Конструкция передней подвески

Подвеска автомобиля - Мастерок.жж.рф

Давайте не откладывая в долгий ящик сразу же разбираться с темами мартовского стола заказов. 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 unis:

«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.

Крепление 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.

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.

 

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 .Крепление 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.

Самый 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.

Самый 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 автомобиляхВ 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.</p>
1. «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.
2. «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.
3. «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)
4. «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.
5. «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.
6. «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.
7. «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.

А что мы все про подвеску и подвеску, давайте вспомним, Как шведы руль меняли Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия - http://infoglaz.ru/?p=13572

masterok.livejournal.com

Виды и типы подвесок автомобилей

Подвеска, наряду с двигателем и кузовом, – это одна из важнейших составляющих автомобиля. Именно к ней приковано внимание множества конструкторов и инженеров. Типы подвесок автомобилей бывают разными, что зависит от вида авто (легковое или грузовик), привода (передний, задний, полный), сегмента, который занимает модель, и, конечно же, цены на машину.

Существует множество типов подвесок. Некоторые использовались ранее, другие применяются и сейчас, так что необходимо рассмотреть те типы, которые получили наибольшее распространение в современном автомобилестроении:

1. Подвеска McPherson;
2. Двухрычажная подвеска;
3. Многорычажная подвеска;
4. Адаптивная подвеска;
5. Подвеска типа «Де Дион»;
6. Задняя зависимая схема подвески;
7. Полузависимая задняя подвеска;
8. Подвески пикапов и внедорожников;
9. Подвески грузовиков.

Подвеска типа McPherson

Данный тип подвески был разработан еще в 1960 году инженером Эрлом Макферсоном, в честь которого и получила свое название. Она имеет несколько основных частей:

1. Стабилизатор поперечной устойчивости;
2. Рычаг;
3. Блок (состоит из телескопического амортизатора и пружинного элемента).

Телескопический амортизатор называют еще «качающаяся свеча», потому как к кузову он крепится посредством шарнира и может качаться, когда колесо двигается вниз и вверх. Если интересно, можете почитать, как проверить амортизаторы.

Данный тип подвески имеет свои недостатки (значительное изменение угла развала колес), но он чрезвычайно популярен благодаря демократичной цене, невысокой сложности и надежности.

Двухрычажная подвеска

Это одна из самых совершенных схем. Она представляет собой подвеску с 2-мя рычагами разной длины (длинный нижний и короткий верхний), что гарантирует автомобилю прекрасную поперечную устойчивость на дороге и минимальный износ покрышек (поперечные перемещения всего колеса незначительны).

Это значит, что каждое отдельное колесо воспринимает ямы и бугры независимо от остальных, что позволяет сохранять максимально вертикальное отношение к дорожному покрытию и оптимальное сцепление покрышки с поверхностью дороги.

Многорычажная подвеска

Данный тип подвески немного похож на двухрычажную схему, но он гораздо сложнее и совершеннее. Неудивительно, что к ней перекочевали и все достоинства предыдущего вида. Это набор из рычагов, сайлент-блоков и шарниров, которые крепятся на специальный подрамник. Большое количество шаровых опор и «сайлентов» обеспечивают не только завидную плавность хода, но и отлично гасят удары в случае резкого наезда на какое-либо препятствие, а еще они уменьшают уровень шума в салоне от колес.

При такой схеме достигается наилучшее сцепление покрышки с дорогой (любой тип покрытия), отточенная управляемость и плавность хода.

Достоинства «многорычажки»:

• малые неподрессоренные массы;
• оптимальная поворачиваемость колес;
• независимость каждого отдельного колеса от остальных;
• отдельные поперечные и продольные регулировки;
• хороший потенциал при условии полного привода.

Однако у многорычажной подвески есть один существенный недостаток – высокая стоимость. Хотя в последнее время наметился перелом: если раньше данный тип подвески применяли только на представительских авто, то сейчас ею оснащают даже машины гольф-класса.

Адаптивная подвеска

Такая подвеска в корне отличается от остальных типов. Строго говоря, создание адаптивной схемы не было настоящей революцией, так как за основу была принята гидропневматическая подвеска, реализованная на автомобилях Citroen и Mercedes-Benz.

Но в те времена она была довольно примитивной, тяжелой и занимала слишком много места. На сегодняшний день от всех этих недостатков конструкторы смогли избавиться. Единственный минус подобного подхода заключается в его сложности.

Что касается достоинств, то их масса:

• адаптация под конкретного водителя;
• минимальные крены кузова и волновая раскачка на высоких скоростях;
• высокая безопасность;
• отличная устойчивость на прямой;
• принудительно изменяемое демпфирование;
• адаптация под любое дорожное покрытие в автоматическом режиме.

Различные концерны используют свои схемы такой подвески, но общие черты у них одинаковы. Это потому, что любая адаптивная конструкция имеет в своем составе следующие компоненты:

1. Стабилизаторы поперечной устойчивости с возможностью регулировки;
2. Активные стойки амортизаторов;
3. Блок управления ходовой частью;
4. Электронные датчики (неровной дороги, клиренса и других параметров).

Блок управления анализирует ситуацию на основе данных, полученных от датчиков, и посылает команды на стабилизатор и амортизаторы (зависит от дорожных условий). Все это происходит практически моментально. Кроме этого, варианты работы подвески можно настраивать и самому.

Подвеска типа «Де Дион»

Этот тип, равно как и подвеска McPherson, был назван в честь изобретателя. Им стал француз Альберт Де Дион. Цель данного типа подвески – максимально снизить нагрузку на задний мост автомобиля, путем отделения картера главной передачи. Если раньше он крепился к самой балке моста, то в данном случае картер держится непосредственно на кузове.

Это позволяет передавать крутящий момент посредством полуосей, закрепленных на ШРУСах, и сделать подвеску как независимой, так и зависимой.

Но от главных недостатков всех зависимых вариантов подвески, типу «Де Дион» избавиться не удалось. К примеру, затормозить без «клевков» практически невозможно, а при резком старте машина просто «приседает» на задние колеса.

Несмотря на попытки ликвидации этих недостатков путем установки дополнительных элементов (направляющих), несбалансированное поведение авто остается главной проблемой.

Задняя зависимая подвеска

Данный тип – характерная черта «классики» Жигулей. Особенностью сей конструкции являются цилиндрические винтовые пружины, играющие роль упругих элементов. По сути, балка заднего моста не только «висит» на этих 2-х пружинах, но и фиксируется к кузову посредством 4-х продольных рычагов. Дополняет этот набор реактивная поперечная штанга, которая обязана гасить крены кузова и улучшать показатели управляемости.

Комфорт и плавность хода оставляют желать лучшего, по причине большого веса самого заднего моста и неподрессоренных масс. Это особенно актуально в тех случаях, когда задний мост оказывается ведущим, так как к балке крепят редуктор, картер главной передачи и другие компоненты.

Полузависимая задняя подвеска

Данная схема получила широкое распространение и используется в конструкции большинства современных полноприводных машин. Она представляет из себя два продольных рычага, которые в центре крепятся к поперечине. У такого типа подвески много преимуществ:

• Небольшие размеры;
• Малый вес;
• Простота в обслуживании и ремонте;
• Наилучшая кинематика колес;
• Значительное уменьшение неподрессоренных масс.

Минус этой конструкции только один – невозможность применения на заднеприводных автомобилях.

Подвески пикапов и внедорожников

В различных моделях джипов конструкторы идут разными путями. Это зависит от веса и назначения внедорожника. Возможны три варианта используемых подвесок:

1. Зависимая задняя и независимая передняя схемы;
2. Полностью зависимая подвеска;
3. Полностью независимая подвеска.

Как правило, задняя ось оснащается либо рессорной, либо пружинной подвеской, которые сочетаются с жесткими неразрезными мостами. Рессоры идут в ход при создании пикапов или тяжелых джипов, так как они надежны, неприхотливы и в состоянии выдержать нешуточную нагрузку. Кроме того, такая схема довольно дешева, что стало причиной оснащения рессорами некоторых бюджетных авто. Подробная информация о достоинствах и недостатках рессорной подвески.

Пружинная схема отличается мягкостью и длинноходностью. Она более ориентирована на комфорт и ставится на легкие джипы. Относительно сложности конструкции – она лишь немного сложнее рессорной.

Что касается передней оси, то здесь, в большинстве случаев, используются торсионные или зависимые пружинные схемы. Встречается, конечно, и оснащение джипов жесткими неразрезными мостами, но такое решение в наши дни наблюдается довольно редко.

Подвески грузовиков

Как правило, в грузовиках применяется зависимая конструкция подвески с поперечными или продольными рессорами, а также амортизаторами гидравлического типа. Благодаря своей простоте такая подвеска до настоящего времени широко используется в производстве.

Кроме того, данный вариант является и наиболее простым. Это значит, что продольные рессоры фиксируются в кронштейнах кузова, а к ним подвешивается мост. Что касается амортизаторов, то они крепятся прямиком к балке заднего моста. При такой конструкции главная роль отводится рессорам, которые не только выдерживают мост, но и связывают кузов и колесо, а также выступают в качестве направляющих элементов.

Однако такая простота является определяющей лишь в производстве, тогда как водителю приходится бороться с плохой управляемостью автомобиля на высоких скоростях. Дело в том, что рессоры далеко не идеальны в роли направляющих элементов. Следовательно, сцепление колес с дорогой значительно ухудшается.

Подводя итог отметим, что рассмотренные типы подвесок автомобилей не являются исчерпывающим списком, но в наши дни они наиболее популярны, как в отечественном, так и в мировом автомобилестроении.

unit-car.com

Независимая подвеска передних колес

Строительные машины и оборудование, справочник

Категория:

   1Отечественные автомобили

Независимая подвеска передних колес

Современные легковые автомобили имеют независимую подвеску передних колес. Особенность такой подвески заключается в том, что оба передних колеса не связаны между собой жесткой балкой, а с помощью рычагов на пружинах подвешены независимо одно от другого к раме автомобиля или к подрамнику несущего кузова. Таким образом, толчки, получаемые одним колесом от неровностей дороги, не передаются на другое колесо. Независимая подвеска обладает рядом преимуществ: снижение массы неподрессоренных частей благодаря отсутствию балки передней оси; предотвращение появления синхронизированных колебаний передних колес; снижение крена кузова при наезде колеса на препятствие; уменьшение опасности бокового заноса.

Существует несколько разновидностей конструкций независимых подвесок. Наибольшее распространение получила пружинно-рычажная подвеска с поперечным качанием рычагов. В частности, такая подвеска применяется на автомобиле ГАЗ-24 «Волга», обеспечивая ему плавность и мягкость хода.

Устройство независимой передней подвески пружинно-рычажного типа показано на рис. 1.

Спиральная пружина, являющаяся упругим элементом подвески, опирается на нижние рычаги. Рычаги с помощью шарниров связаны с осью, жестко соединенной с поперечиной. Верхней опорой для пружины служит штампованная головка поперечины. Между пружиной и головкой размещена резиновая шайба с отбортовкой. Внутри пружины установлен телескопический амортизатор. Шток амортизатора верхним концом крепится через резиновые подушки к кронштейну, жестко закрепленному вместе с осью верхних рычагов на поперечине. Внизу в проушину амортизатора запрессован резиновый шарнир, ось которого прикреплена двумя болтами к опорной чашке пружины.

Верхние и нижние рычаги подвески соединены между собой стойкой к которой с помощью шкворня крепится поворотная цапфа. Стойка связана с верхними и нижними рычагами пальцами с резьбовыми втулками

При наезде переднего колеса на препятствие нижний рычаг поднимается и сжимает пружину, воспринимающую часть массы автомобиля, приходящуюся на данное колесо.

Рис. 1. Независимая рычажно-пружинная подвеска автомобиля ГАЗ-24 «Волга»: 1 — пружина, 2 — нижний рычаг,— шарниры, 4 — ось, 5 — амортизатор, 6 — стабилизатор поперечной устойчивости, 7, 9 — резиновые подушки, 8 — стойка стабилизатора, 10 — поворотная цапфа, 11 — стойка передней подвески

При независимой передней подвеске устанавливают торсионный стабилизатор поперечной устойчивости. Если при боковом, крене кузова увеличивается нагрузка на одну сторону подвески, то стержень стабилизатора, работая на скручивание, стремится выровнять положение кузова. Показанный на рис. 11 стабилизатор поперечной устойчивости установлен на стойках, закрепленных в резиновых подушках на правом и левом нижних рычагах подвески.

