Подвеска на – Подвеска автомобиля: назначение, устройство, виды подвесок

Содержание

Подвеска автомобиля. Типы подвесок | Подвеска автомобиля

Что такое подвеска?

Подвеска — это совокупность устройств, обеспечивающих упругую связь между подрес­соренной и неподрессоренными массами  Подвеска уменьшает динамические нагрузки, действующие на подрессоренную массу. Она состоит из трех устройств:

  • упругого
  • направляющего
  • демпфи­рующего

Упругим устройством 5 на подрессоренную массу передаются вертикальные силы, действующие со стороны дороги, уменьшаются дина­мические нагрузки и улучшается плавность хода.

Рис. Задняя подвеска на косых рычагах автомобилей БМВ:
1 – карданный вал ведущего моста; 2 – опорный кронштейн; 3 – полуось; 4 – стабилизатор; 5 – упругий элемент; 6 – амортизатор; 7 – рычаг направляющего устройства подвески; 8 – опорная стойка кронштейна

Направляющее устройство 7 – механизм, воспринимающий действующие на колесо продольные и боковые силы и их моменты. Кинематика направляющего устройства определяет характер перемещения колеса относительно несущей системы.

Демпфирующее устройство (амортизатор) 6 предназначено для гашения колебаний кузова и колес путем преобразования энергии колебаний в тепловую и рассеивания ее в окружающую среду.

Конструкция подвески должна обеспечивать требуемую плавность хода  иметь кинематические характеристики, отвечающие требованиям устойчивости и управляемости автомобиля.

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска характеризуется зависимостью перемещения одного колеса моста от перемещения другого колеса.

Рис. Схема зависимой подвески колес

Передача сил и моментов от колес на кузов при такой подвеске может осуществляться непосредственно металлическими упругими элементами – рессорами, пружинами или с помощью штанг – штанговая подвеска.

Металлические упругие элементы имеют линейную упругую характеристику и изготавливаются из специальных сталей, обладающих высокой прочностью при больших деформациях.  К таким упругим элементам относятся листовые рессоры, торсионы и пружины.

Листовые рессоры на современных легковых автомобилях практически не применяются, за исключением некоторых моделей автомобилей многоцелевого назначения. Можно отметить модели легковых автомобилей, выпускавшиеся ранее с листовыми рессорами в подвеске, которые продолжают эксплуатироваться и в настоящее время. Продольные листовые рессоры устанавливались в основном в зависимой подвеске колес и выполняли функцию упругого и направляющего устройства.

На легковых автомобилях и грузовых или микроавтобусах применяются рессоры без подрессорников, на грузовых автомобилях – с подрессорниками.

Рис. Рессоры:
а) – без подрессорника; б) – с подрессорником

Пружины как упругие элементы применяются в подвеске многих легковых автомобилей. В передней и задней подвесках, выпускаемых различными фирмами большинства легковых автомобилей  применяются винтовые ци­линдрические пружины с постоянными сечением прутка и шагом навивки. Такая пружина имеет линейную упругую характеристику, а необходимые характеристики обеспечиваются дополнительными упругими элементами из полиуретанового эластомера и резиновыми буферами отбоя.

На легковых автомобилях Российского производства в подвесках применяют цилиндрические винтовые пружины с постоянными сечением прутка и шагом в сочетании с резиновыми отбойными буферами. На автомобилях производителей других стран, например, БМВ 3-й серии в задней подвеске устанавливают бочкообраз­ную (фасонную) пружину с прогрессивной харак­теристикой, достигаемой за счет формы пружины и применения прутка переменного сечения.

Рис. Спиральные пружины:
а) цилиндрическая пружина; б) бочкообразная пружина

На ряде автомобилей для обеспечения прогрес­сивной характеристики применяется комбинация цилиндрических и фасон­ных пружин с переменной толщиной прутка. Фасонные пружины имеют прогрессивную упругую характеристику и называются «миниблоками» за небольшие размеры по высоте. Такие фасонные пружины применяют, например  в задней подвеске автомобилей «Фольксваген», «Ауди», «Опель» и др. Фасонные пружины имеют различные диаметры в средней части пружины и по краям, а пружины «миниблок» имеют и различный шаг навивки.

Торсионы, как правило, круглого сечения применяются на автомобилях в качестве упругого элемента и стаби­лизатора.

Рис. Торсион

Упругий крутящий момент передается торсионом через шлицевые или четырехгранные головки, распо­ложенные на его концах. Торсионы на автомобиле могут быть установлены в продольном или поперечном направлении. К недостаткам торсионов следует отнести их большую длину, необходимую для создания требуемых жесткости и рабочего хода подвески, а также высокую соосность шлицов на концах торсиона. Однако следует отметить, что торсионы имеют небольшую массу и хорошую компактность, что позволяет успешно применять их на легковых автомобилях среднего и высокого классов.

Независимая подвеска

Независимая подвеска обеспечивает независимость перемещения одного колеса моста от перемещения другого колеса. По типу направляющего устройства независимые подвески делятся на рычажные, и подвески Макферсона.

Рис. Схема независимой рычажной подвески колес

Рис. Схема независимой подвески Макферсона

Рычажная подвеска – подвеска, направляющее устройство которой представляет собой рычажный механизм. В зависимости от количества рычагов могут быть двухрычажные и однорычажные подвески, а в зависимости от плоскости качания рычагов – поперечно-рычажные, диагонально-рычажные и продольно-рычажные.

