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 торсион. 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.
Комфорт управления автомобилем, а также безопасность при движении во многом зависят от устройства его ходовой. Основное назначение любой подвески — выполнять роль связующего звена между колесами и кузовом.
Но при этом она должна обеспечивать своеобразный эффект буфера, гасить колебания, изолировать шумы, давать возможность вращения колеса относительно нескольких степеней свободы.
Эволюция данного узла не происходит линейно. Нельзя сказать, что один тип подвески со временем сменяет другой. В разных вариантах исполнения есть свои плюсы и они развиваются параллельно.
Устройство многорычажной подвески
Появившаяся еще в середине века многорычажная подвеска до недавнего времени считалась атрибутом дорогих автомобилей представительского класса. Но оптимизация технологии изготовления деталей позволила устанавливать ее даже на бюджетные авто.
В основе конструкции независимой многорычажной подвески лежат несколько рычагов (верхние, нижние, продольные, поперечные). Принцип привязки ступицы к кузову сильно напоминает классическую . Существует множество вариантов исполнения подвески, причем, как для передних, так и для задних колес.
Подробно рассмотрев устройство и работу одной из них, несложно понять общий принцип функционирования многорычажки.
3 — подрамник . Является несущей конструкцией. Он крепится к кузову с помощью сайлентблоков, обеспечивая гашение вибраций. Все поперечные рычаги (один верхний и два нижних) соединены с подрамником.
9 — верхний рычаг . Он шарнирно соединяет опору ступицы с подрамником, позволяя ей совершать колебания в вертикальной плоскости. Соединения обеспечивают резино-металлические сайлентблоки.
6 — поперечный нижний задний рычаг . Функция его та же, что и у верхнего рычага, только поддерживает опору ступицы снизу. Если дальше не рассматривать подвеску, то получился макет двухрычажной версии.
10 — поперечный нижний передний рычаг . Он удерживает ступичный узел от поперечного смещения. Соединен он не жестко. Следовательно, колесо имеет определенное смещение в указанном направлении. На гладком, но неровном покрытии (продавленный асфальт) многорычажка обладает эффектом подруливания. Этим обеспечивается отличная управляемость.
11 — продольный нижний рычаг. Он удерживает ступицу от смещений в продольном направлении.
5 — регулировочные болты . Даже задняя подвеска имеет определенный угол установки колес. Данные болты служат для его регулировки.
Поскольку для любого транспортного средства одной из важнейших систем, влияющих на комфорт и безопасность при движении, является подвеска. Проектирование многорычажной подвески, как наиболее оптимального варианта, является важным моментом для автопроизводителя. Впервые о ней заговорили еще в середине прошлого века, и сегодня она получила заслуженное признание и востребованность на большинстве легковых авто, задне- и полноприводных, где чаще всего устанавливается на задний мост.
Устройство и принцип работы многорычажной подвески
Практически любая многорычажная подвеска включает в себя ряд обязательных элементов:
- рычаги - продольные и поперечные;
- опора ступицы;
- подрамник;
- амортизаторы и пружины.
Вместо двух последних элементов может быть использована пневматическая стойка. Главную роль в многорычажной задней подвеске играет подрамник, к которому крепятся поперечно расположенные рычаги, соединенные, в свою очередь, с опорой ступицы. Такой вариант подвески сможет состоять из трех или пяти рычагов.
Процесс конструирования многорычажной подвески отличается большой сложностью, и осуществляется лишь при помощи компьютерного моделирования. Каждый рычаг в этой системе отвечает за определенный момент в поведении колеса - изменение поперечного перемещения или развала. Как правило, конструкторами предусмотрена независимая работа каждого звена в таком механизме, и нередко рычагам придается строго определенная форма, которая необходима инженерам для создания кузова задуманной формы. Об эволюции подвески и ее основных особенностях можно узнать, посмотрев видео:
Достоинства системы с множеством рычагов
Во многих автомобилях, особенно не относящихся к премиальному сегменту, такие понятия, как комфорт и хорошая управляемость, часто являются взаимоисключающими. Создание многорычажной независимой подвески позволило конструкторам сделать практически любой автомобиль комфортным для пассажиров, и одновременно простым в управлении. Среди основных достоинств курсовой многорычажной подвески можно выделить следующие:
- все колеса одного моста полностью не зависят друг от друга;
- возможность использования в конструкции деталей из алюминия позволяет снизить массу самой подвески;
- отличное сцепление каждого колеса с дорожным покрытием, что особенно важно при движении по сырой трассе или в гололед;
- сохранение оптимальной управляемости авто даже на высокой скорости, резком маневрировании и скоростном прохождении крутых поворотов;
- благодаря мощным сайлентблокам, при помощи которых элементы многорычажной подвески крепятся к подрамнику, удалось достичь хорошей изоляции салона от шума;
- возможность использования в ТС, оснащенных передним, задним или полным приводом.