У более новых моделей легковых автомобилей (ВАЗ-2101, BA3-2103, «Москвич-1500» и др.) применяется бесшкворневая рычажно-пружинная подвеска. При такой схеме цапфа колеса объединена с поворотной стойкой, которая при помощи шаровых шарниров крепится к нижнему и верхнему рычагам подвески. Шарниры хорошо предохранены грязезащитными чехлами от попадания в них пыли и влаги. Внутренней стороной нижние рычаги соединены с поперечиной подвески осью, заключенной в резинометаллические втулки (сайлент-блоки), запрессованные в отверстия рычагов и затянутые гайками по обоим резьбовым концам оси.

Такое же крепление применено и для соединения внутренних концов верхних рычагов с несущей частью кузова Цилиндрические пружины опираются внизу на качающиеся нижние рычаги, а вверху входят в стальные штампованные чашки с изолирующими резиновыми прокладками, упирающимися в опоры стоек.

Телескопический амортизатор, установленный внутри пружины, крепится в верхней части к кузову при помощи штока, имеющего на конце резьбу, а в нижней части к качающемуся рычагу посредством проушины на корпусе амортизатора, через которую пропущена ось. Как вверху, так и внизу применены резиновые втулки.

Во всех соединениях передней подвески автомобилей ВАЗ отсутствуют точки шприце-вой смазки благодаря тому, что в шарнирах заложен постоянный запас консистентной смазки.

Бесшкворневая подвеска проще по конструкции и имеет меньшую массу неподрессо-ренных частей по сравнению с подвеской шкворневого типа. Следует, однако, иметь в виду, что бесшкворневая подвеска требует более частой проверки углов установки передних колес, которые могут быть нарушены под влиянием случайных факторов.

Читать далее: Передний вьдущии мост

Категория: - 1Отечественные автомобили

Главная → Справочник → Статьи → Форум

stroy-technics.ru

Конструкция передней подвески ВАЗ-21213

Страница 1 из 2

Передняя подвеска – независимая, на вильчатых поперечных стальных рычагах, с винтовыми цилиндрическими пружинами, телескопическими гидравлическими амортизаторами двустороннего действия и стабилизатором поперечной устойчивости. Верхний и нижний рычаги имеют сходную конструкцию: на концах «вилки» выполнены цилиндрические проушины под резинометаллические шарниры (сайлент-блоки), а с противоположной стороны – площадка с тремя отверстиями для крепления шаровой опоры.

рис. 1

На передней ветви верхнего рычага имеется прилив, в который упирается буфер отбоя при максимальном ходе подвески, а на нижнем рычаге – четыре отверстия для крепления нижней опорной чашки пружины. Шаровые опоры верхнего и нижнего рычагов взаимозаменяемы и унифицированы с верхними шаровыми опорами подвески ВАЗ-2101-2107. Опора крепится к рычагу вместе с пыльником и прижимной пластиной тремя болтами с пружинными шайбами и гайками. Резьбовые концы пальцев как верхней, так и нижней опор направлены вниз и входят в конусные отверстия поворотного кулака. Пальцы крепятся самоконтрящимися гайками. Таким образом, поворотный кулак может поворачиваться вокруг оси, проходящей через центры пальцев шаровых опор. Рычаги подвески, в свою очередь, могут поворачиваться на осях в пределах хода резинометаллических шарниров (ограниченного их упругостью). Ось верхнего рычага имеет два отверстия и резьбу на обоих концах. Через отверстия проходят болты, крепящие ось к поперечине подвески. На болтах между осью и поперечиной установлены шайбы для регулировки углов развала и продольного наклона оси поворота колес (см. ниже). Резьбовые концы оси входят в резинометаллические шарниры рычага. С двух сторон каждого шарнира расположены шайбы: меньшая (плоская) – с внутренней стороны, большая (выпуклостью наружу) – с внешней. Самоконтрящиеся гайки оси верхнего рычага окончательно затягивают только при сжатой подвеске (на нагруженном автомобиле), иначе шарнир установится неправильно и быстро выйдет из строя. Ось нижнего рычага представляет собой болт, проходящий через втулку в поперечине подвески и резинометаллические шарниры рычага. Так же, как и верхние, нижние шарниры стянуты между двумя шайбами, но между внутренней шайбой и втулкой добавлены еще одна упорная шайба (толстая), прилегающая к втулке, и несколько регулировочных (тонких). Толщина пакета шайб подбирается на заводе, при демонтаже подвески необходимо запомнить их число и расположение. Изменять число и расположение шайб допустимо лишь при необходимости восстановления геометрии подвески (например, после ДТП, замены поперечины и т.п.). При этом расстояние между наружной шайбой и отбортовкой втулки резинометаллического шарнира после затяжки его гайки должно быть в пределах 3–7,5 мм. В том случае, если невозможно отрегулировать угол продольного наклона оси поворота (см. ниже) при исправных деталях подвески, можно перенести часть шайб с одного конца рычага на другой. Поперечина подвески представляет собой изогнутую стальную трубчатую балку, к которой с двух сторон приварены стальные кованые кронштейны. В нижней части кронштейна расположена втулка оси нижнего рычага, а верхняя часть выполнена как вертикальная площадка с четырьмя парами отверстий для крепежных болтов. Верхняя пара болтов крепит ось верхнего рычага к поперечине. Вторая сверху – стягивает кронштейн опоры двигателя, поперечину, лонжерон и кронштейн буфера отбоя. Третья пара болтов стягивает кронштейн опоры двигателя, поперечину и верхнюю опору пружины подвески. И, наконец, четвертая – поперечину и верхнюю опору пружины подвески. Для надежности гайки крепления верхней опоры пружины подвески после затяжки приваривают к выступающей резьбовой части болтов. К нижней задней части поперечины приварены также два кронштейна с отверстиями. К ним на болтах крепятся растяжки (стальные штанги), повышающие продольную жесткость конструкции.

Задние (резьбовые) концы растяжек крепятся к кронштейну на кузове автомобиля двумя гайками и шайбами. При установке растяжки внутреннюю гайку заворачивают до касания шайбой кронштейна, а наружную – рекомендуемым моментом. Пружина подвески опирается на нижнюю изолирующую прокладку и верхнюю опорную чашку. Между верхней опорной чашкой и верхней опорой пружины установлена резиновая прокладка. Верхняя опора стянута четырьмя болтами с поперечиной подвески, двумя болтами – с лонжероном кузова (вваренными в лонжерон) и еще одним – с кронштейном буфера хода отбоя (последний вварен в саму опору). К верхней опоре пружины также приварена стойка опоры буфера сжатия (она обращена вниз). Буфер сжатия при максимальном ходе подвески упирается в нижний рычаг, буфер отбоя – в прилив на верхнем рычаге. Нижняя опорная чашка пружины крепится к нижнему рычагу четырьмя болтами с гайками и пружинными шайбами. К нижней чашке также приварены кронштейны крепления нижнего конца амортизатора и стабилизатора поперечной устойчивости (позади пружины). Так как в проушину амортизатора запрессован резинометаллический шарнир, затягивать болт его нижнего крепления можно только на автомобиле под нагрузкой. Верхний конец амортизатора через две резиновые подушки гайкой с шайбами крепится к кронштейну на кузове автомобиля. Ее можно затягивать при любом положении подвески. Стабилизатор поперечной устойчивости представляет собой изогнутый пруток из пружинной стали. Он уменьшает крены автомобиля при прохождении поворотов. Через резиновые подушки, прижимаемые стальными обоймами, он закреплен в двух точках к кузову и к кронштейнам на нижних опорных чашках пружин. Ремонт подвески, в основном, заключается в замене изношенных и поврежденных деталей. Особое внимание обращайте на состояние защитных чехлов шаровых опор (пыльников). Если они порваны – немедленно замените чехлы и смазку, иначе опора быстро выйдет из строя. Люфт в верхней опоре можно определить покачиванием за колесо при сжатой подвеске (для этого под нижний рычаг ближе к шаровой опоре подставьте колодку высотой 230 мм). Для диагностики состояния нижнего шарнира снимите колесо и, просунув монтажную лопатку между поворотным кулаком и корпусом опоры, создавайте переменную нагрузку, прощупывая перемещение пальца опоры через пыльник. Резинометаллические шарниры (сайлент-блоки) заменяйте при выпучивании резины, надрывах, трещинах или сильном износе. При замене пружин убедитесь, что они одного класса (класс А – без маркировки, класс В – с черной полоской на наружной поверхности витков, имеет меньшую длину под нагрузкой). Допускается установка пружин класса А на передней подвеске и класса В – на задней, но не наоборот.

avtomechanic.ru

КГТУ им

 

ТЕМА 9

Подвеска

Подвеска служит для упругого соединения рамы или кузова с мостами (колесами) автомобиля, смягчая толчки и удары, возникающие при наезде на неровности дороги. В состав подвески входят: направляющие устройства, упругие элементы, гасящие устройства, стабилизатор.

9.1. Направляющее устройство

Для обеспечения движения автомобиля на его кузов (раму) необходимо передать от колес силу тяги или (и) сопротивление, боковые силы, а также моменты сил (тяги, торможения). Эту функцию выполняет направляющее устройство подвески. В схеме рис. 9.1 роль такого устройства выполняет рычаг (тяга) 9, передающая силу тяги РТ и реактивный момент РТ·r с балки моста 2 на раму 8. Направляющее устройство определяет характер перемещения колес относительно автомобиля.

По типу направляющего устройства подвески делятся на зависимые и независимые. рис. 9.2

Отличительной особенностью зависимой подвески, рис. 9.2а, является наличие жесткой балки, связывающей правое и левое колеса оси, вследствие чего перемещения одного из них передаются другому. Пример зависимой подвески приведен на схеме рис. 9.3.

Независимая подвеска, рис. 9.2б и рис. 9.4, характеризуется тем, что колеса одной оси не имеют между собой непосредственной связи и перемещаются независимо друг от друга.

Независимые подвески делят на подвески с перемещением колеса в поперечной, продольной и одновременно продольной и поперечной плоскостях. Наибольшее распространение эти подвески получили для управляемых колес автомобиля.

На рис.9.4 приведены часто применяемые схемы рычажных независимых подвесок с перемещением колеса в поперечной плоскости: однорычажная – рис. 9.4а, двухрычажная с рычагами одинаковой длины – рис. 9.4б и двухрычажная с рычагами разной длины – рис.9.4в. В этих схемах подвесок происходит изменение колеи при качании, что повышает износ шин. В схемах (а) и (б) при качании возникают гироскопические моменты, могущие вызвать колебания колес. Однако эти схемы широко применяются. Подвески с качанием колес в продольной плоскости, а также в обеих плоскостях применяются редко, что обусловлено сложностью компоновки, недостаточной жесткостью.

9.2. Упругие элементы

Упругие элементы смягчают вертикальные динамические нагрузки при движении автомобиля по неровной дороге, что улучшает плавность хода.

По типу упругих элементов подвески делят на: рессорные, пружинные, торсионные, резиновые, пневматические и комбинированные.

9.2.1. Рессоры. В рессорной подвеске упругим элементом является листовая рессора, состоящая из собранных вместе отдельных листов выгнутой формы, рис. 9.5. Под действием динамической нагрузки листы рессоры сгибаются. Чем больше листов, тем мягче рессора. Листы рессоры при сборке стягивают центральным болтом 1. Для того чтобы листы не сдвигались в бок рис 9.6, один относительно другого применяют U – образные хомуты 1, рис. 9.6а, или специальные выштамповки рис. 9.6б.

Рессорные подвески делают обычно зависимыми. Рессоры располагают вдоль автомобиля и крепят к балке моста и к раме (кузову), рис. 9.7. Крепление к раме осуществляется с помощью ушков, образованных на коренных (самых длинных) листах рессоры, рис. 9.8. При больших нагрузках ушко усиливается отгибом последующих листов, рис. 9.8б и рис. 9.8в.

Рессоры одним ушком с помощью пальца шарнирно крепятся непосредственно к раме, а вторым соединяется с рамой через качающиеся серьги (рис. 9.7а), что позволяет ей изменять длину при прогибе.

Существуют и другие способы крепления рессоры к раме, например в конструкции передней подвески автомобиля ГАЗ 53А (рис. 9.9) передний конец рессоры закреплен в кронштейне 1 между верхней 2 и нижней 11 резиновыми опорами, а также упирается в торцовую резиновую опору 12. Задний конец рессоры подвижный. Он закреплен в кронштейне 4 только с помощью 2-х резиновых опор. При прогибе рессоры он перемещается в результате деформации этих опор.

