что со временем инженеры стали устанавливать рычаги продольно.
Внимание! Главным достоинством подвески авто с продольными рычагами является возможность получения центра крена выше, чем у остальных модификаций.
Де-дион
Ища возможность снять нагрузку с заднего моста, ученые изобрели подвеску для авто Де-дион. В ней картер отделяется от балки. При этом он крепится непосредственно к кузову. Таким образом, крутящий момент идёт прямо к ведущим колёсам от силового агрегата. Проводниками служат полуоси. Конструкция может быть зависимой и независимой
Внимание! Главный недостаток этой подвески авто — отсутствие баланса при торможении.
Подвеска играет одну из самых важных ролей в авто. Неудивительно, что автомобильными инженерами было придумано множество модификаций, каждая из которых оптимально подходит под определённые условия эксплуатации.
На видео - обзор видов подвесок для авто:
Давайте не откладывая в долгий ящик сразу же разбираться с темами . Тем более темы довольно интересные, хотя вот уже вторая подряд про автомобили. Боюсь женской части читателей и пешеходам это не совсем по душе, но так вот случилось Слушаем тему от :
«Как работает подвеска автомобилей? Типы подвесок? От чего зависит жесткость хода машины? Что такое «жесткая, мягкая, упругая…» подвеска»
Рассказываем … о некоторых вариантах (а их ох как много на самом деле оказывается!)
Подвеска осуществляет упругую связь кузова или рамы автомобиля с мостами или непосредственно с колесами, смягчая толчки и удары, возникающие при наезде колес на неровности дороги. В данной статье мы попытаемся рассмотреть наиболее популярные типы автомобильных подвесок.
1. Независимая подвеска на двух поперечных рычагах.
Два вильчатых рычага, обычно треугольных по форме, направляют качение колеса. Ось качения рычагов расположена параллельно продольной оси автомобиля. С течением времени независимая подвеска двухрычажного типа стала стандартным оборудованием автомобилей. В своё время она доказала следующие бесспорные преимущества:
Малая неподресорная масса
Незначительная потребность в пространстве
Возможность корректирования управляемости автомобиля
Доступное совмещение с передним приводом
Главное преимущество такой подвески - возможность для проектировщика путём выбора определённое геометрии рычагов жёстко задать все основные установочные параметры подвески - изменение развала колёс и колеи при ходах сжатия и отбоя, высоту продольного и поперечного центров крена, и так далее. Кроме того, такая подвеска нередко полностью монтируется на крепящейся к кузову или раме поперечине, и таким образом представляет собой отдельный агрегат, который может быть целиком демонтирован с автомобиля для ремонта или замены.
С точки зрения кинематики и управляемости двойные поперечные рычаги считается наиболее оптимальным и совершенным типом, что обуславливает очень широкое распространение такой подвески на спортивных и гоночных автомобилях. В частности, все современные болиды «Формулы-1» имеют именно такую подвеску как спереди, так и сзади. Большинство спортивных автомобилей и представительских седанов в наши дни также используют этот тип подвески на обеих осях.
Достоинства: одна из самых оптимальных схем подвески и этим все сказано.
Недостатки: компоновочные ограничения, связанные с длиной поперечных рычагов (сама подвеска «отъедает» довольно большое пространство у моторного или багажного отсеков).
2. Независимая подвеска с косыми рычагами.
Ось качания расположена диагонально по отношению к продольной оси автомобиля и слегка наклонена к середине автомобиля. Подвеска этого типа не может устанавливатся на автомобили с передним приводом, хотя доказала свою эффективность на автомобилях малого и среднего класса с задним приводом.
К репление колес на продольных или косых рычагах практически не применяется в современных автомобилях, но наличие такого типа подвески, например, в классических Porsche 911, это определенно повод для обсуждения.
Достоинства:
Недостатки:
3. Независимая подвеска с качающейся осью.
В основе независимой подвески с качающейся осью лежит патент Румплера от 1903 года, который применялся «Даймлер - Бенцем» до семидесятых годов 20-го века. Левая труба полуоси жёстко соединена с корпусом главной передачи, а правая труба имеет пружинное соединение.
4. Независимая подвеска с продольными рычагами.
Независимая подвеска с продольными рычагами была запатентована Порше.К репление колес на продольных или косых рычагах практически не применяется в современных автомобилях, но наличие такого типа подвески, например, в классических Porsche 911, это определенно повод для обсуждения. В противоположности другим решениям, преимуществом этого типа подвески представлялось то, что этот тип оси соединялся с поперечно - торсионной пружинной штангой, что создавало больше места. Проблема, однако, заключалась в том, что возникали реакции сильных поперечных колебаний автомобиля, что могло привести к потере управляемости, чем, например, «прославился» «Ситроен» модели «2 CV».
Этот тип независимой подвески прост, но несовершенен. При работе такой подвески в достаточно больших пределах меняется колёсная база автомобиля, правда колея при этом остаётся постоянной. При повороте колёса в ней наклоняются вместе с кузовом существенно больше, чем в других конструкциях подвесок. Косые рычаги позволяют частично избавиться от главных недостатков подвески на продольных рычагах, но при уменьшении влияние кренов кузова на наклон колес появляется изменение колеи, что тоже сказывается на управляемости и стабильности.
Достоинства: простота, дешевизна, относительная компактность.
Недостатки: устаревшая конструкция, крайне далекая от совершенства.