Имеет многорычажная подвеска не только плюсы, но и минусы. В качестве основного из них нужно отметить сложность конструкции. Кроме того, большинство автопроизводителей видят необходимость в установке неразборных рычагов, стоимость которых весьма внушительна. Для многорычажной подвески крайне желательны дороги с высококачественным покрытием, что в нашей стране скорее исключение, нежели правило. отсюда - частая необходимость ремонта, который самостоятельно проводить сложно, а обращение к специалистам обходится недешево.
Можно ли сохранить многорычажную подвеску на плохих дорогах
Несмотря на достаточно дорогую эксплуатацию, у автовладельцев практически никогда не возникает сомнений что лучше - балка или многорычажная подвеска. По уровню комфорта и безопасности эти системы просто несопоставимы. Для поддержания такого вида подвески в оптимальном состоянии требуется постоянный контроль и обслуживания. Несмотря на сложность всей конструкции, многие манипуляции по уходу вполне можно выполнять самостоятельно. Особенно при наличии смотровой ямы или подъемника.
При обслуживании многорычажной подвески нужно прежде всего руководствоваться рекомендациями производителя, изложенных в мануале. В первую очередь проверяются амортизаторы - наличие трещин, вмятин или подтеков говорит о необходимости замены. После этого осмотру подлежат штанги, шаровые, сайлентблоки. Уделяется внимание крепежным элементам, которые при необходимости подтягиваются, а также всем резиновым уплотнителям. Многорычажная подвеска заднего моста у неопытных водителей может вызывать подозрения в том случае, если при движении сзади возникают посторонние шумы.
Частой причиной этому становится выхлопная трубка. При самостоятельной проверке на нее следует обратить внимание в первую очередь - ее крепление должно быть надежным, а если оно ослабло, его достаточно подтянуть, чтобы посторонний звук исчез. Кататься на автомобиле, в многорычажной подвеске которого были обнаружены поврежденные элементы достаточно опасно. Так, немного погнутый рычаг вызывает угол расположения колеса, что приводит не только к быстрому износу резины, но и заметно меняет поведение авто на дороге в худшую сторону.
В наше время многорычажная подвеска , история появления которой берет свое начало с середины прошлого столетия, является наиболее распространенным видом крепления задней оси автомобиля. Первые образцы с двойными поперечными рычагами были установлены на гоночных болидах Cooper.
Многорычажная подвеска – что это?
Первым серийным автомобилем, на котором установили подвеску нового типа, был Jaguar E-type 1961 года выпуска. Со временем ее с успехом стали применять и на передней оси автомобилей, как, например, на некоторых моделях Audi . Применение многорычажной подвески придает автомобилю изумительную плавность движения, превосходную управляемость и способствует снижению шума.
В данной конструкции крепление ступиц колес осуществляется при помощи четырех рычагов, что позволяет регулировку в продольной и поперечной плоскостях. Конструкция многорычажной состоит из следующих узлов и деталей:
- продольные рычаги;
- поперечные рычаги;
- подрамник;
- опора ступицы;
- амортизаторы;
- пружины.
Основным несущим элементом подвески выступает подрамник, к нему фиксируются поперечные рычаги, соединенные с опорой ступицы, что в свою очередь обеспечивает ее поперечное положение. Многорычажная задняя подвеска, которую устанавливают на современных автомобилях, состоит из трех или пяти поперечных рычагов
.
Как работает многорычажная задняя подвеска?
Стандартная комплектация включает в себя верхний, передний нижний и задний нижний рычаги. Передачу передних поперечных усилий осуществляет верхний рычаг, он же служит для соединения колесной опоры с подрамником. На задний нижний рычаг приходится значительная часть веса кузова автомобиля, передающаяся через пружину.
Продольный рычаг удерживает колеса в направлении продольной оси, крепление к осуществляется при помощи опоры. Противоположный край рычага соединяется с опорой ступицы. На этом элементе располагаются подшипники и крепежи колес. Амортизаторы и пружины в большинстве случаев устанавливаются раздельно.
Для снижения угла крена автомобиля при прохождении поворота в многорычажной подвеске используется стабилизатор поперечной устойчивости. Крепится он при помощи резиновых опор, а специальные тяги соединяют штанги с опорами ступиц. Как и любой другой узел автомобиля, независимая многорычажная подвеска требует ухода и своевременного ремонта.