Крепление рессоры к балке моста (рис. 9.10) может быть 2-х типов: рессорная подушка 1 жестко крепится к балке 2, рис. 9.10а или рессорная подушка свободно устанавливается на балке и может поворачиваться вокруг нее, рис. 9.10б.

Первый способ применяется тогда, когда рессора передает реактивный и тормозной моменты, а второй – когда рессора разгружена от передачи моментов (например, при балансирной подвеске 2-х мостов). Несколько иначе осуществляется крепление рессоры при, так называемой, кантилеверной подвеске, рис. 9.7б. Здесь рессора одним концом крепится шарнирно к балке моста, а в средней части и вторым концом она соединяется с рамой, причем второй конец соединяется с рамой через качающуюся серьгу.

В грузовых автомобилях, у которых разница в нагрузке на рессору, при езде с грузом и без него велика, применяют подрессорник, рис. 9.11. Подрессорник устроен примерно также как основная рессора, только имеет меньшее число листов. Подрессорник крепят к балке моста и располагают над или под основной рессорой. На раме против концов подрессорника крепят упоры.

При полной загрузке в работу вступают подрессорники, а при неполной работает только основная рессора.

Основное преимущество рессорных подвесок заключается в том, что они выполняют одновременно роль упругих элементов и направляющего устройства. Кроме того, рессора частично выполняет функцию гасящего устройства, так как при прогибе листов они скользят друг относительно друга, при этом возникают силы трения и, кинетическая энергия превращается в тепловую, которая рассеивается в пространстве.

9.2.2. Пружинные упругие элементы. Пружинные подвески выполняются, как правило, на основе винтовых пружин. В подвеске они воспринимают только вертикальные нагрузки, а для восприятия горизонтальных и боковых сил, а также моментов необходимы направляющие устройства (рычаги, реактивные штанги, стойки) рис. 9.3, рис. 9.4, рис. 9.22, рис. 9.23, рис. 9.24.

При использовании пружин также необходимо гасящее устройство, так как в пружинах отсутствует трение.

9.2.3. Торсионые упругие элементы. Торсион представляет собой стальной упругий стержень, работающий на скручивание. Одним концом торсион крепится к раме (кузову), а другим к рычагам подвески в результате упругая связь колеса с рамой обеспечивается за счет упругого скручивания торсиона. Конструктивно торсионы выполняют в виде круглых стержней, труб или прямоугольных пластин. Торсионы, как и пружины, требуют направляющих и гасящих устройств.

9.2.4. Резиновые упругие элементы. Такого рода упругие элементы широко применяются в современных автомобилях в виде вспомогательных упругих элементов – ограничителей или буферов (рис. 9.9, рис. 9.10, рис. 9.22, рис. 9.23, рис. 9.24).

9.2.5. Пневматические упругие элементы. Пневматические упругие элементы обеспечивают упругие свойства подвески за счет сжатия воздуха. Наиболее распространены пневматические упругие элементы в виде двухсекционных круглых баллонов, рис. 9.12. Он состоит из резино-кордовой оболочки 1, разделительного кольца 2, прижимных колец 3 и болтов крепления 4. Такие упругие элементы используются часто в автомобилях, у которых нагрузка меняется в широких пределах (автобусы, самосвалы).

Схема такой подвески представлена на рис. 9.13. Компрессор 1 нагнетает сжатый воздух в ресивер 8, через фильтр – водо-маслоотделитель 10 и регулятор давления 9. Из ресивера воздух поступает в регулятор 3 постоянства высоты кузова. Баллон 5 соединен с дополнительным резервуаром 6, в который поступает воздух в случае увеличения его давления в упругом элементе при сжатии, что повышает мягкость подвески.

Регулятор 3 постоянства подъема кузова обеспечивает при любой загрузке одно и тоже расстояние между мостом и кузовом. При возрастании нагрузки кузов опускается и, расстояние между ним и мостом уменьшается. Стойка 4 опускает поршень регулятора 3 вниз. Вследствие этого воздух из ресивера 8 проходит в резервуар 6 и в баллон 5, увеличивая в нем давление, в результате чего кузов поднимается до прежнего уровня. При уменьшении нагрузки все происходит наоборот. В регуляторе 3 есть специальное устройство, замедляющее его срабатывание, поэтому регулятор реагирует только на изменение статической нагрузки. Достоинство такой подвески заключается в высокой плавности хода. Неизменность высоты кузова облегчает загрузку и выгрузку, исключает накренение автомобиля при несимметричной загрузке. Но пневматическая подвеска требует установки направляющих устройств.

9.2.6. Комбинированные упругие элементы. Такие устройства объединяют два и более различных упругих элемента. На рис. 9.14 показана схема гидропневматической подвески.

Насос 2 нагнетает жидкость из бака 1 в аккумулятор давления 3. В аккумуляторе жидкость поступает в полость под мембраной. Над мембраной находится сжатый газ (воздух или азот). Давление в аккумуляторе поддерживается в определенных пределах. При превышении давления жидкость сливается в бак. Из аккумулятора жидкость поступает к регуляторам 4 постоянства высоты подъема кузова правого и левого колеса. Из регулятора 4 жидкость поступает в поршневой пневматический упругий элемент 5. В этом элементе пространство между поршнем 6 и мембраной 7 заполнено жидкостью, а полость над мембраной – сжатым газом. Здесь сжатый газ является упругим телом, а жидкость передает вертикальные нагрузки.

Корпус упругого элемента прикреплен к кузову, а поршень через шток соединен с рычагами подвески. При колебаниях автомобиля, жидкость, из аккумулятора 3 и обратно проходит через систему клапанов 8 и испытывает сопротивление. В результате, часть кинетической энергии превращается в тепловую, и затем, рассеивается в окружающем пространстве. Таким образом, в этой схеме вместе с упругим элементом реализовано и гасящее устройство.

9.3. Гасящие устройства

Гасящие устройства (амортизаторы) предназначены для гашения колебаний кузова и колес автомобиля.

Принцип действия гасящих устройств основан на превращении механической энергии колебаний в тепловую и последующем ее рассеивании.

Гашение энергии частично обеспечивается трением в подвижных соединениях подвески (особенно в рессорах). Однако для этих целей используют специальные устройства – чаще всего гидравлические амортизаторы, работа которых основана на использовании сопротивления вязкой жидкости при проходе ее через отверстия. Амортизаторы различают по соотношению коэффициентов сопротивления при ходах сжатия КС и отдаче КО, и по наличию или отсутствию разгрузочных клапанов. Амортизаторы бывают двустороннего действия с симметричной (КО = КС) и несимметричной (КС< КО) характеристиками, а также одностороннего действия КС» 0. Сейчас распространены двусторонние несимметричные амортизаторы с разгрузочными клапанами, рис. 9.15, у которых сила сопротивления во время хода сжатия растет медленнее, чем в ходе отдачи. Точки 1 и 2 соответствуют открытию разгрузочных клапанов. У современных амортизаторов КО = (2…5)*КС. По конструкции (рис 9.16) амортизаторы бывают рычажные, рис. 9.16а, и телескопические рис. 9.16б. Наиболее распространены последние.

9.3.1.Телескопический гидравлический амортизатор двухстороннего действия. Конструкция телескопического гидравлического амортизатора представлена на рис. 9.17. Он состоит их трех основных узлов: цилиндра 18 с днищем 23, поршня 20 со штоком 5 и направляющей втулки 2 с уплотнителем.

Шток 5 прикреплен к кузову автомобиля, а цилиндр соединен с мостом. При колебании кузова и колес поршень перемещается внутри цилиндра. В поршне 20 имеется два ряда сквозных отверстий, расположенных по окружности. Отверстия 16 наружного ряда сверху закрыты перепускным клапаном 12, поджатым слабой пружиной. Отверстия 14 внутреннего ряда закрыты клапаном отдачи 13 с сильной пружиной 17. В днище цилиндра имеется еще два клапана: клапан сжатия 21 и перепускной 22. Последний имеет слабую пружину и закрывает сверху отверстие в днище цилиндра. Цилиндр заполнен амортизаторной жидкостью. Гребенчатый сальник 8 препятствует вытеканию жидкости при перемещении штока. Он находится в обойме 9 и поджат пружиной 3. Гребешки на внутренней поверхности сальника снимают жидкость со штока при ходе его вверх, при этом жидкость скапливается в канавках. При ходе штока вниз жидкость из канавок увлекается штоком обратно в полость между сальником и направляющей штока, а оттуда стекает в компенсационную камеру 1 между резервуаром 19 и цилиндром 18. Резиновый гребенчатый сальник 7 и войлочный 6 препятствуют попаданию грязи в цилиндр при ходе штока вниз. Камера 1 служит для компенсации изменения объема жидкости по обе стороны поршня возникающего из-за перемещения штока.

При плавном ходе сжатия давление жидкости незначительное. Под действием этого давления жидкость из под поршня вытесняется в двух направлениях. Через ряд отверстий 16 в поршне жидкость, открывая перепускной клапан 12, проходит в пространство над поршнем. В тоже время часть жидкости, объем которой равен объему штока, вводимого в цилиндр, перетекает через калиброванное отверстие 11 клапана сжатия 21 в компенсационную камеру 1, повышая в ней давление воздуха. При этом клапан 21 закрыт действием пружины 10. При резком ходе сжатия поршень перемещается быстро и давление жидкости в цилиндре возрастает значительно. Под действием высокого давления открывается клапан сжатия 21 и дальнейшее увеличение сопротивления амортизатора резко замедляется.

Клапан 21 разгружает амортизатор от больших усилий при ударах на плохой дороге. Кроме того, он предохраняет от повышения сопротивления амортизатора при повышении вязкости жидкости в холодное время года. При плавной отдаче поршень медленно перемещается вверх, и шток выходит из цилиндра. Перепускной клапан 12 закрывается и давление жидкости над поршнем возрастает. Под действием этого давления жидкость из пространства над поршнем через отверстия 14 в поршне поступает к клапану отдачи 13 и через кольцевой зазор между клапаном и втулкой 15 в пространство под поршнем. При этом клапан отдачи 13 закрыт. Под действием давления воздуха жидкость из камеры 1 через отверстие в днище поступает к перепускному клапану 22, преодолевая слабую пружину, открывает его и перетекает в цилиндр.

При резком ходе отдачи давление жидкости над поршнем возрастает значительнее. Под действием этого давления преодолевается действие сильной пружины клапана 13, и он открывается, в результате чего увеличивается площадь прохода жидкости в полость под поршнем. Степень открытия клапана 13 зависит от резкости хода поршня. В результате возрастание сопротивления амортизатора резко замедляется. Эффект примерно такой же, что и при срабатывании клапана 21 на ходе сжатия.

9.4. Стабилизатор поперечной устойчивости

Стабилизатор поперечной устойчивости представляет собой упругое устройство, которое устанавливают в подвеске поперек автомобиля. Он состоит из стержня 1, рис. 9.18 и стоек 2. Стержень П-образной формы круглого сечения из рессорно-пружинной стали. Средняя его часть закреплена в упругих резиновых опорах 3 на раме или кузове, а концы через стойки 2 и резиновые подушки 4 шарнирно соединены с мостом или рычагом подвески. Иногда концы стержня шарнирно крепят прямо к мосту или рычагам подвески без стоек.

При кренах или колебаниях автомобиля концы стержня перемещаются в разные стороны (один опускается, другой поднимается), вследствие этого средняя часть стержня упруго закручивается, как торсион, препятствуя крену, и поперечным колебаниям кузова. В тоже время, при вертикальных и продольных колебаниях стержень свободно проворачивается в своих опорах, не препятствуя этим колебаниям. Обычно стабилизаторы ставят на передних мостах. Иногда, например, в автомобилях ВАЗ в качестве стабилизатора используют балку заднего моста.

9.5. Балансирная подвеска

Балансирная подвеска это особая компоновка рессорной подвески двух рядом расположенных мостов, рис. 9.19. Подвески с коротким балансиром, рис. 9.19а, применяют на полуприцепах и автомобилях с колесной формулой 6х2.

В подвеске на рис. 9.19б под листовой рессорой установлен большой балансир, а над ним реактивные тяги.

В схеме на рис. 9.19в балансиром является сама рессора, она качается на оси, а сверху и снизу установлены реактивные штанги, ограничивающие продольное перемещение мостов.