Подвеска Макферсона, основным элементом которой служит амортизаторная стойка, является развитием подвески на двойных поперечных рычагах, но имеет только снизу один или два поперечных рычага.

Снизу амортизаторная стойка крепится к поворотному кулаку, а сверху – к кузову автомобиля.

При повороте управляемых колес амортизаторная стойка поворачивается вместе с закрепленной на ней пружиной, что требует применения в верхней опоре подшипника качения или скольжения с низким значением трения. Винтовые пружины, расположенные вокруг амортизаторной стойки, обычно устанавливаются под некоторым углом к ее оси. Такой способ установки обеспечивает снижение величины «пороговой жесткости» подвески, когда сначала при небольших вертикальных усилиях со стороны колеса не происходит сжатия пружины  а затем она сжимается довольно резко. Это позволяет устранить неприятные ощущения при движении по относительно ровным дорогам. Подвеска Макферсона обеспечивает незначительное, по сравнению с подвеской на двойных рычагах, изменение развала колес при их вертикальном перемещении.

К основным преимуществам подвески Макферсона следует отнести то, что она занимает небольшой объем и создает удобства при поперечном размещении силового агрегата, что обусловило ее широкое применение.

Рычаги направляющего устройства подвески соединяются с колесом и кузовом с помощью шаровых шарниров и втулок. Шарниры могут быть на­правляющими и несущими. Например, в независимой подвеске на поперечных рычагах на нижний рычаг опирается упругий элемент. Шаровой шарнир такого рычага воспринимает силы, действующие в различных направлениях,  следовательно, шарнир должен быть несущим. Шарнир на верхних рычагах не воспринимает вертикальные силы, а передает в основном поперечные. В этом случае применяется направляющий шарнир. На рисунке показаны несущие шаровые шарниры и направляющий шарнир, применяющиеся на автомобилях.

Рис. Несущие и направляющие шаровые шарниры направляющего устройства подвески:
а – прямой несущий шарнир с цельным пластмассовым вкладышем; б – несущий шарнир с дополнительной шумоизоляцией; в – направляющий шарнир с поджатием нижней половины вкладыша к сферической головке

Следует отметить, что аналогичные шарниры применяются и на рулевых тя­гах. Шарниры имеют цилиндрический или конусный направляющий хвостовик, шаровая головка охватывается пластмассовым (из ацетильной смолы) вкладышем, защитный чехол заполняется специальной смазкой. Такие шарниры (фирмы-изготовители «Эренрайх», «Лемфёрдер Метальварен») обладают хорошей герметичнос­тью от попадания грязи и практически не требуют обслуживания. Обращает на себя внимание несущий шарнир, имеющий дополнитель­ную шумоизоляцию в виде упругих резиновых вкладышей, используемый фирмой «Даймлер-Бенц» для изоляции шумов от качения радиальных шин.

Опорные узлы направляющего устройства подвески должны иметь небольшое трение, быть достаточно жесткими и обладать шумопоглощающими свойствами. Для обеспечения этих требований в конструкцию опорных элементов вводятся резиновые или пласт­массовые вкладыши. В качестве материалов вкладышей применяют такие, которые не требуют обслуживания в процессе эксплуатации, например, полиуретан, полиамид, тефлон и др. Использование резиновых вкладышей во втулках обеспечивает хорошую шу­моизоляцию, эластичность при кручении и упругое смещение под нагрузкой. Наибольшее распространение в опорных элементах получили сайлент-блоки, состоящие из резиновой цилиндрической втулки, запрессованной с большим обжатием между наружной и внутренней металлическими втулками. Эти втулки допускают углы закручива­ния ±15° и перекос до 8°. Втулка применяется на автомобиле БМВ, изготовлена методом вулканизации резины между двумя стальными втулками, обладает хорошими шумопоглощающими свойствами и достаточной жесткостью. Втулка нашла широкое применение в поперечных тягах и амортизаторах.

Рис. Опорные втулки элементов подвески:
а – сайлент-блок; б – сайлент-блок качающейся опоры автомобиля БМВ; в – шарнирная втулка, применяемая в тягах Панара и амортизаторах

На поперечных рычагах автомобилей «Даймлер-Бенц» и «Фольксваген» устанавливают так называемые скользящие опоры, в которых промежуточная втулка может скользить по внутренней, обеспечивая малую жесткость при кручении (деформация не превышает 0,5 мм при боковой силе 5 кН). Опору смазывают, а подвижную часть герметизируют торцевыми уплотнениями.

При повороте автомобиля его кузов наклоняется на определенный угол, называемый углом крена. В подвесках легковых автомобилей  автобусов и некоторых грузовых автомобилей применяется дополни­тельное устройство – стабилизатор поперечной устойчивости. Он способствует уменьшению бокового крена и поперечных угловых колебаний кузова автомобиля и перераспределяет вес по колесам автомобиля.

Стабилизатор поперечной устойчивости автомобиля представляет собой упругую штангу из пружинной стали в виде растянутой буквы П, прямые, ду­гообразные и т.п. Штанга закреплена шарнирно в средней части на кузове или подрамнике, а своими концами соединяется с подвижными элементами подвески. Упругие свойства стабилизатора проявляются при его закручивании, как у торсиона. Если при движении автомобиля левое и правое колесо перемещаются одновременно и на одинаковое расстояние, стабилизатор практически не оказывает влияния на жесткость основных упругих элементов подвески. При повороте автомобиля стабилизатор закручивается и изменяет жесткость, уменьшая тем самым величину крена автомобиля. Большинство современных легковых автомобилей оборудуются как минимум передним стабилизатором поперечной устойчивости.