5. Независимая подвеска с рычагом и пружинной стойкой (Мак-Ферсон).
Так называемая «подвеска Мак-Ферсон» была запатентована в 1945 году. Она представляла собой дальнейшее развитие подвески двухрычажного типа, в которой верхний управляющий рычаг был заменён на вертикальную направляющую. Пружинные стойки «Мак-Ферсон» имеют конструкции для применения как с передней, так и с задней осью. При этом ступица колеса соединяется с телескопической трубой. С передними (управляемыми) колёсами вся стойка соединяется посредством шарниров.
МакФерсон впервые применил на серийном автомобиле модели «Форд Ведет» 1948 года, выпускавшейся французским филиалом компании. Позднее она использовалась на Ford Zephyr и Ford Consul, которые также претендуют на звание первых крупносерийных автомобилей с такой подвеской, так как выпускавший Vedette завод в Пуасси первоначально испытывал большие затруднения с освоением новой модели.
Во многом аналогичные подвески разрабатывались и ранее, вплоть до самого начала XX века, в частности, очень похожий тип был разработан инженером фирмы «Фиат» Guido Fornaca в середине двадцатых годов - считается, что МакФерсон частично воспользовался его разработками.
Непосредственный предок этого типа подвески - разновидность передней подвески на двух поперечных рычагах неравной длины, в которой пружина в едином блоке с амортизатором была вынесена в пространство над верхним рычагом. Это делало подвеску более компактной, и позволяло на переднеприводном автомобиле пропустить между рычагами полуось с шарниром.
Заменив верхний рычаг с шаровой опорой и расположенной над ним блоком амортизатора и пружины на амортизаторную стойку с закреплённым на брызговике крыла поворотным шарниром, МакФерсон получил компактную, конструктивно простую и дешёвую подвеску, названную его именем, которая вскоре была применена на многих моделях компании «Форд» европейского рынка.
В оригинальном варианте такой подвески шаровой шарнир располагался на продолжении оси амортизаторной стойки, таким образом ось амортизаторной стойки была и осью поворота колеса. Позднее, например на Audi 80 и Volkswagen Passat первых поколений, шаровой шарнир стали смещать наружу к колесу, что позволяло получить меньшие, и даже отрицательные значения плеча обкатки.
Массовое распространение эта подвеска получила лишь в семидесятые годы, когда были окончательно решены технологические проблемы, в частности - массового изготовления амортизаторных стоек с необходимым ресурсом. В связи со своей технологичностью и дешевизной данный тип подвески впоследствии быстро нашёл очень широкое применение в автомобилестроении, несмотря на целый ряд недостатков.
В восьмидесятые годы наметилась тенденция к повсеместному использованию подвески макферсон, в том числе - на больших и сравнительно дорогих автомобилях. Однако впоследствии необходимость дальнейшего роста технических и потребительских качеств обусловила возврат на многих сравнительно дорогих автомобилях к подвеске на двойных поперечных рычагах, более дорогой в производстве, но имеющей лучшие параметры кинематики и повышающей ездовой комфорт.
Задняя подвеска типа «Чепмен» - вариант подвески макферсон для заднего моста.
МакФерсон создавал свою подвеску для установки на все колёса автомобиля, как передние, так и задние - в частности, именно так она была использована в проекте Chevrolet Cadet. Однако на первых серийных моделях подвеска его разработки была применена только спереди, а задняя из соображений упрощения и удешевления оставалась традиционной, зависимой с жёстким ведущим мостом на продольных рессорах.
Только в 1957 году инженер фирмы «Лотус» Колин Чепмен применил аналогичную подвеску для задних колёс модели «Лотус Элит», поэтому её в англоязычных странах принято называть «подвеской Чепмена». Но, к примеру, в Германии такой разницы не делается, и сочетание «задняя подвеска макферсон» считается вполне допустимым.
Наиболее значительными преимуществами системы является её компактность и малая неподрессорная масса. Подвеска «Мак-Ферсон» получила широкое распространение благодаря невысокой стоимости, нетрудоемкости изготовления, компактности, а также возможностям дальнейшей доработки.
6. Независимая подвеска с двумя поперечными рессорами.
В 1963 году компания «Дженерал Моторз» разработала «Корвет» с исключительным решением подвески - независимая подвеска с двумя поперечными рессорами. Раньше предпочтение отдавалось спиральным пружинам, а не рессорам. Позднее, в 1985 году, «Корвет» первых выпусков снова оборудован подвеской с поперечными рессорами, изготовленными из пластика. Однако, в общем, эти конструкции не были удачными.
7. Независимая свечная подвеска.
Этот тип подвески устанавливался на мадели ранних выпусков, например, на «Лянча-Лямбда» (1928 год). В подвесках этого типа колесо вместе с поворотным кулаком перемещается вдоль вертикальной направляющей, смонтированной внутри колёсного кожуха. Внутри или снаружи этой направляющей установлена винтовая пружина. Эта конструкция, однако, не обеспечивает положения колёс, необходимого для оптимального контакта с дорожным покрытием и управляемости.
С амый распространённый в наши дни тип независимой подвески легкового автомобиля. Характеризуется простотой, дешевизной, компактностью и сравнительно неплохой кинематикой.