На рис. 9.20 приведен пример балансирной подвески задних мостов автомобиля ЗИЛ 131, выполненной по схеме, рис. 9.19в.

9.6. Примеры конструкций подвесок

На рис. 9.21, рис. 9.22, рис. 9.23 приведены примеры конструкций подвесок.

На рис. 9.21 изображена независимая рычажно-пружинная подвеска с гидравлическим амортизатором и стабилизатором поперечной устойчивости, выполненная по схеме рис 9.4в.

На рис. 9.22 изображена независимая подвеска легкового автомобиля с приводом на передние колеса. Подвеска телескопическая с амортизаторными стойками. На рис. 9.23 изображена зависимая пружинная подвеска заднего моста легкового автомобиля с телескопическими амортизаторами.

9.7. Установка передних колес

Передние колеса автомобиля должны иметь определенные углы установки для облегчения управления, сохранности шин и снижения динамических нагрузок на детали подвески. Кроме того, за счет определенной установки передних колес обеспечивается их стабилизация, т.е. стремление возвращаться в нейтральное положение после поворота. Установка колес определяется углами развала, продольного и поперечного наклонов стойки, а также величиной схождения колес рис 9.24.

Угол развала a - это угол между вертикальной плоскостью и плоскостью переднего колеса, наклоненного наружу. Он необходим для того, чтобы при движении колесо занимало вертикальное положение при прогибе оси и выборе люфтов в подвеске.

Угол поперечного наклона стойки b измеряется между вертикалью и осью стойки, верхняя часть которой отклонена внутрь. Благодаря поперечному наклону при повороте автомобиля происходит небольшой подъем его передней части. Вес поднятой части автомобиля стремится вернуть колеса после поворота в положение, соответствующее прямолинейному движению.

Угол продольного наклона g измеряется между вертикалью и осью стойки, верхняя часть которой наклонена назад. При этом точка пересечения линии оси стойки с дорогой лежит впереди точки касания колеса с дорогой. Благодаря этому при повороте появляется стабилизирующий момент, стремящийся возвратить колесо в плоскость его качения. Этот эффект усиливается с увеличением скорости, тем самым облегчается управление автомобилем.

Указанные углы при рычажно-пружинной подвеске регулируются подбором толщины шайб 15 рис.9.21, помещенных между привалочной плоскостью оси поворота верхнего рычага и упорной плоскостью на поперечине подвески. Для стоечной подвески угол a регулируется с помощью специального эксцентрикового болта в клеммовом кронштейне 4, рис. 9.23, а угол g регулируется за счет толщины пакета прокладок в узлах крепления стабилизатора.

Схождение колес – это такое положение, при котором расстояние между ободьями впереди меньше чем сзади. Оно необходимо для того, чтобы при движении колеса катились параллельно без бокового проскальзывания, так как, сила сопротивления качению стремится повернуть колеса наружу. Схождение регулируется длиной рулевых тяг.

aiah-auto.narod.ru

Подвеска автомобиля - это... Что такое Подвеска автомобиля?

Подвеска автомобиля, или система подрессоривания — совокупность деталей, узлов и механизмов, играющих роль соединительного звена между кузовом автомобиля и дорогой[1]. Входит в состав шасси.

Подвеска выполняет следующие функции:

• Физически соединяет колёса или неразрезные мосты с несущей системой автомобиля — кузовом или рамой;
• Передаёт на несущую систему силы и моменты, возникающие при взаимодействии колёс с дорогой;
• Обеспечивает требуемый характер перемещения колёс относительно кузова или рамы, а также необходимую плавность хода.

Основными элементами подвески являются:

• Упругие элементы, которые воспринимают и передают нормальные (направленные по вертикали) силы реакции дороги, возникающие при наезде колеса на её неровности;
• Направляющие элементы, которые задают характер перемещения колёс и их связи между собой и с несущей системой, а также передают продольные и боковые силы и их моменты.
• Амортизаторы, которые служат для гашения колебаний несущей системы, возникающих вследствие действия дороги.

В реальных подвесках зачастую один элемент выполняет сразу несколько функций. Например, многолистовая рессора в классической рессорной подвеске заднего моста воспринимает одновременно как нормальную реакцию дороги (то есть, является упругим элементом), так и боковые и продольные силы (то есть, является и направляющим элементом), а также за счёт межлистового трения выступает в качестве несовершенного фрикционного амортизатора.

Однако в подвесках современных автомобилей, как правило, каждую из этих функций выполняют отдельные конструктивные элементы, достаточно жёстко задающие характер перемещения колёс относительно несущей системы и дороги, что обеспечивает заданные параметры устойчивости и управляемости.

Современные автомобильные подвески становятся сложными конструкциями, сочетающими механические, гидравлические, пневматические и электрические элементы, зачастую имеют электронные системы управления, что позволяет достичь сочетания высоких параметров комфортабельности, управляемости и безопасности.

Основные установочные параметры подвески

Колея и колёсная база

Колея́ — поперечное расстояние между осями пятен контакта шин с дорогой.

Колёсная ба́за — продольное расстояние между осями передних и задних колёс.

Центры крена и ось крена

Центр поперечного крена — это воображаемая точка, расположенная в вертикальной плоскости, которая проходит через центры колёс, и при крене автомобиля в каждый конкретный момент времени остаётся неподвижной.

Иными словами, это воображаемая точка, расположенная над воображаемой осью, соединяющей центры передних или задних колёс, вокруг которой кренится автомобиль (в повороте, при проезде неровностей, и так далее).

Его расположение определяется конструкцией подвески. Так как спереди и сзади её конструкция не обязательно одинакова, различают отдельно передний и задний центры поперечного крена — то есть, передний и задний концы автомобиля (точнее, его передняя и задняя подвески) обладают собственными центрами крена.

Соединяющая передний и задний центры поперечного крена линия — ось поперечного крена. Это та воображаемая ось, вокруг которой вращается кузов автомобиля при крене.

На автомобилях с зависимой задней подвеской как правило она достаточно сильно наклонена вперёд (на них передний центр поперечного крена обычно находится на, или даже под поверхностью дороги, а задний расположен сравнительно высоко). На автомобилях с независимой подвеской спереди и сзади ось поперечного крена обычно примерно параллельна поверхности земли и расположена сравнительно высоко (тем лучше, чем ближе к высоте центра тяжести — об их взаимоотношениях см. ниже).

Центр поперечного крена и ось поперечного крена имеют очень большое влияние на управляемость автомобиля. При повороте центробежная сила действует на центр тяжести автомобиля, и он начинает перемещаться вокруг оси поперечного крена. Чем ближе ось крена к центру тяжести автомобиля (далее — ЦТ), тем меньше кренится автомобиль, что позволяет проходить повороты на большой скорости и повысить комфортабельность.

Как правило, однако, ось крена проходит сравнительно низко под ЦТ, так как из-за применения на серийных автомобилях высоких рядных двигателей и достаточно высокого размещения пассажиров в салоне их ЦТ оказывается достаточно высоким. Почти полное совмещение оси поперечного крена и ЦТ достигается или на низких спортивных автомобилях, особенно с низкими V-образными или оппозитными моторами (например, заднемоторных «Порше»), или за счёт особой геометрии подвески, размещающей центр крена достаточно высоко (например, передняя подвеска Ford Fiesta имеет центр крена, близкий к ЦТ; а задняя полузависимая — уже нет).

Кроме центра поперечного крена, выделяют и центр продольного крена, который остаётся неподвижным в то время, как автомобиль разгоняется и тормозит. Как известно, при разгоне и торможении, особенно резком, кузов автомобиля накреняется соответственно назад или вперёд.

Здесь действуют те же самые закономерности: чем ближе продольный ЦК к ЦТ, тем меньше автомобиль «клюёт носом» при торможении и «приседает» при разгоне. Именно на этом основан принцип действия так называемой «противоклевковой геометрии» передней подвески — за счёт особого наклона осей рычагов подвески в продольной плоскости достигается достаточно высокое положение центра продольного крена, при котором он почти попадает или максимально приближается к ЦТ, и автомобиль практически не «клюёт носом» даже при очень резком торможении.

Параметры установки управляемых колёс

Плечо обката

Различные варианты плеча обката.

Рассмотрим переднюю подвеску автомобиля.

В связи с её конструктивными особенностями (например, такими, как размещение внутри колёс тормозного механизма и части деталей подвески), плоскость вращения колеса и ось его поворота в большинстве случаев оказываются на определённом расстоянии друг от друга. Это расстояние, измеренное на уровне поверхности земли, и называется плечом обката.

Таким образом, плечо обката (Scrub Radius) — это расстояние по прямой между точкой, в которой ось поворота колеса пересекается с дорожным полотном, и центром пятна контакта колеса и дороги (в ненагруженном состоянии автомобиля). При повороте колесо «обкатывается» вокруг оси своего поворота по этому радиусу.

Оно может быть нулевым, положительным и отрицательным (все три случая показаны на иллюстрации).

В течение десятилетий на большинстве автомобилей использовались сравнительно большие положительные значения плеча обката. Это позволяло уменьшить усилие на рулевом колесе при парковке (потому что колесо катится при повороте руля, а не просто проворачивается на месте, как при нулевом плече обката) и освободить место в подкапотном пространстве за счёт выноса колёс «наружу».

Однако со временем стало ясно, что положительное плечо обката может быть опасным — например, при отказе тормозов одной стороны, проколе одной из шин или нарушении регулировки руль начинает сильно «рваться из рук». Этот же эффект наблюдается при большом положительном плече обката и при проезде любой неровности на дороге, но плечо всё же делали достаточно малым, чтобы при нормальном вождении он оставался малозаметен.

Поэтому начиная с семидесятых-восьмидесятых годов, по мере увеличения скоростей движения автомобилей и с распространением подвески типа «Макферсон», допускающей это с технической стороны, стали появляться автомобили с нулевым или даже отрицательным плечом обката. Это позволяет минимизировать описанные выше опасные эффекты.

Например, на «классических» моделях ВАЗ плечо обката было положительным, а на переднеприводном семействе LADA Samara — стало уже отрицательным.

Плечо обката определяется не только конструкцией подвески, но и параметрами колёс. Поэтому при подборе незаводских «дисков» (по принятой в технической литературе терминологии эта часть именуется «колесо» и состоит из центральной части — диска и внешней, на которую сажается шина — обода) для автомобиля следует соблюдать указанные заводом-изготовителем допустимые параметры, особенно — вылет, так как при установке колёс с неправильно подобранным вылетом плечо обката может сильно измениться, что весьма существенно сказывается на управляемости и безопасности автомобиля, а также на долговечности его деталей.

Например, при установке колёс с нулевым или отрицательным вылетом при предусмотренном с завода положительном (например, слишком широких) плоскость вращения колеса сдвигается наружу от не меняющейся при этом оси поворота колеса, и плечо обката может приобрести большие положительные значения, руль начнёт «рваться» из рук на каждой неровности дороги, усилие на нём при парковке превышает все допустимые величины, а износ ступичных подшипников существенно увеличивается.

Развал и схождение

Развал колеса.

Развал — угол наклона плоскости вращения колеса, взятый между ней и вертикалью.

Схождение — угол между направлением движения и плоскостью вращения колеса.

Кастер

Положительный кастер.

Кастер, или кастор — это продольный угол оси поворота колеса, взятый между ней и вертикалью.

На заднеприводных автомобилях оси поворота передних колёс всегда наклоняют назад (положительный кастер). При наклонённой назад оси поворота колесо во время движения само стремится занять положение позади этой оси, что создаёт динамическую стабилизацию. Это можно уподобить поведению колёсика рояля или офисного стула — при качении оно всегда само занимает положение позади своей оси (во многих европейских языках такое колёсико как раз и называется «кастером» или «кастором»). При движении в повороте боковые силы реакции дороги также стараются вернуть колесо в исходное положение, так как прикладываются позади оси его поворота.

По той же причине вилку переднего колеса на мотоциклах и велосипедах тоже всегда наклоняют назад.

Благодаря наличию положительного кастера заднеприводный автомобиль продолжает ехать прямо при отпущенном руле, даже несмотря на воздействие возмущающих сил — неровностей дороги, бокового ветра и так далее. Колесо, имеющее положительный кастер, старается занять положение, соответствующее прямолинейному движению, даже если лопнула одна из рулевых тяг.