Стабилизатор может устанавливаться как в передней, так и в задней части автомобиля на резиновых втулках для обеспечения упругой деформации в опорах. Как правило, стабилизаторы изготавливают из пружинной стали.

Рис. Стабилизатор поперечной устойчивости

Зависимая подвеска на легковых автомобилях устанавливается на задних колесах. Отличительной особенностью конструкции применяющихся зависимых подвесок является наличие упругих элементов, передающих вер­тикальные нагрузки и не имеющих трения, жестких тяг и рычагов, вос­принимающих поперечные (боковые) нагрузки и обеспечивающих колесу и кузову определенную кинематику.

Характерной конструкцией задней зависимой подвески заднеприводного автомобиля (классическая компонов­ка) является подвеска автомобиля ВАЗ.

Рис. Подвеска задних колес:
1 – распорная втулка шарнира; 2 – резиновая втулка; 3, 17 – нижняя и верхняя продольные штанги; 4 – нижняя изо­лирующая прокладка пружины; 5 – нижняя опорная чашка пружины; 6 – буфер хода сжатия; 7, 8 – болт и кронштейн крепления верхней продольной штанги; 9 – пружина подвески; 10, 11 – верхние чашки и изолирующая прокладка пружины; 12 – опорная чашка пружины; 13 – тяга рычага привода регулятора давления; 14, 15 – резиновая втулка и кронштейн крепления амортизатора; 16 – дополнительный буфер хода сжатия; 18 – кронштейн крепления нижней продольной штанги; 19 – кронштейн крепления поперечной штанги к кузову; 20 – регулятор давления; 21 – амортизатор; 22 – поперечная штанга; 23 – рычаг привода регулятора давления; 24 – обойма опорной втулки; 25 – опорная втулка; 26 – шайбы; 27 – дистанционная втулка

В подвеску установлены под углом к вертикальной оси автомобиля два амортизатора. Такое расположение амортизаторов обеспечивает дополнительно к гашению вертикальных колебаний повышение поперечной устойчивости кузова. Аналогичная установка амортизаторов принята в подвесках автомобилей «Фольксваген», «Опель», «Форд», «Фиат» и др.

На автомобилях «Ауди», «Мицубиси», «Тойота» и др. применяется подвеска задних ведомых колес с двумя продольными рычагами  работающими на изгиб. Через широко разнесенные рычаги, жестко связанные с поперечной балкой  передаются тяговый и тормозной моменты, а за счет восприятия изгибающего момента рычагами и скру­чивающих нагрузок поперечной балкой уменьшается продольный и поперечный крены кузова.

Рис. Задняя подвеска переднеприводного автомобиля «Мицубиси Галант» со скручиваемой поперечной балкой:
1 – продольный рычаг; 2 – несущая балка подвески; 3 – резиновая втулка; 4 – стабилизатор; 5 – поперечная тяга; 6 – амортизатор с пружиной; Б – опора стабилизатора; В – резиновая втулка крепления рычага к кузову

Широкое распространение на легковых автомобилях получила конструкция подвески (в ряде случаев ее называют полузависимой) со связанными продольными рычагами. Про­стейшим вариантом такой конструкции может служить подвеска задних колес переднеприводных автомобилей ВАЗ ЗАЗ-1102, «Рено», «Фольк­сваген Поло», «Сирокко», «Пассат», «Гольф», «Аскона» и др.

Рис. Задняя подвеска переднеприводных автомобилей ВАЗ

Балка задней подвески состоит из двух продольных рычагов 15 и соединителя 14, которые сварены между собой через усилители. В задней части к рычагам подвески приваре­ны кронштейны 16 с проушинами для крепления амортизаторов, а также фланцы 2, к которым крепятся болтами  оси задних колес. Спереди рычаги подвески имеют приварные втулки 3, в которые запрессованы резинометаллические шарниры 4. Через шарнир проходит болт, соединяющий рычаг подвески со штампованно-сварным кронштейном 5, который крепится к лонжерону кузова приварными болтами  Пружина 12 подвески опирается одним концом на чашку амортизатора 1, а другим через изолирующую прокладку 13 в опору, приваренную к внутренней арке (брызговику) кузова. На шток амортизатора задней подвески устанавливается буфер 7 хода сжатия  закрываемый крышкой 8 с кожухом 6, и детали крепления амортизатора — распорная втулка 11, подушки 10 и опорная шайба 9.

Такая подвеска в переднеприводных автомобилях обеспечивает легкость компоновки всех элементов подвески, небольшое количество деталей в подвеске, отсутствие направляющих рычагов и штанг, оптимальное передаточное отношение от кузова к упругому устройству подвески  исключение стабилизатора, высокую стабилизацию схода и колеи при разных ходах подвески, благопри­ятное расположение центров крена, уменьшающих возможность перераспределения массы кузова при торможении.

Подвеска с виртуальной осью поворота колеса

Такая подвеска применяется на легковых автомобилях Фольксваген Фаэтон. При подвеске переднего колеса на четырех рычагах ось его поворота проходит не через верхний и нижний шарниры поворотной стойки, как это имеет место у известных конструкций подвески, а через точки пересечения продленных осей верхних и нижних рычагов.