Это подвеска на направляющей стойке и одном поперечном рычаге, иногда с дополнительным продольным рычагом. Основной идеей при проектировании этой схемы подвески были отнюдь не управляемость и комфорт, а компактность и простота. При довольно средних показателях, помноженных на необходимость серьезного усиления места крепления стойки к кузову и довольно серьезную проблему передаваемых на кузов дорожных шумов (и еще целым ворохом недостатков), подвеска оказалась настолько технологична и настолько пришлась по душе компоновщикам, что до сих пор применяется практически повсеместно. Фактически, только эта подвеска позволяет конструкторам располагать силовой агрегат поперечно. Подвеска макферсон может использоваться как для передних, так и для задних колёс. Однако в англоязычных странах аналогичную подвеску задних колёс принято называть «подвеской Чепмена». Так же эту подвеску иногда называют термином «свечная подвеска» или «качающаяся свеча». На сегодняшний день наблюдается тенденция к переходу от классического макферсон к схеме с дополнительным верхним поперечным рычагом (получается некий гибрид макферсон и подвески на поперечных рычагах), что позволяет, сохранив относительную компактность, серьезно улучшить показатели управляемости.
Достоинства: простота, дешевизна, малые неподрессоренные массы, удачная схема для различных компоновочных решений в малых пространствах.
Недостатки: шумность, низкая надежность, малая компенсация крена («клевка» при торможении и «приседания» при разгоне).
8. Зависимая подвеска.
Зависимая подвеска в основном применяется для задней оси. В качестве передней подвески она применена на «джипах». Этот тип подвески был основным до примерно тридцатых годов 20-го века. В их комплектацию также входили рессоры с спиральные пружины. Проблемы, связанные с этим типом подвески, касаются большой массы неподрессорнных деталей, особенно для осей ведущих колёс, а также невозможности обеспечить оптимальные углы установки колёс.
С амый старый тип подвески. Историю свою ведет еще от телег и повозок. Основной принцип ее заключается в том, что колеса одной оси связаны между собой жесткой балкой, называемой чаще всего «мостом».
В большинстве случаев, если не касаться экзотических схем, мост может быть закреплен как на рессорах (надежно, но не комфортно, довольно посредственная управляемость), так и на пружинах и направляющих рычагах (лишь чуть менее надежно, зато комфорта и управляемости становится сильно больше). Применяется там, где требуется что-то действительно крепкое. Ведь крепче стальной трубы, в которую запрятаны, например, приводные полуоси, пока еще ничего не придумано. В современных легковых автомобилях практически не встречается, хотя исключения есть. Ford Mustang, например. Во внедорожниках и пикапах применяется чаще (Jeep Wrangler, Land Rover Defender, Mercedes Benz G-Class, Ford Ranger, Mazda BT-50 и так далее), но тенденция к всеобщему переходу на независимые схемы видна невооруженным взглядом - управляемость и скорость сейчас востребованы больше, чем «бронебойность» конструкции.
Достоинства: надежность, надежность, надежность и еще раз надежность, простота конструкции, неизменные колея и дорожный просвет (на бездорожье это плюс, а не минус, как почему-то многие считают), большие хода, позволяющие преодолевать серьезные препятствия.
Недостатки: При отработке неровностей и в поворотах колеса всегда движутся вместе (они жестко связаны), что, в совокупности с высокими неподрессоренные массами (мост тяжелый - это аксиома), не лучшим образом сказывается на стабильности движения и управляемости.
На поперечной рессоре
Этот очень простой и дешёвый тип подвески широко применялся в первые десятилетия развития автомобиля, но по мере роста скоростей движения почти совершенно вышел из употребления.
Подвеска состояла из неразрезной балки моста (ведущего или не ведущего) и расположенной над ним полуэллиптической поперечной рессоры. В подвеске ведущего моста возникала необходимость размещения его массивного редуктора, поэтому поперечная рессора имела форму прописной буквы «Л». Для уменьшения податливости рессоры использовались продольные реактивные тяги.
Этот тип подвески наиболее известен по автомобилям Ford T и Ford A/ ГАЗ-А. На автомобилях «Форд» этот тип подвески использовался вплоть до модели 1948 года (включительно). Инженеры ГАЗ-а же отказались от него уже на модели ГАЗ-М-1, созданной на основе Ford B, но имевшей полностью переработанную подвеску на продольных рессорах. Отказ от такого типа подвески на поперечной рессоре в данном случае был связан в наибольшей степени с тем, что она, по опыту эксплуатации ГАЗ-А, обладала недостаточной живучестью на отечественных дорогах.
На продольных рессорах
Это, самый древний вариант подвески. В ней балка моста подвешена на двух продольно ориентированных рессорах. Мост может быть как ведущим, так и не ведущим, и расположен как над рессорой (обычно на легковых автомобилях), так и под ней (грузовики, автобусы, внедорожники). Как правило крепление моста к рессоре осуществляется при помощи металлических хомутов примерно в её середине (но обычно с небольшим смещением вперёд).
Рессора в её классическом виде представляет собой пакет из упругих металлических листов, соединённых хомутами. Лист, на котором расположены ушки крепления рессоры, называется коренным - как правило, его делают самым толстым.
В последние десятилетия наблюдается переход к мало- или даже однолистовым рессорам, иногда для них используются неметаллические композитные материалы (углепластики и так далее).
С направляющими рычагами
Существуют самые различные схемы таких подвесок с различным количеством и расположением рычагов. Часто применяется показанная на рисунке пятирычажная зависимая подвеска с тягой Панара. Её преимущество в том, что рычаги жёстко и предсказуемо задают движение ведущего моста по всем направлениям - вертикальном, продольном и боковом.