Отсюда вытекает совершенная недопустимость при тюнинге заднеприводных автомобилей чрезмерно лифтовать заднюю подвеску — при этом кузов вместе с осью поворота передних колёс наклоняется вперёд, и кастер становится нулевым или даже отрицательным, при этом эффект динамической стабилизации передних колёс сменяется их динамической дестабилизацией, что значительно затрудняет управление автомобилем и делает его опасным. Большинство передних подвесок автомобилей имеют возможность регулировки кастера в небольших пределах для компенсации нормального износа в процессе эксплуатации.

Для переднеприводного автомобиля положительный кастер намного менее актуален, так как передние колёса уже не свободно катятся, а тянут машину за собой, и небольшое его положительное значение сохраняют лишь для большей устойчивости при торможении.

Подрессоренные и неподрессоренные массы

Неподрессоренная масса включает в себя массу деталей, вес которых при неподвижном нагруженном автомобиле непосредственно передаётся на дорогу (опорную поверхность).

Остальные детали и элементы конструкции, масса которых передаётся на поверхность дороги не непосредственно, а через подвеску, относят к подрессоренным массам.

Более конкретные способы определения неподрессоренных масс описывают национальные и международные стандарты. Например, согласно стандарту DIN рессоры, рычаги подвески, амортизаторы и пружины относятся к неподрессоренным массам, а торсионные валы — уже к подрессоренным. Для стабилизатора поперечной устойчивости же, половина массы берётся как подрессоренная, а половина — как неподрессоренная.

Таким образом, точно определить величину неподрессоренных и подрессоренных масс можно либо на специальном стенде, либо имея возможность точно взвесить все детали ходовой части автомобиля и проведя достаточно сложные расчёты.

Числовое значение неподрессоренных и подрессоренных масс необходимо для расчёта характеристик колебаний автомобиля, которые определяют плавность его хода и, соответственно, комфортабельность.

В общем случае, чем больше неподрессоренная масса — тем хуже плавность хода, и напротив — чем она меньше, тем ход автомобиля плавней. Точнее говоря, всё зависит от соотношения подрессоренной и неподрессоренной масс. Хорошо известно, что гружёный грузовик (существенно увеличивается подрессоренная масса при постоянной неподрессоренной) идёт ощутимо плавнее, чем порожний.

Кроме того, величина неподрессоренной массы оказывает непосредственное влияние на работу подвески автомобиля. Если неподрессоренная масса очень велика (скажем, в случае зависимой задней подвески заднеприводного автомобиля в виде тяжёлого жёсткого моста, объединяющего в массивном картере редуктор главной передачи, полуоси, ступицы колёс, тормозные механизмы и сами колёса) — то очень велик и момент инерции, получаемый деталями подвески при проезде неровностей. Это означает, что при проезде последовательных неровностей («волн» покрытия) на скорости тяжёлый задний мост просто не будет успевать «приземляться» под воздействием упругих элементов, и его сцепление с дорогой существенно падает, что создаёт возможность для очень опасного сноса задней оси, особенно на покрытии с малым коэффициентом сцепления (скользком).

Подвеска с малыми неподрессоренными массами, например большинство типов независимой или зависимая типа «Де Дион», практически свободна от этого недостатка.

Классификация

В целом, все подвески делятся на два больших типа, имеющих принципиальные различия по характеру работы — зависимые и независимые.

В зависимой подвеске колёса одной оси жёстко связаны между собой. Они всегда параллельны друг другу (или иногда имеют небольшой заданный на этапе проектирования развал), и на ровном покрытии перпендикулярны поверхности дороги. На неровном покрытии перпендикулярность колёс дороге может нарушаться (средняя картинка).

В зависимой подвеске колёса одной оси так или иначе жёстко связаны между собой, и перемещение одного колеса оси однозначно влияет на другое.

Это самый старый вариант подвески, унаследованный автомобилем ещё от конных экипажей.

Тем не менее, она непрерывно совершенствовалась, и применяется в том или ином виде до сих пор. Наиболее совершенные варианты такой подвески (например, «Де Дион») уступают независимым лишь по ряду параметров, и то — незначительно и только на неровной дороге, имея при этом ряд важных преимуществ перед ними (в первую очередь — то, что, в отличие от независимых подвесок, колея колёс не меняется, они всегда параллельны друг другу, или в случае неведущего моста могут иметь небольшой заданный развал, а на сравнительно ровном покрытии — всегда остаются в наиболее выгодном положении — примерно перпендикулярно поверхности дороги, вне зависимости от ходов подвески и кренов кузова).[1]

В независимой подвеске перемещение одного колеса не влияет, или практически не влияет на другое. Характер их перемещения друг относительно друга и относительно дороги задаётся геометрией конкретной подвески.

В независимой подвеске колёса одной оси не имеют жёсткой связи, и перемещение одного из них либо никак не влияет на второе, либо имеет на него лишь небольшое влияние. При этом установочные параметры — такие, как колея, развал колёс, а в некоторых типах и колёсная база — меняются при сжатии и отбое подвески, иногда в весьма значительных пределах.

В настоящее время такие подвески наиболее распространены благодаря сочетанию сравнительной дешевизны и технологичности с хорошими кинематическими параметрами.

Зависимые

На поперечной рессоре

Ford T, хорошо видна подвеска переднего моста 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 неведущего) 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 или дышло.

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.

Наиболее же существенным недостатком схемы с поперечной рессорой было то, что она, обладая большой податливостью в продольном направлении даже несмотря на наличие дышла, при движении непредсказуемо изменяла угол поворота моста, что было особенно чувствительно в передней подвеске с управляемыми колёсами и способствовало нарушению управляемости автомобиля на большой скорости. Даже по меркам конца сороковых годов такая подвеска спереди не обеспечивала автомобилю нормальной управляемости на скорости.

Зависимая схема с поперечной рессорой и лёгкой балкой неведущего моста использовалась в сравнительно малонагруженной задней подвеске многих переднеприводных DKW и происходящих от них ранних моделях ГДР-овского Wartburg. Продольное перемещение моста при этом контролировалось двумя продольными реактивными тягами.

На продольных рессорах

Это, вероятно, самый древний вариант подвески. В ней балка моста подвешена на двух продольно ориентированных рессорах. Мост может быть как ведущим, так и неведущим, 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, часто 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. На концах коренного листа могут иметься загнутые ушки, предназначенные для крепления рессоры к шасси или к деталям подвески. Следующий за ним лист — подкоренной, его обычно делают столь же длинным, как и коренной, порой он даже обхватывает ушки коренного листа

В последние десятилетия наблюдается переход к мало- или даже однолистовым рессорам, иногда для них используются неметаллические композитные материалы (углепластики и так далее). Тем не менее, многолистовые рессоры также имеют свои преимущества. Два главных — это, во-первых, возникающий при межлистовом трении эффект гашения колебаний, благодаря которому рессора работает как простейший фрикционный (работающий за счёт трения) амортизатор; а во-вторых — то, что рессора обладает так называемой прогрессивной характеристикой — то есть, её жесткость увеличивается по мере возрастания нагрузки. Последнее является следствием того, что жёсткость листов рессоры тем больше, чем они короче. При небольших нагрузках деформируются только более длинные и мягкие листы, и рессора в целом работает как мягкая, создавая высокую плавность хода; при росте нагрузок при больших ходах подвески в работу включаются короткие и жёсткие листы, жёсткость рессоры в целом нелинейно возрастает и она становится способной без пробоя выдержать большие усилия. Это аналогично работе сравнительно недавно вошедших в практику массового автомобилестроения пружин прогрессивного действия (с переменным шагом навивки).

Старинная иллюстрация, показывающая формы различных рессор: однолистовая полуэллиптическая (А), полу- (B, C), 3/4- (D) и разные виды эллиптических (E, F). 3/4-эллиптические рессоры. Задняя подвеска автомобиля ГАЗ-ММ

Рессоры в такой подвеске могут быть четверть-, полу-, 3/4- и полностью эллиптическими, а также кантилеверными (консольно вывешенными).

• Эллиптическая — в плане имеет форму, близкую к эллипсу; такие рессоры использовались в подвеске конных экипажей и ранних автомобилей; преимущество — большая мягкость и как следствие плавный ход, кроме того, такие рессоры были более надёжны в условиях слаборазвитой металлургии; минус — громоздкость, технологическая сложность и дороговизна при массовом производстве, малая прочность, большая чувствительность к продольным, поперечным и боковым силам, вызывающая огромный «увод» моста при работе подвески и сильный S-образный изгиб при разгоне и торможении, а следовательно — нарушение управляемости;

• 3/4-эллиптическая: имеет форму трёх четвертей эллипса; использовалась на экипажах и ранних автомобилях благодаря своей мягкости, к двадцатым годам вышла из употребления по тем же причинам, что и эллиптическая;

• Полуэллиптическая — имеет профиль в виде половины эллипса; наиболее распространённый тип; представляет собой компромисс между комфортабельностью, компактностью и технологичностью;

• Четверть-эллиптическая — конструктивно это половина полуэллиптической, наглухо заделанная одним концом на шасси; второй конец консольно вывешен; как упругий элемент достаточно жёсткая; применялась как правило для создания независимой подвески, реже — зависимой, например на ГАЗ-67 (в передней подвеске — по две рессоры на борт, над и под балкой переднего ведущего моста, то есть — всего четыре).

• Кантилеверная — полуэллиптическая рессора, которая шарнирно заделана на раме или шасси в двух точках — в одном из концов и посередине; второй конец консольно вывешен. Применялась, к примеру, в задней подвеске ГАЗ-АА.

Продольные рессоры в такой подвеске воспринимают усилия во всех направлениях — вертикальном, боковом, продольном, а также тормозные и реактивные моменты, — что позволяет исключить из конструкции подвески дополнительные элементы (рычаги, реактивные тяги, растяжки, и т. д.). Поэтому продольно-рессорная подвеска характеризуется простотой и относительной дешевизной (при этом само по себе производство рессор достаточно сложно и требует хорошо поставленной технологии). Кроме того, так как рессора опирается на раму или кузов в двух широко разнесённых точках, она снимает возникающие при большой загрузке напряжения в задней части кузова или рамы, благодаря чему такая подвеска также характеризуется высокой живучестью на плохих дорогах и грузоподъёмностью. К преимуществам можно отнести и легкость варьирования жёсткости за счёт подбора листов той или иной длины и толщины.

До конца семидесятых годов продольные полуэллиптические листовые рессоры очень широко применялись в зависимой задней подвеске легковых автомобилей благодаря дешевизне, простоте и хорошей живучести. Длинные рессоры с относительно небольшим количеством листов (малолистовые) обеспечивают благодаря своей мягкости высокую плавность хода, благодаря чему долгое время применялись на больших комфортабельных легковых автомобилях. На грузовых автомобилях продольные рессоры долгое время были основным типом упругих элементов подвески и продолжают использоваться сегодня.

При разгоне и торможении податливая рессора S-образно изгибается, нарушая геометрию подвески, а сама рессора испытывает повышенные нагрузки.

В настоящее время в подвесках современных легковых автомобилей продольные рессоры в своём традиционном виде практически не применяются, так как они слишком податливы под действием продольных и боковых сил, и за счёт этого допускают в ходе работы подвески (например, в поворотах) непредсказуемое смещение («увод») прикреплённого к ним моста — сравнительно небольшое, но достаточное для нарушения управляемости на сравнительно больших скоростях. Причём с ростом длины рессоры и уменьшением её жёсткости (то есть повышением плавности хода и комфортабельности автомобиля) эти явления становятся всё более выраженными. При разгоне продольные рессоры допускают S-образную деформацию, при которой мост поворачивается вокруг своей оси, что увеличивает изгибное напряжение, действующее в точках крепления рессоры.

Частично решает проблему увеличение ширины рессор (и такая тенденция действительно наблюдалась, например, на ГАЗ-21 рессоры имели ширину 55 мм, на ГАЗ-24 — 65 мм, на «ГАЗели» — уже 75 мм), смещение точки крепления моста и более жёстких коротких листов к переднему креплению рессоры, а также введение в рессорную подвеску растяжек и реактивных тяг. Однако наиболее предпочтительна зависимая подвеска с жёстко и однозначно заданной геометрией, вроде пятирычажной с тягой Панара или механизмом Уатта, исключающей элемент непредсказуемости поведения жёсткого моста. Введение в рессорную подвеску аналогичных жёстких направляющих элементов в общем случае лишило бы её основных преимуществ — простоты и сравнительной дешевизны, сделало бы её излишне громоздкой и тяжёлой, поэтому в таких случаях подвеска выполняется обычно на других типах упругих элементов, способных воспринимать только вертикальные усилия — как правило, витых пружинах, работающих на кручение торсионных стержнях или пневмобаллонах. Тем не менее, в своё время использовались и рессорные подвески с дополнительными направляющими элементами, как правило в виде закреплённых на ведущем мосту продольных или диагональных рычагов (т. н. traction bars), одного Т-образного рычага или дышла (см. ниже). Traction bars иногда ставят на серийные автомобили с рессорной задней подвеской в качестве тюнинга, с тем или иным успехом.