Рис. Подвеска с виртуальной осью поворота колеса:
1…4 — направления продольных осей рычагов; R — центр колеса; A — центр опорной поверхности колеса; n — вынос оси поворота по отношению к центру опорной поверхности; nv — вынос оси поворота по отношению к центру колеса; p — плечо обката; a — плечо действия возмущающих сил; AS — точка пересечения оси поворота колеса с плоскостью дороги

Таким образом ось поворота колеса расположена как бы в свободном пространстве и меняет свое местоположение при повороте колеса. Поэтому такую ось поворота колеса называют виртуальной. Данная конструкция позволяет существенно приблизить ось поворота колеса к его средней плоскости. Это положительно сказывается на величинах плеча обката и плеча действия возмущающих сил, благодаря чему улучшаются характеристики управляемости и устойчивости автомобиля.

Список видов подвесок легковых автомобилей

В настоящей статье рассмотрены лишь основные виды подвесок автомобилей, в то время как их видов и подвидов на самом деле существует намного больше и, к тому же инженерами постоянно разрабатываются новые модели и дорабатываются старые. Для удобства приведем список наиболее распространенных. В последующем каждая из подвесок будет рассмотрена подробней.

  • Зависимые подвески
    • На поперечной рессоре
    • На продольных рессорах
    • С направляющими рычагами
    • С упорной трубой или дышлом
    • «Де Дион»
    • Торсионно-рычажная (со связанными или с сопряжёнными рычагами)
  • Независимые подвески
    • С качающимися полуосями
    • На продольных рычагах
      • Пружинная
      • Торсионная
      • Гидропневматическая
    • Подвеска «Дюбонне»
    • На двойных продольных рычагах
    • На косых рычагах
    • На двойных поперечных рычагах
      • Пружинная
      • Торсионная
      • Рессорная
      • На резиновых упругих элементах
      • Гидропневматическая и пневматическая
      • Многорычажные подвески
    • Свечная подвеска
    • Подвеска «Макферсон» (качающаяся свеча)
    • На продольных и поперечных рычагах
  • Активные подвески
  • Пневматические подвески

Видео: Электромагнитная подвеска

ustroistvo-avtomobilya.ru

Какой тип подвески лучше? Ликбез ЗР — журнал За рулем

Какую подвеску предпочесть, мягкую или жесткую, зависимую или независимую? Ответ простой — ту, которая нравится вам, но при этом ту, которой оснастили данную модель автомобиля разработчики.

 — Сударыня, почему же, позвольте вас спросить, вы не надели алмазные подвески? Ведь вы знали, что мне было бы приятно видеть их на вас.
А. Дюма «Три мушкетера»

Напомним: подвеской автомобиля называется вся совокупность деталей и узлов, соединяющих кузов или раму автомобиля с колесами.

Перечислим основные элементы подвески:

  • Элементы, обеспечивающие упругость подвески. Они воспринимают и передают вертикальные силы, которые возникают при проезде неровностей дороги.
  • Направляющие элементы — они определяют характер перемещения колес. Также направляющие элементы передают продольные и боковые силы, и возникающие от этих сил моменты.
  • Амортизирующие элементы. Предназначены для гашения колебаний, возникающих при воздействии внешних и внутренних сил

Вначале была рессора

У первых колесных не было никаких подвесок — упругие элементы попросту отсутствовали. А затем наши предки, вероятно, вдохновившись конструкцией стрелкового лука, стали применять рессоры. С развитием металлургии стальным полосам научились придавать упругость. Такие полосы, собранные в пакет, и образовали первую рессорную подвеску. Тогда чаще всего использовалась так называемая эллиптическая подвеска, когда концы двух рессор были соединены, а их середины крепились к кузову с одной стороны и к оси колес с другой.

У первых колесных транспортных средств никакой подвески не было.

У первых колесных транспортных средств никакой подвески не было.

И на передней, и на задней осях применены классические эллиптические рессоры.

И на передней, и на задней осях применены классические эллиптические рессоры.

Затем рессоры стали применять на автомобилях, причем как в виде полуэллиптической конструкции для зависимых подвесок, так и установив одну, а то и две рессоры поперек. При этом получали независимую подвеску. Отечественный автопром долго использовал рессоры — на Москвичах до появления переднеприводных моделей, на Волгах (за исключением Волги Сайбер), а на УАЗах рессоры применяются до сих пор.

Все, кто хоть раз пользовался услугами маршрутного такси на базе ГАЗели, ездили на машине с полностью рессорной подвеской. Листов в рессорах немного — два на передней оси и три на задней.

Все, кто хоть раз пользовался услугами маршрутного такси на базе ГАЗели, ездили на машине с полностью рессорной подвеской. Листов в рессорах немного — два на передней оси и три на задней.

Рессоры эволюционировали вместе с автомобилем: листов в рессоре становилось меньше, вплоть до применения однолистовой рессоры на современных малых развозных фургонах.