Более примитивные варианты имеют меньшее число рычагов. Если рычага всего два, при работе подвески они перекашиваются, что требует либо их собственной податливости (например, на некоторых «Фиатах» начала шестидесятых годов и английских спорткарах рычаги в пружинной задней подвеске делались упругими, пластинчатыми, по сути - аналогичными четверть-эллиптическим рессорам), либо особого шарнирного соединения рычагов с балкой, либо податливости самой балки на кручение (так называемая торсионно-рычажная подвеска с сопряжёнными рычагами, до сих пор широко распространённая на переднеприводных автомобилях
В качестве упругих элементов могут использоваться как витые пружины, так и например пневмобаллоны (особенно на грузовиках и автобусах, а также - влоурайдерах)
. В последнем случае требуется жёсткое задание движения направляющего аппарата подвески по всем направлениям, так как пневмобаллоны не способны воспринимать даже небольшие поперечные и продольные нагрузки.
9. Зависимая подвеска типа «Де-Дион».
Фирма «Де Дион-Бутон» в 1896 году разработала конструкцию задней оси, которая позволяла разделить корпус дифференциала и ось. В подвески конструкции «Де Дион-Бутон» крутящий момент воспринимался днищем кузова автомобиля, а на жёсткой оси крепились ведущие колёса. При данной конструкции масса неамортизируемых деталей значительно сокращалась. Такой тип подвески широко применяла фирма «Альфа Ромео». Само собой разумеется, что такая подвеска может работать только на задней ведущей оси.
Подвеска «Де Дион» в схематичном изображении: голубой - неразрезная балка подвески, жёлтый - главная передача с дифференциалом, красный - полуоси, зелёный - шарниры на них, оранжевый - рама или кузов.
Подвеску «Де Дион» можно охарактеризовать как промежуточный тип между зависимыми и независимыми подвесками. Этот тип подвески может использоваться только на ведущих мостах, точнее говоря, только ведущий мост может иметь тип подвески «Де Дион», так как она была разработана как альтернатива неразрезному ведущему мосту и подразумевает наличие на оси ведущих колёс.
В подвеске «Де Дион» колёса соединены сравнительно лёгкой, так или иначе подрессоренной неразрезной балкой, а редуктор главной передачи неподвижно крепится к раме или кузову и передаёт вращение на колёса через полуоси с двумя шарнирами на каждой.
Это позволяет свести к минимуму неподрессоренные массы (даже по сравнению со многими видами независимой подвески). Иногда для улучшения этого эффекта даже тормозные механизмы переносят к дифференциалу, оставляя неподрессоренными лишь ступицы колёс и сами колёса.
При работе такой подвески изменяется длина полуосей, что вынуждает выполнять их с подвижными в продольном направлении шарнирами равных угловых скоростей (как на переднеприводных автомобилях). На английском Rover 3500 использовались обычные карданные шарниры, и для компенсации балку подвески пришлось выполнить с уникальной конструкции скользящим шарниром, позволявшим ей увеличивать или уменьшать свою ширину на несколько сантиметров при сжатии и отбое подвески.
«Де Дион» является технически весьма совершенным типом подвески, и по кинематическим параметрам превосходит даже многие виды независимых, уступая лучшим из них лишь на неровной дороге, и то по отдельным показателям. При этом и себестоимость его достаточно высока (выше, чем у многих типов независимой подвески), поэтому применяется она сравнительно редко, обычно - на спортивных автомобилях. Например, такую подвеску имели многие модели Alfa Romeo. Из недавних автомобилей с такой подвеской можно назвать Smart.
10. Зависимая подвеска с дышлом.
Эта подвеска может быть рассмотрена, как полузависимая. В её сегодняшнем виде она была разработана в семидесятые годы для компактных автомобилей. Данный тип оси впервые был серийно установлен на «Ауди 50». Сегодня примером такого автомобиля может служить «Лянча Y10». Подвеска собрана на изогнутой впереди трубе, на обоих концах которой смонтированы колеса с подшипниками. Выступающий вперёд изгиб образует собственно дышло, закреплённое на кузове резинометаллическим подшипником. Боковые силы передают две симметричные косые реактивные штанги.
11. Зависимая подвеска со связанными рычагами.
Подвеска со связанными рычагами представляет собой ось, которая является полузависимой подвеской. Подвеска имеет жёсткие продольные рычаги, соединённые друг с другом жёстким упругим торсионом. Такая конструкция в принципе заставляет рычаги колеботься синхронно друг с другом, но за счёт закручивания торсиона даёт им некоторую степень независимости. Этот тип можно условно считать полузависимым. В этом виде подвеска применяется на модели «Фольксваген - Гольф». Вообще она имеет достаточно много разновидностей конструкции и очень широко используется для задней оси переднеприводных автомобилей.
12. Торсионная подвеска
Торсионная подвеска - это металлические торсионные валы, работающие на кручение, один конец которой крепится к шасси, а другой крепится к специальному перпендикулярно стоящему рычагу, связанному с осью. Торсионная подвеска изготавливается из термически обработанной стали, которая позволяет выдерживать значительные нагрузки при кручении. Основной принцип действия торсионной подвески - это работа на изгиб.