Единичные случаи применения рессор в современных легковых автомобилях, например, в подвесках автомобиля Chevrolet Corvette и некоторых Volvo, связаны с их использованием исключительно в качестве упругого элемента, геометрию же подвески при этом задают рычаги, аналогичные используемым в пружинной подвеске. В этом случае преимуществом является компактность рессоры относительно пружинно-амортизаторных стоек, что позволяет сэкономить пространство салона и багажника.

Классические же рессорные подвески, в которых рессора работает и как упругий, и как направляющий элемент встречаются нынче практически только на консервативных внедорожниках и грузовых автомобилях, иногда — в сочетании с дополнительными упругими элементами, например — пневмобаллонами (автобус «Богдан», некоторые американские пикапы).

С направляющими рычагами

Существуют самые различные схемы таких подвесок с различным количеством и расположением рычагов. Часто применяется показанная на иллюстрации 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 — в «лоурайдерах»). 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.

С дышлом

Дышло в задней подвеске автомобилей применяют для уменьшения продольных кренов при разгоне и торможении. Дышло жёстко соединено с балкой ведущего заднего моста, а с кузовом соединяется с помощью шарнира. При разгоне дышло за счёт сил, действующих на балку моста, подталкивает кузов вверх в точке крепления, а при торможении — подтягивает вниз, предотвращая «клевок» кузова.

Типа «Де Дион»

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.

Задняя подвеска типа «де Дион» на Smart Fortwo.

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 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 саму балку подвески пришлось выполнить с уникальной конструкции скользящим шарниром, позволявшим ей увеличивать или уменьшать свою ширину на несколько сантиметров при сжатии и отбое подвески. Чаще, однако, скользящие шарниры выполняют на самих полуосях (отдельно или в качестве конструктивного элемента шарнира равных угловых скоростей), а балка при работе подвески своей ширины не меняет.

«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 такой подвески 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.

Независимые

С качающимися полуосями

Подвеска с качающимися полуосями имеет по одному шарниру на каждой из них. Это обеспечивает их независимое подрессоривание, но при работе подвески такого типа изменяются в больших пределах как колея, так и развал колёс, что делает такую подвеску кинематически несовершенной.

Благодаря простоте и дешевизне такая подвеска одно время широко использовалась в качестве ведущего заднего моста на заднеприводных автомобилях. Однако по мере роста скоростей и требований к управляемости от неё стали повсеместно отказываться, как правило — в пользу более сложной, но и более совершенной подвески на продольных или косых рычагах. Например, ЗАЗ-965 имел качающиеся полуоси в задней подвеске, но его преемник ЗАЗ-966 уже получил косые рычаги и полуоси с двумя шарнирами на каждой. Точно такую же трансформацию претерпела и задняя подвеска второго поколения американского Chevrolet Corvair.

На переднем мосту такая подвеска применялась очень редко, и практически исключительно на малоскоростных, лёгких заднемоторных автомобилях (например, Hillman Imp).

Существовали и улучшенные варианты такой подвески. Например, на некоторых моделях Mercedes-Benz шестидесятых годов использовался задний мост с одним шарниром посередине, половинки которого работали как качающиеся полуоси. Такой вариант подвески отличается меньшим изменением её установочных параметров при работе. Между половинками моста устанавливался дополнительный пневматический упругий элемент, позволявший регулировать высоту кузова автомобиля над дорогой.

На некоторых автомобилях, — например, пикапах «Форд» середины 1960-х годов, применялись неведущие мосты с качающимися полуосями, точки крепления которых были расположены близко к колёсам противоположного борта. Полуоси при этом получались очень длинными, почти во всю колею автомобиля, и изменение колеи и развала колёс было не так заметно.

В настоящее время такая подвеска практически не применяется.

На продольных рычагах

В этой подвеске каждое из колёс одной оси прикреплено к продольному рычагу, закреплённому на раме или кузове подвижно.

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. Продольные рычаги воспринимают усилия, действующие во всех направлениях, а значит — подвергаются большим нагрузкам на кручение и изгиб, что требует их большой жёсткости и, соответственно, утяжеления.

Кроме того, для неё характерно очень низкое, в районе полотна дороги, расположение центра крена, что является недостатком для задней подвески.

Помимо простоты, в качестве преимущества такой подвески можно назвать то, что между рычагами пол можно выполнить совершенно ровным, увеличив объём, доступный для пассажирского салона или багажника. Это особенно чувствуется при применении в качестве упругих элементов торсионов, благодаря чему подвеска на продольных рычагах с поперечными торсионными валами в своё время широко использовалась на французских автомобилях.

В своё время (преимущественно 1960-е — 1980-е годы) такая подвеска с традиционными пружинными, торсионными или (Citroën, Austin) гидропневматическими упругими элементами довольно широко применялась на задней оси переднеприводных автомобилей. Однако впоследствии она в этой роли была вытеснена разработанной «Ауди» полузависимой подвеской со связанными рычагами, либо более компактной и технологичной типа «макферсон» (в англоязычных странах такую подвеску на задней оси называют «Чепмен»), либо (уже в конце 1980-х… 1990-е годы) наиболее кинематически совершенной — на двойных поперечных рычагах.

В качестве передней такая подвеска изредка применялась на конструкциях, разработанных до 1950-х годов, а впоследствии — ввиду своего несовершенства практически исключительно на дешёвых малоскоростных автомобилях (например, Citroen 2CV).

Кроме того, подвеска на продольных рычагах очень широко применяется на лёгких прицепах.

Пружинные

Торсионные

На косых рычагах

Это по сути разновидность подвески на продольных рычагах, созданная в стремлении избавиться от её врождённых недостатков. Она почти всегда используется на задней ведущей оси.

В ней оси качания рычагов расположены под некоторым углом. Благодаря этому изменение колёсной базы минимизируется по сравнению с подвеской на продольных рычагах, уменьшается и влияние кренов кузова на наклон колёс (но появляется изменение колеи).

Существует два вида такой подвески.

В первом используется по одному шарниру на каждой полуоси, как в подвеске с качающимися полуосями (иногда её и считают разновидностью последней), при этом ось качания рычага должна проходить через центр шарниров полуосей (расположенных в районе их прикрепления к дифференциалу), то есть расположена под углом 45 градусов к поперечной оси автомобиля. Это удешевляет подвеску, но при её работе сильно меняются развал и схождение колёс, в повороте наружное колесо «подламывается» под кузов, а центр крена оказывается очень высоким (те же недостатки характерны и для подвески на качающихся полуосях). Этот вариант применялся практически исключительно на дешёвых, лёгких и малоскоростных, как правило — заднемоторных автомобилях (ЗАЗ-965, Fiat 133, и так далее).

Во втором варианте (именно он показан на иллюстрации) каждая полуось имеет по два шарнира — внутренний и внешний, при этом ось качания рычага не проходит через внутренний шарнир, и её угол с поперечной осью автомобиля составляет не 45, а 10-25 градусов, что более выгодно с точки зрения кинематики подвески. Это уменьшает изменение колеи и развала колёс до приемлемых величин.

Второй вариант в 1970-е… 1980-е годы очень широко применялся на заднеприводных автомобилях, как правило непосредственно заменив использовавшиеся на предыдущих поколениях зависимые подвески с неразрезным мостом. Можно назвать такие модели, как «Запорожец» ЗАЗ-966 и −968, BMW 3-й… 7-й серий, некоторые модели Mercedes-Benz, Ford Granada, Ford Sierra, Ford Scorpio, Opel Senator, Porsche 911 и так далее. В качестве упругих элементов применялись как традиционные витые пружины, так и торсионные валы, иногда — пневмобаллоны. Впоследствии по мере совершенствования подвесок автомобилей и повышения требований к устойчивости и управляемости он был вытеснен либо более дешёвой и компактной подвеской «МакФерсон» («Чепмен»), либо более совершенной на двойных поперечных рычагах, и сегодня применяется весьма редко.

На переднеприводных автомобилях такая подвеска применялась редко, так как для них её кинематические преимущества малозначимы (в них роль задней подвески вообще намного меньше, чем у заднеприводных). Из примера можно назвать Trabant, у которого упругим элементом в подвеске на косых рычагах служила закреплённая в своём центре на кузове поперечная рессора, концы которой крепились к концам А-образных косо расположенных рычагов.

На продольных и поперечных рычагах

Это сложный и очень редко встречавшийся тип подвески.

По сути он был вариантом подвески макферсон, но для разгрузки брызговика крыла пружины располагались не вертикально, а горизонтально продольно, и упирались задним торцом в перегородку между моторным отсеком и салоном (щит передка).

Для передачи усилия от амортизаторной стойки на пружины было необходимо введение дополнительного качающегося в вертикальной плоскости продольного рычага с каждого борта, передний конец которого шарнирно закреплялся наверху стойки, задний — также шарнирно на щите передка, а в его средней части имелся упор для переднего торца пружины.

Из-за своей сравнительной сложности такая подвеска потеряла основные преимущества схемы макферсон — компактность, технологическую простоту, небольшое количество шарниров и малую себестоимость, сохранив все её кинематические недостатки.

Такую подвеску имели английские «Роверы» 2200 TS и 3500 V8, а также немецкие Glas 700, S1004 и S1204.

Похожие дополнительные продольные рычаги имелись в передней подвеске первого «Мерседеса» S-класса, но пружины располагались всё же традиционно — в вертикальном положении между кузовом и нижними поперечными рычагами, а сами небольшие продольные рычажки служили только для улучшения кинематики.

На двойных продольных рычагах

В этой подвеске с каждой стороны имеется по два продольных рычага. Как правило такая подвеска применялась на передней оси сравнительно малоскоростных заднемоторных автомобилей — характерными примерами её использования являются «Фольксваген Жук» и первые поколения «Фольксваген Транспортер», ранние модели спорткаров «Porsche», а также мотоколяска С-3Д и «Запорожец».

Все они имели по сути общую конструкцию (так называемая «система Порше», в честь изобретателя) — в качестве упругих элементов применялись расположенные друг над другом поперечные торсионные валы, соединяющие пару рычагов, причём торсионы были заключены в образовывавшие поперечину подвески трубы (у поздних моделей «Запорожца» помимо торсионов в качестве дополнительных упругих элементов применялись также цилиндрические витые пружины, расположенные вокруг амортизаторов).

Главным преимуществом такой подвески является большая компактность в продольном и вертикальном направлениях. Кроме того, поперечина подвески расположена далеко впереди оси передних колёс, благодаря чему появляется возможность сильно вынести салон вперёд, разместив ноги водителя и переднего пассажира между арками передних колёс, что позволяло существенно сократить длину заднемоторного автомобиля. При этом, однако, расположенный спереди багажник оказывался весьма скромным по объёму, именно из-за вынесенной далеко вперёд поперечины подвески.

С точки зрения кинематики эта подвеска несовершенна: в ней происходят хотя и меньшие по сравнению с одинарными продольными рычагами, но всё же существенные изменения колёсной базы при ходах отбоя и сжатия, и так же присутствует сильное изменение развала колёс при кренах кузова. К этому следует добавить, что рычаги в ней должны воспринимать большие изгибающие и крутильные нагрузки со стороны как вертикальных, так и боковых сил, что заставляет делать их достаточно массивными.

На двойных поперечных рычагах (параллелограмная)

В этой подвеске с каждой стороны автомобиля расположены два поперечных рычага, внутренние концы которых подвижно закреплены на кузове, поперечине или раме, а внешние соединены со стойкой, несущей колесо — как правило поворотной в передней подвеске и неповоротной в задней.

Обычно верхние рычаги короче нижних, что обеспечивает выгодное с точки зрения кинематики изменение развала колёс в сторону большего отрицательного при ходе сжатия подвески. Рычаги могут быть как параллельны друг другу, так и находиться друг относительно друга под определённым углом в продольной и поперечной плоскостях. Наконец, один из рычагов или они оба могут быть заменены поперечной рессорой (о таком типе подвески см. ниже).