Плюсы рессорной подвески

Минусы рессорной подвески

  • Простота конструкции — при зависимой подвеске достаточно двух рессор и двух амортизаторов. Все силы и моменты от колес рессора передает на кузов или раму, не нуждаясь в дополнительных элементах
  • Компактность конструкции
  • Внутреннее трение в рессоре с несколькими листами гасит колебания подвески, что снижает требования к амортизаторам
  • Простота изготовления, дешевизна, ремонтопригодность
  • Обычно используется в зависимой подвеске, а она сейчас встречается все реже
  • Достаточно высокая масса
  • Не очень высокая долговечность
  • Сухое трение между листами требует или применения специальных прокладок или периодической смазки
  • Жесткая конструкция с рессорами не способствует комфорту при малой нагрузке. Поэтому чаще применяется на коммерческих транспортных средствах.
  • Регулировка характеристик в эксплуатации не предусмотрена

Пружинная подвеска

Пружины начали устанавливать еще на заре автомобилестроения и с успехом применяют до сих пор. Пружины могут работать в зависимых и независимых подвесках. Их применяют на легковых автомобилях всех классов. Пружина, поначалу только цилиндрическая, с постоянным шагом навивки по мере совершенствования конструкции подвески приобрела новые свойства. Сейчас применяют конические или бочкообразные пружины, навитые из прутка переменного сечения. Все для того, чтобы усилие росло не прямо пропорционально деформации, а более интенсивно. Сначала работают участки большего диаметра, а затем включаются те, что поменьше. Так же и более тонкий пруток включается в работу раньше, чем более толстый.

www.zr.ru

Подвеска автомобиля — Мастерок.жж.рф — LiveJournal

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 автомобилях
В качестве упругих элементов могут использоваться как витые пружины, так и например пневмобаллоны (особенно на грузовиках и автобусах, а также — влоурайдерах). В последнем случае требуется жёсткое задание движения направляющего аппарата подвески по всем направлениям, так как пневмобаллоны не способны воспринимать даже небольшие поперечные и продольные нагрузки.

 

 

 

9. Зависимая подвеска типа «Де-Дион».

Фирма «Де Дион-Бутон» в 1896 году разработала конструкцию задней оси, которая позволяла разделить корпус дифференциала и ось. В подвески конструкции «Де Дион-Бутон» крутящий момент воспринимался днищем кузова автомобиля, а на жёсткой оси крепились ведущие колёса. При данной конструкции масса неамортизируемых деталей значительно сокращалась. Такой тип подвески широко применяла фирма «Альфа Ромео». Само собой разумеется, что такая подвеска может работать только на задней ведущей оси.

Подвеска «Де Дион» в схематичном изображении: голубой — неразрезная балка подвески, жёлтый — главная передача с дифференциалом, красный — полуоси, зелёный — шарниры на них, оранжевый — рама или кузов.

Подвеску «Де Дион» можно охарактеризовать как промежуточный тип между зависимыми и независимыми подвесками. Этот тип подвески может использоваться только на ведущих мостах, точнее говоря, только ведущий мост может иметь тип подвески «Де Дион», так как она была разработана как альтернатива неразрезному ведущему мосту и подразумевает наличие на оси ведущих колёс.
В подвеске «Де Дион» колёса соединены сравнительно лёгкой, так или иначе подрессоренной неразрезной балкой, а редуктор главной передачи неподвижно крепится к раме или кузову и передаёт вращение на колёса через полуоси с двумя шарнирами на каждой.
Это позволяет свести к минимуму неподрессоренные массы (даже по сравнению со многими видами независимой подвески). Иногда для улучшения этого эффекта даже тормозные механизмы переносят к дифференциалу, оставляя неподрессоренными лишь ступицы колёс и сами колёса.
При работе такой подвески изменяется длина полуосей, что вынуждает выполнять их с подвижными в продольном направлении шарнирами равных угловых скоростей (как на переднеприводных автомобилях). На английском Rover 3500 использовались обычные карданные шарниры, и для компенсации балку подвески пришлось выполнить с уникальной конструкции скользящим шарниром, позволявшим ей увеличивать или уменьшать свою ширину на несколько сантиметров при сжатии и отбое подвески.
«Де Дион» является технически весьма совершенным типом подвески, и по кинематическим параметрам превосходит даже многие виды независимых, уступая лучшим из них лишь на неровной дороге, и то по отдельным показателям. При этом и себестоимость его достаточно высока (выше, чем у многих типов независимой подвески), поэтому применяется она сравнительно редко, обычно — на спортивных автомобилях. Например, такую подвеску имели многие модели Alfa Romeo. Из недавних автомобилей с такой подвеской можно назвать Smart.

 

10. Зависимая подвеска с дышлом.

Эта подвеска может быть рассмотрена, как полузависимая. В её сегодняшнем виде она была разработана в семидесятые годы для компактных автомобилей. Данный тип оси впервые был серийно установлен на «Ауди 50». Сегодня примером такого автомобиля может служить «Лянча Y10». Подвеска собрана на изогнутой впереди трубе, на обоих концах которой смонтированы колеса с подшипниками. Выступающий вперёд изгиб образует собственно дышло, закреплённое на кузове резинометаллическим подшипником. Боковые силы передают две симметричные косые реактивные штанги.

 

11. Зависимая подвеска со связанными рычагами.

Подвеска со связанными рычагами представляет собой ось, которая является полузависимой подвеской. Подвеска имеет жёсткие продольные рычаги, соединённые друг с другом жёстким упругим торсионом. Такая конструкция в принципе заставляет рычаги колеботься синхронно друг с другом, но за счёт закручивания торсиона даёт им некоторую степень независимости. Этот тип можно условно считать полузависимым. В этом виде подвеска применяется на модели «Фольксваген — Гольф». Вообще она имеет достаточно много разновидностей конструкции и очень широко используется для задней оси переднеприводных автомобилей.