Торсионная балка может располагаться продольно и поперечно. Продольное расположение торсионной подвески в основном используется на больших и тяжелых грузовых автомобилях. На легковых автомобилях, как правило, используются поперечное расположение торсионных подвесок, обычно на заднем приводе. В обоих случаях торсионная подвеска обеспечивает плавность хода, регулирует крен при повороте, обеспечивает оптимальную величину затухания колебаний колес и кузова, уменьшает колебания управляемых колес.
На некоторых автомобилях торсионная подвеска используется для автоматического выравнивания с использованием мотора, который стягивает балки для придания дополнительной жесткости, в зависимости от скорости и состояния дорожного покрытия. Подвеска с регулируемой высотой может использоваться при замене колес, когда транспортное средство приподымается при помощи трех колес, а четвертое поднимается без помощи домкрата.
Основное преимущество торсионных подвесок - это долговечность, легкость в регулировании высоты и компактность по ширине транспортного средства. Она занимает значительно меньше пространства, нежели пружинные подвески. Торсионная подвеска очень легка в эксплуатации и техническом обслуживании. Если торсионная подвеска разболталась, то отрегулировать положения можно с помощью обычного гаечного ключа. Достаточно забраться под низ автомобиля и подтянуть нужные болты. Однако главное не переусердствовать, чтобы избежать излишней жесткости хода при движении. Регулировать торсионные подвески намного легче, чем регулировать пружинные подвески. Производители автомобилей меняют торсионную балку для регулирования положения движения в зависимости от веса двигателя.
Прототипом современной торсионной автомобильной подвески можно назвать устройство, которое использовалось в Фольсваген “Битл” в 30-х годах прошлого столетия. Это устройство было модернизировано чехословацким профессором Ледвинка до той конструкции, которую мы сегодня знаем, и установлена на Татре в середине 30-х годов. А в 1938 Фердинанд Порше скопировал дизайн торсионной подвески Ледвинки и внедрил ее в массовое производство KDF-Wagen.
Торсионная подвеска широко применялась на военной технике во время Второй мировой войны. После войны автомобильная торсионная подвеска применялась в основном на европейских автомобилях (в том числе легковых) таких, как Ситроен, Рено и Фольсваген. Со временем производители легковых автомобилей отказались от использования торсионных подвесок на пассажирских легковых машинах по причине сложности изготовления торсионов. В наши дни торсионная подвеска в основном используется на грузовых автомобилях и внедорожниках у таких производителей, как Форд, Додж, Дженерал Моторс и Мицубиси Паджеро.
Теперь о наиболее часто встречающихся заблуждениях.
«Пружина просела и стала мягче»:
- Нет, жесткость пружины не изменяется. Изменяется только её высота. Витки становятся ближе друг к другу и машина опускается ниже.
- «Рессоры выпрямились, значит просели»: Нет, если рессоры прямые, это не значит что они просевшие. Например на заводском сборочном чертеже шасси УАЗ 3160, рессоры абсолютно прямые. У Хантера они имеют едва заметный для невооруженного глаза изгиб 8мм, что тоже конечно же воспринимается как «прямые рессоры». Для того чтобы определить просели рессоры или нет, можно замерить какой-нибудь характерный размер. Например между нижней поверхностью рамы над мостом и поверхностью чулка моста под рамой. Должно быть порядка 140мм. И ещё. Прямыми эти рессоры задуманы не случайно. При расположении моста под рессорой, только таким образом они могут обеспечить благоприятную характеристику уплавляемости: при крене не подруливать мост в сторону избыточной поворачиваемости. Про поворачиваемость можно почитать в разделе «Управляемость автомобиля». Если же каким-то образом (добавив листы, проковав ресоры, добавив пружины итд) добиться того чтобы они стали выгнутыми, то автомобиль будет склонен к рысканью на большой скорости и другим неприятным свойствам.
- «Я отпилю от пружины пару витков, она просядет и станет мягче» : Да, пружина действительно станет короче и возможно при установке на машину, машина просядет ниже чем с полной пружиной. Однако, при этом пружина станет не мягче а наоборот жесче пропорционально длине отпиленного прутка.
- «Я поставлю дополнительно к рессорам пружины (комбинированную подвеску), рессоры расслабятся и подвеска станет мягче. При обычной езде рессоры работать не будут, будут работать только пружины, а рессоры только при максимальных пробоях» : Нет, жесткость в этом случае увеличится и будет равна сумме жесткости рессоры и пружины, что отрицательно скжется не только на уровне комфорта но и на проходимости (о влиянии жесткости подвески на комфорт позже). Для того чтобы таким методом добиться переменной характеристики подвески, необходимо изогнуть пружиной рессору до свободного состояния рессоры и через это состояние перегнуть (тогда рессора изменит направление усилия и пружина и рессора начнут работать враспор). А например для малолистовой рессоры УАЗа с жесткостью 4кг/мм и подрессоренной массе 400кг на колесо, это означает лифт подвески более чем на 10см!!! Даже если осуществить этот ужасный лифт пружиной, то помимо потери устойчивости автомобиля, кинематика изогнутой рессоры сделает автомобиль совершенно неуправляемым (см п. 2)
- «А я (например дополнительно к п. 4) уменьшу количество листов в рессоре» : Уменьшение количества листов в рессоре действительно однозначно означает снижение жесткости рессоры. Однако, во-первых это не обязательно означает изменение её изгиба в свободном состоянии, во-вторых она становится более склонна к S-образному изгибу (наматывание вокруг моста вод действием реактивного момента на мосту) и в-третьих рессора конструируется как «балка равного сопротивления изгибу» (кто изучал «СопроМат», тот знает что это такое). Например у 5-листовых рессор от Волги-седана и более жестких 6-листовых рессор от Волги-универсала одинаковый только коренной лист. Казалось бы в производстве дешевле все части унифицировать и сделать только один дополнительный лист. Но так нельзя т.к. при нарушении условия равного сопротивления изгибу нагрузка на листы рессоры становится неравномерной по длине и лист быстро выходит из строя на более нагруженном участке. (Сокращается срок службы). Изменять количество листов в пакете очень не рекомендую и тем более собирать рессоры из листов от разных марок автомбилей.