Независимая подвеска – своими руками приводим ее в порядок
Основные дефекты подвески, которые проявляются после прохождения 40 000-80 000 км, – это стук и скрип , которые отчетливо слышны даже в салоне автомобиля во время езды по ухабистой дороге. С чем это связано? Стук возникает по нескольким причинам, они могут быть как серьезными, так и не очень. В любом случае должна срочно ремонтироваться независимая подвеска, своими руками сделать это можно, если починка заключается в замене деталей или подтяжке резьбовых соединений, в иных случаях не обойтись без посещения СТО.
Первым делом следует установить причину, провести визуальную диагностику подвески. Для этого автомобиль следует загнать на смотровую яму или воспользоваться домкратом, так как в разгруженном состоянии этот узел машины охотнее покажет свои дефекты. Да и вам подлезть под нее будет удобнее. Скажем наперед, если вы не слесарь высокого уровня, то вооружитесь руководством по устройству вашего автомобиля, которое всегда идет в комплекте при покупке.
Помните, что стук в области подвески может быть вызван не только неисправностью этой детали, но и поломкой других элементов вашего автотранспорта, например, рулевых тяг или ШРУСов.
Итак, вы расположились в удобной зоне для обследования передней подвески. Снимите амортизаторы и внимательно их осмотрите на наличие трещин. Проверьте следом на целостность шаровые опоры, рычаг, штангу, сайлентблоки. Обратите внимание на все крепежные болты и резиновые уплотнители. Нигде не должно быть трещин, разрывов, разрезов и прочих повреждений. Внимательно пройдитесь взглядом по периметру кузова: там, где детали касаются кузова, должна быть целая и невредимая резиновая прокладка.
Если какие-то «недуги» явно видны, оцените свои силы, сможете ли вы выкрутить поврежденную деталь и вставить новую, понятна ли последовательность сборки поврежденного узла, доходчиво ли изображена схема в книге по эксплуатации автомобиля. Если не сумеете, или внешне все оказалось целым, то пора наведаться на СТО.
Диагностика и ремонт задней подвески
Теперь переходите к задней подвеске. Тут деталей меньше, но это вовсе не значит, что нужно быть менее внимательными. Опять же начинаем все с амортизаторов. Далее вашего внимания должны удостоиться тяги и уплотнители. Особенностью задней подвески является соседство выхлопной трубы, которая также может производить похожий на поломку подвески звук, если она плохо закреплена, расшаталась или прислонилась к какой-то детали, создавая трение и постукивание. Глушитель внимательно обследуют, можно покачать его в разные стороны, вероятно, это уберет странный стук, также осмотрите крепление.
Итак, осмотр закончен, узлы подтянуты, частичная замена произведена. Пожалуй, это «первая помощь» вашему автомобилю. Прочий ремонт потребует более сложного технического оснащения и квалификации. Не поленитесь залезть под «брюшко» машины, если услышали подозрительный стук. Естественно, на СТО вам починят любую неисправность, но есть вероятность, что вы попросту переплатите за минутную замену резиновой прокладки или еще за какую-то незначительную операцию.
Понятие подвески вошло в обиход еще на заре автомобилестроения. Но собственных разработок в то время еще не было и автомобили получили этот узел по наследству от гужевых повозок. Такие моменты, как мягкость, комфорт, управляемость даже не упоминались.
При максимальной скорости первых автомобилей в 6 км/ч эти вопросы были совсем не актуальны. Но со временем подвески на продольных эллиптических рессорах стали непригодными для эксплуатации.
На больших скоростях требования к шасси изменились, поэтому в довоенные годы была изобретена двухрычажная конструкция, которая успешно применяется до настоящего времени.
Устройство двухрычажной подвески
Двухрычажную подвеску можно назвать прототипом других конструкций, так как ее видоизменение привело к ряду новых решений. Разделение верхнего рычага на два отдельных вывело в свет . А замена верхнего рычага телескопической стойкой лежит в основе идеи .
Двухрычажная подвеска, как видно из названия, состоит из двух поперечных рычагов, верхнего и нижнего, которые установлены один под другим.
Нижний рычаг крепится подвижно к кузову. Следует подробно описать способ крепления. Дело в том, что несущей частью такой подвески является балка или подрамник. Такое решение спровоцировано огромными нагрузками на кузов, которые приводили к его разрушению. Подвижность рычага обеспечивают сайлентблоки.
Верхний рычаг может крепиться к кузову или к балке. Это не так принципиально, потому что вся нагрузка уходит на пружину, а верхний рычаг играет роль опоры для ступицы. С противоположных сторон на рычагах конструируются шаровые опоры для крепления поворотного кулака и обеспечения его вращения относительно вертикальной оси.
Основным упругим элементом, принимающим на себя все удары при проезде неровностей, является пружина . Она выполняется с разным шагом витков, чтобы избежать резонанса.