Фундаментальное преимущество такой подвески — возможность для проектировщика путём выбора определённой 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 считаются наиболее совершенным типом направляющего аппарата, 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.

Если подвеска на поперечных рычагах используется для подрессоривания поворотных колёс, её конструкция должна обеспечивать их поворот на необходимые углы. Для этого либо саму соединяющую рычаги стойку выполняют поворотной, используя для её соединения с рычагами специальные шаровые шарниры с двумя степенями свободы (их часто называют «шаровые опоры», но на самом деле опорой из них является только нижний шарнир, на который стойка действительно опирается), либо стойка выполняется неповоротной и качается на обычных цилиндрических шарнирах с одной степенью свободы (например, резьбовых втулках), а поворот колёс обеспечивается за счёт вращающегося в подшипниках вертикального стержня — шкво́рня, играющего роль реально существующей оси поворота колёс.

Даже если в подвеске конструктивно отсутствуют шкворни, и стойка выполнена поворотной на шаровых шарнирах — всё равно часто говорят о шкворне («виртуальном») как оси поворота колёс, а также об углах его наклона — продольном («кастер») и поперечном.

В настоящее время шкворни используются как правило в подвесках грузовиков, автобусов, тяжёлых пикапов и внедорожников, а в подвесках легковых автомобилей при необходимости обеспечения поворота колёс применяются стойки с шаровыми шарнирами, так как они не требуют частой смазки.

Пружинные

Передняя подвеска на двойных поперечных рычагах. Задняя подвеска автомобилей «Ягуар» (1961—1996 годы), в которой роль верхних рычагов играют полуоси.

Классический вариант передней независимой подвески для легковых автомобилей. В качестве упругого элемента используются винтовые пружины, как правило расположенные между рычагами, реже — вынесенные в пространство над верхним рычагом и опирающиеся на брызговик крыла, как в подвеске «Макферсон».

Главное преимущество — возможность задать за счёт геометрии рычагов требуемое минимальное изменение развала и колеи колёс в ходе работы подвески.

Появилась в тридцатых годах и быстро стала основным типом передней подвески на легковых автомобилях. До распространения в семидесятых-восьмидесятых годах менее удачной с точки зрения геометрических параметров и кинематики, но дешёвой и компактной подвески «Макферсон» этот тип для передней подвески легковых автомобилей использовался чаще всего.

Торсионные

В качестве упругих элементов используются продольно расположенные торсионы — работающие на скручивание стержни. Как правило торсионы крепятся к нижним рычагам.

Торсионы могут располагаться как продольно (в этом случае они служат одновременно и осями рычагов), так и поперечно (во втором случае каждый из них может быть уподоблен принципу действия стабилизатору поперечной устойчивости в традиционной подвеске, с той разницей что поперечные торсионы имеют с одной стороны неподвижное крепление, а стабилизатор закреплён лишь на рычагах подвески, в точках же крепления к раме или кузову он может свободно проворачиваться, поэтому стабилизатор и не работает при сжатии или отбое подвески одновременно с двух сторон — только при разноимённом ходе противоположных колёс)

Такая передняя подвеска использовалась на многих автомобилях фирм Packard, Chrysler и Fiat начиная с пятидесятых годов, советских легковых ЗиЛ и некоторых моделях французской фирмы Simca, созданных в годы сотрудничества с «Крайслером» (например Simca 1307).

Характеризуется высокой плавностью хода, компактностью (что например позволило на «Симке» разместить между рычагами приводы передних колёс).

Рессорные

В этой подвеске в качестве упругого элемента используются поперечные рессоры: одна, две, очень редко — более двух, при сохранении общей схемы.

Поперечная рессора может выступать в качестве одного из рычагов параллелограмной подвески (как правило верхнего) или даже обоих рычагов (как показано на иллюстрации). В этом случае из-за намного большей податливости рессоры в продольном и поперечном направлениях по сравнению с рычагами на резьбовых или резинометаллических шарнирах (сайлент-блоках) геометрия подвески сильно меняется в ходе её работы, что отрицательно сказывается на управляемости автомобиля. Поэтому подвеска с двумя поперечными рессорами или с поперечной рессорой снизу и рычагами сверху широко применялась лишь до пятидесятых годов, а впоследствии — только на лёгких заднемоторных автомобилях с относительно малонагруженным передком (например Fiat 600). Подвеска с двумя поперечными рессорами иногда применялась также на тракторах и малоскосростной сельскохозяйственной технике благодаря своей дешевизне и простоте (показано на иллюстрации). Рессор могло быть и четыре — две сверху, две снизу. В этом случае несколько снижались продольная податливость подвески и устранялось закручивание нижней рессоры про разгоне и торможении.

Поперечная рессора может быть закреплена в двух точках или в одной. Жёстко закреплённая в одной точке (центрально) поперечная рессора обладает меньшей податливостью в поперечном направлении (меньше изменение колеи при работе подвески), но большей в продольном по сравнению с закреплённой в двух точках (больше продольное смещение колеса и закручивание расположенной снизу рессоры при разгоне и торможении). Она работает как две отдельные полурессоры, каждый из которых заменяет один поперечный рычаг. Эластично закреплённая в двух точках поперечная рессора также заменяет два поперечных рычага, но при этом их работа оказывается связанной — часть рессоры, расположенная между креплениями, работает как стабилизатор поперечной устойчивости, зачастую вообще исключая его из конструкции подвески. Во втором случае подвеска является независимой лишь до определенного предела, так как приложение существенного усилия к колёсам одной стороны оказывается влияние на колёса противоположной.

Таким образом, рессора с креплением в двух точках более целесообразна для дорожных автомобилей, заменяя не только пару рычагов, но и стабилизатор поперечной устойчивости, — в то время, как поперечная рессора с центральной заделкой наиболее пригодна для использования в подвеске внедорожной техники, для которой критична независимая работа подвески слева и справа, что способствует улучшению проходимости. Именно по этим соображениям она применена в подвесках западногерманского лёгкого военного вездехода Volkswagen Iltis, причём передняя и задняя подвески у него конструктивно идентичны.

Расположенная сверху поперечная рессора подвергается меньшим нагрузкам по сравнению с расположенной снизу, поэтому компоновка подвески с поперечной рессорой сверху и поперечными рычагами снизу была более распространена. Её часто использовали в передней подвеске переднеприводных автомобилей, так как на них между рычагами проходят приводы передних колёс, зачастую не оставляя места для пружин. В этом случае подвеска на поперечной рессоре оказывалась сравнительно удачным, экономичным и недорогим решением для малоскоростных автомобилей.

Например, на переднеприводном Ford Taunus поколений P4 и P6 (1962—1970) использовалась именно такая схема передней подвески — треугольные А-образные рычаги с очень большой базой снизу и поперечная рессора сверху. При его максимальной скорости, едва превышавшей 120 км/ч, её хватало для сохранения адекватной управляемости автомобиля, при этом передняя подвеска была весьма простой и дешёвой. Примерно так же была организована передняя подвеска и на итальянских переднеприводных автомобилях Autobianchi Primula и Autobianchi A111.

С широким распространением в семидесятые годы подвески типа «Макферсон» для передних ведущих колёс легковых автомобилей и пружинно-амортизаторных стоек, которые можно было разместить в подвеске с двумя поперечными рычагами над верхним рычагом, оставив место для приводов колёс (Renault 12, Renault 18, Dacia 1300 и т. д.), подвески на верхней поперечной рессоре вышли из употребления.

Наиболее же технически совершенным типом параллелограммной подвески на поперечной рессоре является подвеска с двумя поперечными рычагами с каждой стороны и прикреплённой к одной из пар (верхней или нижней) поперечной рессоре (на иллюстрации). Такая подвеска по сути не имеет существенных отличий от подвески с двойными поперечными рычагами и пружинами или торсионами, рессора в ней играет роль исключительно упругого, а не направляющего, элемента.

Главное её достоинство — относительная компактность поперечной рессоры, что сделало её выгодным выбором для конструкторов спорткаров ввиду компоновочных преимуществ. Например, на Chevrolet Corvette последних поколений в передней и задней подвесках используются поперечные рессоры, расположенные под нижним рычагом и шарнирно соединённые с ним (или с верхним рычагом, в зависимости от модели). Так же использовались поперечные рессоры в подвесках таких автомобилей, как Opel Kadett A и B, Fiat 127, Fiat 128 и Fiat Ritmo. В передней подвеске Lancia Flavia использовалась поперечная рессора, расположенная над верхними рычагами и шарнирно с ними соединённая. Поперечная рессора из композитного материала используется в качестве упругого элемента в задней подвеске некоторых современных моделей фирмы Volvo и недавно существовавших фирмы Cadillac, что позволило сэкономить место в багажном отделении.

Изредка применялась схема подвески на четырёх (по две на борт) поперечный полурессорах, или четвертьэллиптических рессорах, например на довоенных легковых автомобилях Packard. Четвертьэллиптические рессоры намного менее податливы в продольном и поперечном направлении, чем полуэллиптические, но всё же проигрывали в постоянстве геометрии по сравнению с настоящей подвеской на поперечных рычагах. Кроме того, они весьма жёстки в вертикальном направлении, что затрудняет создание комфортабельного автомобиля с плавным ходом.

Гидропневматические и пневматические

В качестве упругих элементов используются пневмобаллоны (лоурайдеры, некоторые модели легковых автомобилей североамериканского производства конца пятидесятых годов, некоторые исторические модели Mercedes-Benz, Austin, Borgward и иных фирм) или гидропневматические упругие элементы (знаменитые подвески фирмы Citroën, завязанные в единую гидросистему с гидроусилителем руля и тормозами, способные в большом диапазоне изменять дорожный просвет автомобиля).

«Макферсон»

Самый распространённый в наши дни тип независимой подвески легкового автомобиля. Характеризуется простотой, дешевизной, компактностью и приемлемой для массовых автомобилей общего назначения кинематикой.

В последние десятилетия наблюдается тенденция к замене её на более совершенную с двойными поперечными рычагами в подвеске сравнительно дорогих автомобилей. Например, на Audi 80 и Audi 100 использовался «МакФерсон» спереди (и полузависимая подвеска со связанными продольными рычагами сзади), а на сменивших их моделях Audi A4 и Audi A6 — уже подвеска на двойных поперечных рычагах, причём и спереди, и сзади. На бюджетных же моделях «Макферсон» и сейчас считается оптимальным решением с точки зрения сочетании экономии, компактности и кинематики.

Торсионно-рычажная (с сопряжёнными рычагами)

Очень распространённый в 70-х — 90-х годах тип полузависимой подвески задних колёс с двумя продольными рычагами, соединёнными работающей на скручивание торсионной балкой. Была разработана фирмой Audi в семидесятых годах, после чего очень широко использовалась (и используется сейчас, как правило на бюджетных моделях) в качестве задней на переднеприводных автомобилях. В настоящее время обычно считается устаревшей, но всё ещё используется на недорогих автомобилях, в особенности сравнительно старой разработки (включая все переднеприводные модели ВАЗ).

Активная подвеска

Упругий элемент пневмоподвески

Активной называется подвеска, которая может изменять положение и жесткость упругих элементов по команде от управляющего устройства, которое в свою очередь получает данные о положении кузова от различных датчиков. Основные виды активной подвески: пневматическая, гидравлическая и пневмогидравлическая. Наиболее широкое применение активная подвеска получила в автобусах и троллейбусах, где она позволяет избежать кренов кузова при неравномерном распределении пассажиров по салону, и в грузовиках. В легковых автомобилях применяется реже из-за сложности и дороговизны.

Литература

Источники и примечания

1. ↑ 1 2 Раймпель, Йорнсен Шасси автомобиля /сокр. пер. с нем./ = Fahrwerktechnik. — Москва: Машиностроение, 1983. — Т. I. — С. 278. — 356 с.

dic.academic.ru

Устройство задней подвески - изучаем самые популярные варианты

С непрерывным развитием технологий, современные автомобили с каждым годом становятся все сложнее. Это утверждение касается всех без исключения систем и механизмов, в том числе и подвески транспортного средства. Подвески выпускаемых сегодня автомобилей – это довольно сложное устройство, сочетающее в себе сотни деталей.