- «Мне нужно увеличить жесткость чтобы не пробивало подвеску до отбойников» или «у внедорожника должна быть жесткая подвеска». Ну во-первых «отбойниками» они называются только в простонародии. На самом деле это дополнительные упругие элементы, т.е. они там специально стоят для того чтобы до них пробивало и чтобы в конце хода сжатия увеличивалась жесткость подвески и обеспечивалась необходимая энергоёмкость при меньшей жесткости основного упругого элемента (пружины/рессоры). При увеличении жесткости основных упругих элементов так же ухудшается проходимость. Казалось бы какая связь? Предел тяги по сцеплению, который можно развить на колесе, (помимо коэффициента трения) зависит от того, с какой силой это колесо прижато к поверхности по которой едет. Если автомобиль едет по ровной поверхности, то эта сила прижатия зависит только от массы автомобиля. Однако если поверхность не ровная, эта сила начинает зависеть от характеристики жесткости подвески. Например представим 2 автомобиля равной подрессоренной массы по 400кг на колесо, но с разной жесткостью пружин подвески 4 и 2 кг/мм соответственно, передвигающихся по одной и той же неровной поверхности. Соответственно при проезде неровности высотой 20см одно колесо сработало на сжатие на 10см, другое на отбой на те же 10см. При разжимании пружины жесткостью 4кг/мм на 100мм, усилие пружины уменьшилось на 4*100=400кг. А у нас всего 400кг. Значит тяги на этом колесе уже нет, а если у нас на оси открытый дифференциал или дифференциал ограниченного трения (ДОТ) (например винтовой «Квайф»). В случае же если жесткость 2 кг/мм, то усилие пружины уменьшилось только на 2*100=200кг, а значит 400-200-200 кг всё ещё давит и мы можем обеспечить по крайней мере половинную тягу на оси. При чем в случае если стоит ДОТ, а у большинства их коэффициент блокировки 3, при наличии какой-то тяги на одном колесе с худшей тягой, на второе колесо передаётся в 3 раза больший момент. И примерчик: Самая мягкая подвеска УАЗа на малолистовых рессорах (Хантер, Патриот) имеет жесткость 4кг/мм (и пружина и рессора), в то время как у старого Рэнджровера примерно такой же массы как Патриот, на передней оси 2.3 кг/мм, а на задней 2.7кг/мм.
- «У легковых автомобилей с мягкой независимой подвеской пружины должны быть мягче» : Совсем не обязательно. Например в подвеске типа «МакФерсон», пружины действительно работают напрямую, но в подвесках на двойных поперечных рычагах (передняя ВАЗ-классика, Нива, Волга) через передаточное число равное соотношению расстояния от оси рычага до пружины и от оси рычага до шаровой опоры. При такой схеме жесткость подвески не равна жесткости пружины. Жесткость пружины значительно больше.
- «Лучше ставить жесткие пружины чтобы автомобиль был мене валким и следовательно более устойчивым» : Не совсем так. Да, действительно чем больше вертикальная жесткость, тем больше угловая жесткость (отвечающая за крен кузова при действии центробежных сил в поворотах). Но перенос масс вследствие крена кузова значительно меньшим образом влияет на устойчивость автомобиля чем скажем высота центра тяжести, которым джиперы часто очень расточительно бросаются лифтуя кузов только ради того чтобы не пилить арки. Автомобиль должен крениться, крен это не зачит плохо. Это важно для информативности при вождении. При конструировании в большинство автомобилей закладывается стандартная величина крена 5 градусов при окружном ускорении 0.4g (зависит от соотношения радиуса поворота и скорости движения). Отдельные автопроизводители закладывают крен на меньший угол для создания иллюзии устойчивости для водителя.
Подвеска — важная система, которая делает возможным движение автомобиля (ведь с ее помощью к автомобилю крепятся колеса), а заодно обеспечивает комфорт и безопасность пассажиров и грузов. Об устройстве подвески автомобиля, основных ее элементах и их назначении читайте в этой статье.
Назначение подвески автомобиля
Подвеска - одна из основных систем ходовой части автомобиля, она необходима для соединения кузова (или рамы) автомобиля с колесами. Подвеска выступает в качестве промежуточного звена между автомобилем и дорогой и решает несколько задач:
Передачу на раму или кузов сил и моментов, возникающих при взаимодействии колес с дорожным покрытием;
- Связь колес с кузовом или рамой;
- Обеспечивает необходимые для нормального движения положения колес относительно рамы или кузова и дороги;
- Обеспечивает приемлемую плавность хода, компенсирует неровности дорожного покрытия.