 

 

12. Торсионная подвеска

Торсионная подвеска — это металлические торсионные валы, работающие на кручение, один конец которой крепится к шасси, а другой крепится к специальному перпендикулярно стоящему рычагу, связанному с осью. Торсионная подвеска изготавливается из термически обработанной стали, которая позволяет выдерживать значительные нагрузки при кручении. Основной принцип действия торсионной подвески — это работа на изгиб.

Торсионная балка может располагаться продольно и поперечно. Продольное расположение торсионной подвески в основном используется на больших и тяжелых грузовых автомобилях. На легковых автомобилях, как правило, используются поперечное расположение торсионных подвесок, обычно на заднем приводе. В обоих случаях торсионная подвеска обеспечивает плавность хода, регулирует крен при повороте, обеспечивает оптимальную величину затухания колебаний колес и кузова, уменьшает колебания управляемых колес.

На некоторых автомобилях торсионная подвеска используется для автоматического выравнивания с использованием мотора, который стягивает балки для придания дополнительной жесткости, в зависимости от скорости и состояния дорожного покрытия. Подвеска с регулируемой высотой может использоваться при замене колес, когда транспортное средство приподымается при помощи трех колес, а четвертое поднимается без помощи домкрата.

Основное преимущество торсионных подвесок — это долговечность, легкость в регулировании высоты и компактность по ширине транспортного средства. Она занимает значительно меньше пространства, нежели пружинные подвески. Торсионная подвеска очень легка в эксплуатации и техническом обслуживании. Если торсионная подвеска разболталась, то отрегулировать положения можно с помощью обычного гаечного ключа. Достаточно забраться под низ автомобиля и подтянуть нужные болты. Однако главное не переусердствовать, чтобы избежать излишней жесткости хода при движении. Регулировать торсионные подвески намного легче, чем регулировать пружинные подвески. Производители автомобилей меняют торсионную балку для регулирования положения движения в зависимости от веса двигателя.

Прототипом современной торсионной автомобильной подвески можно назвать устройство, которое использовалось в Фольсваген “Битл” в 30-х годах прошлого столетия. Это устройство было модернизировано чехословацким профессором Ледвинка до той конструкции, которую мы сегодня знаем, и установлена на Татре в середине 30-х годов. А в 1938 Фердинанд Порше скопировал дизайн торсионной подвески Ледвинки и внедрил ее в массовое производство KDF-Wagen.

Торсионная подвеска широко применялась на военной технике во время Второй мировой войны. После войны автомобильная торсионная подвеска применялась в основном на европейских автомобилях (в том числе легковых) таких, как Ситроен, Рено и Фольсваген. Со временем производители легковых автомобилей отказались от использования торсионных подвесок на пассажирских легковых машинах по причине сложности изготовления торсионов. В наши дни торсионная подвеска в основном используется на грузовых автомобилях и внедорожниках у таких производителей, как Форд, Додж, Дженерал Моторс и Мицубиси Паджеро.

 

 

Теперь о наиболее часто встречающихся заблуждениях.

 

«Пружина просела и стала мягче»:

     Нет, жесткость пружины не изменяется. Изменяется только её высота. Витки становятся ближе друг к другу и машина опускается ниже.</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

Независимая подвеска автомобиля

Существует два варианта подрессоривания кузова автомобиля – зависимая и независимая подвеска. В современных легковых автомобилях применяется, как правило, независимая подвеска. Это подразумевает, что колеса на одной оси не имеют жесткой связки друг с другом, а изменение положения относительно кузова машины одного никак или почти никак не влияет на положение второго. При этом углы развала и схождения колес способны меняться в довольно значительных пределах.

Подвеска с качающимися полуосями

Это один из наиболее простых и дешевых видов подвески. Основным ее элементом являются полуоси, имеющие шарниры на внутренних концах, посредством которых они соединяются с дифференциалом. Внешние концы жестко соединяются со ступицей. В роли упругих элементов выступают пружины или листовые рессоры. Особенность конструкции заключается в том, что при наезде на какое-либо препятствие положение колеса относительно полуоси остается неизменно перпендикулярным.


Дополнительно в конструкции могут присутствовать продольные или поперечные рычаги, предназначенные для гашения сил реакции дороги. Такое устройство имела задняя подвеска многих заднеприводных машин, выпускавшихся в середине прошлого века. В СССР в качестве примера можно привести подвеску автомобиля ЗАЗ-965.

Недостаток такой независимой подвески в ее кинематическом несовершенстве. Это значит, что при движении по неровным дорогам развал колес и ширина колеи меняются в больших пределах, что негативно сказывается на управляемости. Особенно это становится заметным на скоростях более 60 км/ч. Среди достоинств можно назвать простое устройство, дешевое обслуживание и ремонт.

Подвеска на продольных рычагах

Существует две разновидности независимой подвески на продольных рычагах. В первой в качестве упругих элементов используются пружины, а во второй – торсионы. Колеса автомобиля крепятся к продольным рычагам, которые, в свою очередь, подвижно сочленяются с рамой или кузовом. Свое применение такая подвеска нашла во многих французских переднеприводных авто, выпускавшихся в 70-80-е годы, а также мотороллерах и мотоциклах.

Среди достоинств такой конструкции также можно назвать простое устройство, дешевое изготовление, обслуживание и ремонт, а также возможность сделать пол автомобиля абсолютно ровным. Недостатков она имеет куда больше: во время движения в значительных пределах меняется колесная база, а в поворотах автомобиль сильно кренится, а значит, и управляемость далека от идеала.