Элементами многих автомобильных подвесок управляет компьютер (электронный способ), который фиксирует все показания датчиков и, при необходимости, способен мгновенно изменять характеристики автомобиля. Эволюция подвески, в значительной мере, поспособствовала тому, что мы с Вами можем ездить на более комфортных и безопасных машинах, однако, основные задачи, которые выполняла и выполняет автомобильная подвеска, остались неизменными еще со времен карет и конных экипажей. Давайте же выясним, в чем именно заслуга данных механизмов, и какую роль играет задняя подвеска в жизнедеятельности транспортного средства.

1. Назначение задней подвески

Автомобильной подвеской называют устройство, обеспечивающее упругое сцепление колес машины с несущей конструкцией кузова. Кроме того, подвеска регулирует положение корпуса транспортного средства в процессе движения и способствует уменьшению нагрузки на колеса. В современном автомобильном мире существует большой выбор различных типов автомобильных подвесок, самыми популярными из которых есть пружинные, пневматические, рессорные и торсионные подвески.

Данный элемент берет участие во всех процессах, которые происходят между дорожным покрытием и автомобилем. Поэтому, все конструктивные изменения и усовершенствования устройства подвески, направлялись на улучшение определенных эксплуатационных качеств, к которым прежде всего относятся:

Комфортные условия передвижения. Представьте себе, что Вы едете в соседний город на карете с деревянными колесами, каково Ваше чувство? Понятное дело, что преодолеть несколько сотен километров на современном автомобиле куда более приятно, даже несмотря на качество теперешних дорог, которые в отдельных местах, кажется, не менялись со времен тех самых конных экипажей. Именно благодаря функционированию подвески, стало возможным добиться оптимальной плавности передвижения, устранения лишних колебаний кузова и толчков от неровностей дороги.

Уровень управляемости автомобиля, характеризующийся правильной реакцией колес на «команды» рулевого колеса. А ведь возможность менять направление (поворачивать), также появилась благодаря подвеске (если быть конкретнее, то передней). Особую актуальность, точность и удобство маневрирования, приобрели с началом роста скоростей: чем выше становится скорость, тем сильнее меняется поведение транспортного средства при повороте руля.

Безопасность пассажиров транспортного средства. В конструкцию подвески, входят одни из самых активно подвижных деталей машины, а значит, безопасность передвижения напрямую зависит от ее характеристик.

В основном, подвеска переднеприводных автомобилей - полунезависимая и находится на задних колесах, располагаясь на эластичной «П» образной балке. Тоесть, она состоит из двух продольных рычагов, один из концов которых закреплен на кузове, а на втором размещены колеса. Продольные рычаги соединяются между собой поперечной балкой, что и предает подвеске вид буквы «П». Данный тип задней подвески имеет самую оптимальную кинематику колес, при чем, обладает компактностью и простотой, однако, ее конструкция не позволяет передавать крутящий момент на задние колеса, поэтому полунезависимый вариант задней подвески применяется на большинстве переднеприводных автомобилей.

Он имеет следующие преимущества:

- простую конструкцию;

- высокий уровень жесткости в поперечном направлении;

- небольшую массу;

- возможность изменения характеристик в следствии изменений поперечного сечения балки.

Однако, как любая система, полунезависимая подвеска имеет и некоторые недостатки, выражающиеся в неоптимальном изменении развала колес и особых требованиях к геометрическим показателям днища кузова в местах крепления.

Как правило, устройство задней подвески всегда проще передней. На основной массе автомобилей, задние колеса не способны менять угол поворота, а это значит, что конструктивная сторона задней подвески должна предусматривать лишь вертикальное перемещение колеса.

Однако, состояние задней подвески прямо влияет на безопасность движения транспортного средства и на комфортность управления им. Поэтому, стоит помнить, что от регулярной диагностики задней подвески и от своевременного проведения ремонта ее деталей, зависит, сможете ли Вы избежать более серьезных проблем в дальнейшем. Иногда, это касается даже сохранности жизней водителя и пассажиров.

Кроме полунезависимой подвески, в недорогих моделях автомобилей, часто используется зависимая задняя подвеска. В этом варианте, колеса между собой соединяются посредством балки заднего моста, которая, в свою очередь, крепится к автомобильному кузову продольными рычагами. Если на заднюю часть автомобиля с таким типом подвески оказать повышенную нагрузку, то могут появится незначительные нарушения плавности хода и легкие вибрации. Это считается главным недостатком зависимой задней подвески.

2. Виды задней подвески и принцип их работы

Задняя подвеска автомобилей имеет довольно широкий вариативный ряд, но сейчас мы рассмотрим только наиболее распространенные и известные его виды. Подвеска "Де Дион". Данный вид задней подвески был изобретен больше столетия назад, однако, успешно используется и в наше время. В тех случаях, когда из-за финансового вопроса или компоновочных соображений инженерам приходится отказываться от независимых подвесок, старая система «де Дион», приходится как нельзя кстати. Ее конструкция имеет следующий вид: картер главной передачи крепится к поперечной балке рамы или к кузову, а привод колес выполняется при помощи полуосей, размещенных на шарнирах. Соединение колес между собой осуществляется с помощью балки.

Технически, подвеска считается зависимой, но благодаря креплению массивной главной передачи (крепится отдельно от моста), неподрессоренная масса значительно снижается. Со временем, непрерывное желание инженеров избавить задний мост от лишней нагрузки, привело к усовершенствованию конструкции и в наше время мы можем наблюдать как зависимый ее вариант, так и независимый. Так, к примеру, в автомобиле Mercedes R-класса, инженеры смогли успешно объединить достоинства различных схем: корпус главной передачи оказался закрепленным на подрамнике; колеса - подвешенными на пяти рычагах и приводящимися в движение при помощи качающихся полуосей; а роль упругих элементов, в такой конструкции, выполняют пневматические стойки.

Зависимая подвеска является ровесницей всего автомобилестроения, которая вместе с ним, прошла различные этапы совершенствования и успешно дошла до наших дней. Однако, в мире стремительного развития современных технологий, она с каждым годом все больше становится лишь частью истории. Дело в том, что мосты, которые жестко связывают колеса, сегодня используются разве что на классических внедорожниках, к которым относятся такие автомобили как УАЗ, Jeep или Nissan Patrol. Еще реже, их можно встретить на легковых автомобилях отечественного производства, разработанных более полувека назад (Волгах или Жигулях).

Основной минус применения подвески этого типа очевиден: исходя из конструкции, перемещение одного колеса передается и другому, в результате чего появляются резонансные колебания колес в поперечной плоскости (так называемый эффект «Шимми»), что не только вредит комфорту, но и существенно сказывается на управляемости транспортного средства.

Гидропневматическая подвеска. Задний вариант такого устройства аналогичен переднему и обозначает вид автомобильной подвески, в работе которой используются упругие элементы гидропневматического типа. Родоначальником такой системы стала компания Citroen, впервые применившая ее на своих автомобилях еще в далеком 1954 году. Результатом ее дальнейших разработок являются активные подвески Hydractive, использующиеся французской компанией и по сей день. Первое поколение (Hydractive 1) появились в 1989 году. Принцип работы и конструкция таких устройств следующая: когда гидропневматические цилиндры нагнетают жидкость в упругие элементы (сферы), гидроэлектронный блок контролирует ее количество и давление.

Между цилиндрами и упругими элементами располагается амортизационный клапан, через который, при возникновении колебаний кузова, проходит жидкость, способствующая их затуханию. При мягком режиме, все гидропневматические упругие элементы объединяются между собой, а объем газа находится на максимальном уровне. Давление в сферах поддерживается в рамках необходимых показателей и крены машины (ее отклонения от вертикального положения при езде, чаще всего, вызванное неровностями дороги) компенсируются.

Когда появляется необходимость активации жесткого режима подвески, напряжение подается системой управления автоматическим путем, после чего, стойки передней подвески, цилиндры и дополнительные упругие элементы (размещены на регуляторах жесткости), по отношению друг к другу, оказываются в изолированном положении. Когда транспортное средство поворачивает, может меняться жесткость отдельной сферы, в то время как при прямолинейном движении, изменения касаются всей системы.

Многорычажная подвеска. Первый серийный автомобиль с многорычажной подвеской, увидел мир в 1961 году и это был Jaguar E-type. Со временем, полученный успех решили закрепить применением данного типа и на передней оси автомобиля (например, отдельные модели Audi). Использование многорычажной подвески обеспечивает автомобилю невероятную плавность движения, отличную управляемость, а заодно способствует снижению шума.

Начиная с 1980-х годов, инженеры компании Mercedes Benz, вместо пары сдвоенных, стали применять на своих автомобилях пять раздельных рычагов: два из них держат колесо, а остальные три обеспечивают ему необходимое положение в вертикальной и горизонтальной плоскостях. В сравнении с более простой двухрычажной подвеской, многорычажный вариант просто находка для максимально удачной компоновки узлов и агрегатов. Более того, имея возможность менять размеры и форму рычагов, можно намного точнее устанавливать необходимые характеристики подвески, а благодаря эластокинематике (законам кинематики любой подвески, которая имеет в своем составе эластические элементы) задняя подвеска обладает еще и подруливающим эффектом на поворотах.

Как правило, оценивая подвеску транспортного средства, большинство автолюбителей, в первую очередь, обращают свое внимание на такие ее свойства как уровень управляемости, комфортность, и устойчивость (в зависимости от приоритетов последовательность может быть другой). Поэтому, им абсолютно все равно, какой тип подвески установлен на их автомобиле и какая у него конструкция, главное, чтоб он просто соответствовал всем необходимым требованиям.

В принципе, оно и правильно, ведь выбор типа подвески, расчет ее геометрических параметров и технических возможностей отдельных составляющих – это задача инженеров. При разработке и конструировании, транспортное средство проходит массу всевозможных расчетов, тестов и испытаний, а значит, подвеска стандартного автомобиля уже обладает оптимальными потребительскими характеристиками, удовлетворяющими требования большинства клиентов.

3. Стабилизатор торсионного типа

Современные легковые автомобили могут оборудоваться одним из двух основных видов стабилизаторов – рычажным или торсионным. Рычажные стабилизаторы (часто называемые «реактивными тягами») имеют вид полой трубы, на концах которой размещены крепления с сайлентблоками (являют собой резинометаллические шарниры). Они устанавливаются между креплениями кулака с одной стороны и посадочным местом на кузове с другой. Из-за жесткой фиксации амортизаторов и пружин, установка стабилизатора позволяет создать некий треугольник, сторонами которого есть амортизатор (пружина), мост (балка) и, соответственно, сам стабилизатор.

Торсионный стабилизатор выступает основной частью автомобильной подвески, соединяющей колеса при помощи торсионного элемента. На сегодняшний день, многие автовладельцы считают торсионный стабилизатор практически незаменимым элементом разных видов подвесок легковых машин. Его крепление может выполнятся как на передних, так и на задних осях транспортных средств, однако, на автомобилях, где в роли задней подвески выступает балка, стабилизатор не применяется, а выполнением его функций занимается сама подвеска.

С технической стороны вопроса, стабилизатор – это стержень с круглым сечением, по форме напоминающий букву «П». Обычно, он изготавливается из хорошо обработанной пружинной стали и размещается под кузовом в горизонтальном направлении (поперек). К кузову, деталь крепится в двух местах, а для фиксации используются резиновые втулки, способствующие ее вращению.

Как правило, форма торсионного стабилизатора учитывает размещение всех автомобильных агрегатов, расположенных под днищем кузова. Когда на одной из сторон автомобиля между днищем кузова и нижней частью подвески меняется расстояние, размещение креплений стабилизатора несколько смещается, что вызывает изгиб торсиона. Чем существеннее разница высот, тем сильнее идет сопротивление торсиона, благодаря чему стабилизирующий эффект отличается большей плавностью (по сравнению с рычажным стабилизатором). Поэтому, чаще всего, его устанавливают на переднюю подвеску.

Подписывайтесь на наши ленты в Facebook, Вконтакте и Instagram: все самые интересные автомобильные события в одном месте.

Была ли эта статья полезна?Да Нет

auto.today

---

• 
  Подвеска передняя лады гранты
• 
  Как проверить переднюю подвеску ваз 2110
• 
  Замена пружин передней подвески
• 
  Замена пружин задней подвески
• 
  Замена пружин передней подвески ваз 2107
• 
  Подвеска ваз 2115 схема с описанием
• 
  Стойка передней подвески
• 
  Замена пружин передней подвески ваз 2114
• 
  Неисправности передней подвески ваз 2107
• 
  Ваз 2110 гремит передняя подвеска
• 
  Ремонт ваз 2107 инжектор своими руками передняя подвеска