Так что подвеска автомобиля - это не просто набор компонентов для соединения колес и кузова или рамы, а сложная система, которая делает возможным нормальное и комфортное движение на автомобиле.
Общее устройство подвески автомобиля
Любая подвеска, независимо от своего типа и устройства, имеет ряд элементов, которые помогают решить описанные выше задачи. К основным элементам подвески относятся:
Направляющие элементы;
- Упругие элементы;
- Гасящие устройства;
- Опоры колес;
- Стабилизаторы поперечной устойчивости;
- Элементы крепления.
Нужно отметить, что далеко не в каждой подвеске есть отдельные детали, играющие роль того или иного элемента - зачастую одна деталь решает сразу несколько задач. Например, традиционная подвеска на рессорах в качестве направляющего и упругого элемента, а также в качестве гасящего устройства использует рессору. Пакет стальных пружинящих пластин одновременно обеспечивает нужное положение колеса, воспринимает возникающие при движении силы и моменты, а также служит амортизатором, сглаживающим неровности дороги.
О каждом элементе подвески нужно рассказать отдельно.
Направляющие элементы
Главная задача направляющих элементов - обеспечить необходимый характер перемещения колес относительно рамы или кузова. Кроме того, направляющие элементы воспринимают силы и моменты от колеса (преимущественно боковые и продольные) и передают их на кузов или раму. В качестве направляющих элементов в подвесках различных типов обычно используются рычаги той или иной конструкции.
Упругие элементы
Основное назначение упругих элементов - передача сил и моментов, направленных по вертикали. То есть упругие элементы воспринимают и передают на кузов или раму неровности дороги. Нужно отметить, что упругие элементы не гасят воспринимаемые нагрузки - напротив, они их накапливают и передают на кузов или раму с некоторой задержкой. В качестве упругих элементов могут выступать рессоры , витые пружины, торсионы, а также разнообразные резиновые буферы (которые чаще всего применяются совместно с упругими элементами других типов).
Гасящие устройства
Гасящее устройство выполняет важную функцию - оно гасит колебания рамы или кузова, вызванные наличием упругих элементов. Чаще всего в роли гасящих элементов выступают гидравлические амортизаторы, но на многих автомобилях находят применение также пневматические и гидропневматические устройства.
В большинстве современных легковых автомобилей упругий элемент и гасящее устройство объединены в единую конструкцию - так называемую стойку, которая состоит из гидравлического амортизатора и витой пружины.
Подвеска автомобиля представляет собой совокупность элементов, обеспечивающих упругую связь между кузовом (рамой) и колесами (мостами) автомобиля. Главным образом подвеска предназначена для снижения интенсивности вибрации и динамических нагрузок (ударов, толчков), действующих на человека, перевозимый груз или элементы конструкции автомобиля при его движении по неровной дороге. В то же время она должна обеспечивать постоянный контакт колеса с дорожной поверхностью и эффективно передавать ведущее усилие и тормозную силу без отклонения колес от соответствующего положения. Правильная работа подвески делает управление автомобилем комфортным и безопасным. Несмотря на кажущуюся простоту, подвеска является одной из важнейших систем современного автомобиля и за историю своего существования претерпела значительные изменения и усовершенствования.
История появления
Попытки сделать передвижение транспортного средства мягче и комфортнее предпринимались еще в каретах. Изначально оси колес жестко крепились к корпусу, и каждая неровность дороги передавалась сидящим внутри пассажирам. Повысить уровень комфорта могли лишь мягкие подушки на сиденьях.
Зависимая подвеска с поперечным расположением рессоры
Первым способом создать упругую «прослойку» между колесами и кузовом кареты стало применение эллиптических рессор. Позже данное решение было позаимствовано и для автомобиля. Однако рессора уже стала полуэллиптической и могла устанавливаться поперечно. Автомобиль с такой подвеской плохо управлялся даже на небольшой скорости. Поэтому вскоре рессоры стали устанавливать продольно на каждое колесо.
Развитие автомобилестроения повлекло и эволюцию подвески. В настоящее время насчитываются десятки их разновидностей.
Основные функции и характеристики подвески автомобиля
У каждой подвески существуют свои особенности и рабочие качества, которые напрямую влияют на управляемость, комфорт и безопасность пассажиров. Однако любая подвеска вне зависимости от своего типа должна выполнять следующие функции:
- Поглощение ударов и толчков со стороны дороги для снижения нагрузок на кузов и повышения комфорта движения.
- Стабилизация автомобиля во время движения за счет обеспечения постоянного контакта шины колеса с дорожным покрытием и ограничения чрезмерных кренов кузова.
- Сохранение заданной геометрии перемещения и положения колес для сохранения точности рулевого управления во время движения и торможения.
Дрифт-кар с жесткой подвеской Жесткая подвеска автомобиля подходит для динамичной езды, при которой требуется мгновенная и точная реакция на действия водителя. Она обеспечивает небольшой дорожный просвет, максимальную устойчивость, сопротивляемость крену и раскачиванию кузова. Применяется в основном на спортивных автомобилях.
Автомобиль класса «Люкс» с энергоемкой подвеской В большинстве легковых авто применяется мягкая подвеска. Она максимально сглаживает неровности, однако делает автомобиль несколько валким и хуже управляемым. Если требуется регулируемая жесткость, на автомобиль монтируется винтовая подвеска. Она представляет собой стойки-амортизаторы с изменяемой силой натяжения пружины.