Подвеска на косых рычагах

Устройство такой подвески во многом сходно с предыдущей, различие состоит только в том, что оси качания рычагов располагаются под косым углом. Благодаря этому сводится к минимуму изменение колесной базы машины, а крены кузова почти не влияют на угол наклона колес автомобиля, однако на неровностях, изменяется ширина колеи, и меняются углы схождения и развала, а значит, ухудшается управляемость. В роли упругих элементов использовались витые пружины, торсионы или пневмобаллоны. Данный вариант независимой подвески чаще применялся для задней оси автомобилей, исключение составлял лишь чешский Trabant, передняя подвеска которого была выполнена по такой схеме.


Существует две разновидности подвесок на косых рычагах:

  1. одношарнирные;
  2. двухшарнирные.

В первом случае полуось имеет один шарнир, а ось качания рычага проходит через шарнир и располагается под углом 45 градусов к продольной оси машины. Такая конструкция дешевле, но и кинематически не совершенна, поэтому применялась только на легких и медленных машинах (ЗАЗ-965, Fiat-133).

Во втором случае полуоси имеют по два шарнира, внешний и внутренний, а сама ось качания рычага не проходит через внутренний шарнир. К продольной оси авто она располагается под углом 10-25 градусов, это предпочтительнее для кинематики подвески поскольку отклонения величин колеи, колесной базы и развала остаются в пределах нормы. Такое устройство имела задняя подвеска автомобилей ЗАЗ-968, Ford Sierra, Opel Senator и многих других.

Подвеска на продольных и поперечных рычагах

Очень сложная, а потому и редко встречающаяся конструкция. Ее можно считать разновидностью подвески МакФерсон, но с целью разгрузить брызговик крыла пружины располагались горизонтально вдоль автомобиля. Задний торец пружины упирается в перегородку между моторным отсеком и салоном. Для того чтобы передать усилие от амортизатора пружине, потребовалось ввести дополнительный рычаг, качающийся в вертикальной продольной плоскости вдоль каждого борта. Один конец рычага шарнирно соединяется с верхом амортизационной стойки, а второй также шарнирно с перегородкой. Посередине рычаг имеет упор для пружины.


По такой схеме выполнена передняя подвеска некоторых моделей Rover. Особых преимуществ перед «МакФерсоном» она не имеет, и сохранила все кинематические недостатки, зато утратила главные достоинства, такие как компактность, технологическая простота, малое количество шарнирных соединений.

Подвеска на двойных продольных рычагах

Ее второе название «система Порше», по фамилии изобретателя. В такой подвеске с каждой стороны автомобиля присутствуют по два продольных рычага, а роль упругих элементов выполняют торсионные валы, расположенные друг над другом. Такое устройство имела передняя подвеска автомобилей, мотор которых расположен сзади (модели ранних спортивных машин Порше, Фольксваген Жук и Фольксваген Транспортер первого поколения).


Независимая подвеска на продольных рычагах отличается компактностью, кроме того, она позволяет вынести салон вперед, а ноги переднего пассажира и водителя разместить между колесными арками, а значит, сократить длину машины. Из минусов можно отметить изменения колесной базы при наезде на препятствия и изменение развала колес при кренах кузова. Также, вследствие того, что рычаги подвергаются постоянным сильным нагрузкам на изгиб и кручение, приходится усиливать их, увеличивая размер и массу.

Подвеска на двойных поперечных рычагах

Устройство данного вида независимой подвески следующее: по обеим сторонам автомобиля поперечно расположены два рычага, которые одной стороной подвижно соединены с кузовом, поперечиной или рамой, а вторым – с амортизационной стойкой. Если это передняя подвеска, то стойка поворотная, с шаровыми шарнирами, имеющими две степени свободы, если задняя – то стойка неповоротная, с цилиндрическими шарнирами, имеющими одну степень свободы.


Упругие элементы применяются различные:

  • витые пружины;
  • торсионы;
  • рессоры;
  • гидропневматические элементы;
  • пневматические баллоны.

На многих автомобилях элементы подвески крепятся к поперечине, которая жестко соединена с кузовом. Это значит, что можно снять всю конструкцию целиком, как отдельный узел, и проводить ремонт в более удобных условиях. Кроме того, у производителя есть возможность выбрать наиболее оптимальный способ размещения рычагов, жестко задав тем самым требуемые параметры. Тем самым обеспечивается хорошая управляемость. По этой причине подвеска на двойных поперечных рычагах применяется в гоночных автомобилях. С точки зрения кинематики эта подвеска не имеет недостатков.

Многорычажная подвеска

Наиболее сложное устройство имеет многорычажная подвеска. Она сходна по своему строению с подвеской на двойных поперечных рычагах и применяется в основном на задней оси автомобилей класса D и выше, хотя иногда встречается и на машинах класса C. Каждый из рычагов отвечает за определенный параметр поведения колеса на дороге.


Многорычажная подвеска обеспечивает машине наилучшую управляемость. Благодаря ей можно добиться эффекта подруливания задних колес, который позволяет уменьшить радиус разворота автомобиля, и лучшепозволяет держать траекторию в поворотах.

Многорычажная подвеска имеет и недостатки, правда, они не носят эксплуатационного характера – велика стоимость конструкции, сложность проектирования и ремонта.

Подвеска типа МакФерсон

Передняя подвеска большинства современных автомобилей класса А – С выполнена по типу «МакФерсон». Основные элементы конструкции – амортизационные стойки и витая пружина в роли упругого элемента. Более подробно устройство подвески МакФерсон, ее достоинства и недостатки рассмотрены в отдельной статье.