Внедорожник с длинноходной подвеской Ход подвески — расстояние от крайнего верхнего положения колеса при сжатии до крайнего нижнего при вывешивании колес. Ход подвески во многом определяет «внедорожные» возможности автомобиля. Чем больше его величина, тем большее препятствие можно преодолеть без удара об ограничитель или без провисания ведущих колес.
Устройство подвески
Любая подвеска автомобиля состоит из следующих основных элементов:
- Упругое устройство – воспринимает нагрузки от неровностей дорожной поверхности. Виды: пружины, рессоры, пневмоэлементы и т.д.
- Демпфирующее устройство — гасит колебания кузова при проезде через неровности. Виды: все типы .
- Направляющее устройство — обеспечивает заданное перемещение колеса относительно кузова. Виды: рычаги, поперечные и реактивные тяги, рессоры. Для изменения направления воздействия на демпфирующий элемент в спортивных подвесках pull-rod и push-rod применяются рокеры.
- Стабилизатор поперечной устойчивости — уменьшает поперечный крен кузова.
- Резино-металлические шарниры — обеспечивают упругое соединение элементов подвески с кузовом. Частично амортизируют, смягчают удары и вибрации. Виды: сайлент-блоки и втулки.
- Ограничители хода подвески — ограничивают ход подвески в крайних положениях.
Классификация подвесок
В основном подвески подразделяются на два больших типа: и независимые. Данная классификация определяется кинематической схемой направляющего устройства подвески.
Зависимая подвеска
Колеса жестко связаны посредством балки или неразрезного моста. Вертикальное положение пары колес относительно общей оси не изменяется, передние колеса – поворотные. Устройство задней подвески аналогичное. Бывает рессорная, пружинная или пневматическая. В случае установки пружин или пневмобаллонов необходимо применение специальных тяг для фиксирования мостов от перемещения.
Отличия зависимой и независимой подвески - простая и надежная в эксплуатации;
- высокая грузоподъемность.
- плохая управляемость;
- плохая устойчивость на больших скоростях;
- меньшая комфортабельность.
Независимая подвеска
Колеса могут изменять вертикальное положение относительно друг друга, оставаясь в той же плоскости.
- хорошая управляемость;
- хорошая устойчивость автомобиля;
- большая комфортабельность.
- более дорогая и сложная конструкция;
- меньшая надежность при эксплуатации.
Полузависимая подвеска Полузависимая подвеска или торсионная балка — это промежуточное решение между зависимой и независимой подвеской. Колеса по прежнему остаются связанными, однако существует возможность их небольшого перемещения относительно друг друга. Данное свойство обеспечивается за счет упругих свойств П-образной балки, соединяющей колеса. Такая подвеска в основном применяется в качестве задней подвески бюджетных автомобилей.
Виды независимых подвесок
МакФерсон
— самая распространенная подвеска передней оси современных автомобилей. Нижний рычаг соединен со ступицей посредством шаровой опоры. В зависимости от его конфигурации может применяться продольная реактивная тяга. К ступичному узлу крепится амортизационная стойка с пружиной, ее верхняя опора закрепляется на кузове.
Поперечная тяга, закрепленная на кузове и соединяющая оба рычага, является стабилизатором, противодействует крену автомобиля. Нижнее шаровое соединение и подшипник чашки стойки-амортизатора дают возможность для поворота колеса.
Детали задней подвески выполнены по тому же принципу, отличие заключается лишь в отсутствии возможности поворота колес. Нижний рычаг заменен на продольные и поперечные тяги, фиксирующие ступицу.
- простота конструкции;
- компактность;
- надежность;
- недорогая в производстве и ремонте.
- средняя управляемость.
Двухрычажная передняя подвеска
Более эффективная и сложная конструкция. Верхней точкой крепления ступицы выступает второй поперечный рычаг. В качестве упругого элемента может использоваться пружина или . Задняя подвеска имеет аналогичное строение. Подобная схема подвески обеспечивает лучшую управляемость автомобиля.
Пневматическая подвеска
Пневмоподвеска Роль пружин в этой подвеске выполняют пневмобаллоны со сжатым воздухом. При есть возможность регулировки высоты кузова. Также она улучшает показатели плавности хода. Используется на автомобилях класса люкс.
Гидравлическая подвеска
Регулировка высоты и жесткости гидроподвески Lexus Амортизаторы подключены к единому замкнутому контуру с гидравлической жидкостью. дает возможность регулировать жесткость и высоту дорожного просвета. При наличии в автомобиле управляющей электроники, а также функции она самостоятельно подстраивается под условия дороги и вождения.
Спортивные независимые подвески
Винтовая подвеска (койловеры) Винтовая подвеска, или койловеры – амортизационные стойки с возможностью настройки жесткости прямо на автомобиле. Благодаря резьбовому соединению нижнего упора пружины можно регулировать ее высоту, а также величину дорожного просвета.
Подвески типа push-rod и pull-rod
Данные устройства разрабатывались для гоночных автомобилей с открытыми колесами. В основе — двухрычажная схема. Основная особенность заключается в том, что демпфирующие элементы расположены внутри кузова. Конструкция данных типов подвески очень схожа, отличие заключается лишь в расположении воспринимающих нагрузку элементов.
Различие спортивных подвесок push-rod и pull-rod Спортивная подвеска push-rod: воспринимающий нагрузку элемент – толкатель, работает на сжатие.