Вместо послесловия

В современном автомобилестроении применяется зависимая и независимая подвеска. Не следует считать, что одна из них лучше другой, поскольку их предназначение и область применения различны. Под цельным мостом дорожный просвет всегда остается неизменным, и это ценное качество для машины, которая ездит преимущественно по бездорожью. Именно поэтому у внедорожников применяется пружинная или рессорная задняя подвеска с неразрезным мостом. Независимая подвеска автомобиля не может обеспечить этого, и реальный клиренс может оказаться меньше заявленного, однако ее стихия – асфальтовые дороги, на которых она, бесспорно, выигрывает у моста в управляемости и комфорте.

znanieavto.ru

Подвеска спортивного автомобиля. Часть #1: теория

Начиная рассказ про подвеску спортивного автомобиля, особое внимание нужно уделить амортизаторам.

У всех на слуху такие фирмы, как Reiger, Ohlins, Proflex, EXE-TC, KW, TEIN, KONI, AST и другие. Часть производителей специализируются на ралли, часть на кольце. Кто-то делает подвески для тюнинга. Есть и менее известные производители как с простыми, так и с очень сложными и дорогими продуктами.

У всех достойных производителей самым сложным элементом подвески является амортизатор, именно он либо позволяет быстро ехать, либо нет.

В чем состоит задача амортизатора? В способности гасить колебания кузова автомобиля при движении по различным покрытиям. Если амортизатор не справляется – машина слишком раскачивается. Если амортизатор слишком жесткий – машина «подпрыгивает». Но это слишком просто. На самом деле, амортизатор должен по-разному работать в разных условиях, обеспечивая постоянство контакта колеса с дорогой и не передавая излишние колебания на кузов.

В обычных автомобилях сейчас широко используются двухтрубные газо-масляные амортизаторы. Они компактны, просты в изготовлении и служат достаточно долго. Из минусов можно отметить то, что газ смешан с маслом, при активной работе идет нагрев и появляются пузыри. Все это ухудшает стабильность работы.

Спортивный амортизатор, во-первых, должен позволять быстро ехать. Во-вторых, он должен быть надежным. Поэтому «размер не имеет значения». Спортивный амортизатор больше.

Вот пример того, как работает раллийная подвеска. Короткий кусочек видео.

Если кто бывал на гонке «Южный Урал», тот знает, насколько это покрытие требовательное. Нам удавалось несколько лет там выигрывать и занимать призовые места, в том числе благодаря правильно сконструированной и настроенной подвеске.

В спортивном амортизаторе гораздо больший объем масла, поэтому он более громоздкий и имеет выносную камеру, резервуар. Наличие выносного резервуара позволяет увеличить рабочий ход амортизатора, т.к. газ и разделительный поршень не находятся на оси движения штока амортизатора. Иногда выносной резервуар выполнен на гидравлическом шланге. В этом случае резервуар крепится где-то в подкапотном пространстве или в багажнике автомобиля. Некоторые амортизаторы выполнены с резервуаром, жестко закреплённым к корпусу в нижней части (рюкзачного типа). Все зависит от конструкции и компоновки. В любом случае суть одна. Больший объем масла внутри – большая стойкость к продолжительным нагрузкам с разной амплитудой и как следствие, меньший нагрев. Большая стойкость, в данном случае – отсутствие эффекта вспенивания масла и потери рабочих характеристик. Гонка может быть и в пустыне, где температура на улице плюс 40-50 градусов.

Также в выносном резервуаре имеется отсек для закачки инертного газа (как правило, азота), который имеет низкий коэффициент расширения при нагреве, что обеспечивает практически одинаковую характеристику газового подпора во всем диапазоне работы.

Часто спортивная подвеска выполнена «перевернутой», а именно шток амортизатора «спрятан» внутри стойки, т.е. находится внизу. Из явных плюсов:

  • на шток нет изгибающих нагрузок;
  • на шток нет внешнего механического воздействия, т.к. не летят камни, пыль, влага.

То есть, когда вы смотрите через витки пружины и видите полированную трубу большого диаметра – это только корпус амортизатора, который по тефлоновым направляющим скользит в корпусе стойки.

Работа амортизатора обычного автомобиля осуществляется практически по линейным зависимостям, а именно, чем выше колебания в подвеске, тем выше сопротивление перемещению поршня. Но любой гражданский амортизатор имеет ограничение по работе гидравлики, и при скоростях перемещения поршня около 2 м/c амортизатор «пробивает», гидравлика не справляется.

Спортивный амортизатор рассчитан на гораздо большие нагрузки. К тому же есть принципиальная разница в базовом алгоритме работы амортизаторов на скользких (гравий, грунт, снег) и твердых (асфальт, особенно кольцевой) покрытиях.

В ралли автомобиль постоянно скользит и задача подвески – обеспечить максимально возможный контакт всех колес с поверхностью дороги в скольжении.

В кольце автомобиль движется без явных скольжений, на пределе сцепления шины с полотном, и в этих условиях важно максимально нагрузить опорное колесо, перемещая на него вес.

В гражданском же автомобиле задача сделать езду предельно комфортной, максимально уменьшив колебания кузова.

На рисунке ниже схематически показаны алгоритмы работы подвески (пружина и амортизатор) на гражданском, раллийном и кольцевом автомобиле.
Эскиз графика создан исключительно для наиболее наглядной иллюстрации различных процессов, это не результаты замеров на стенде конкретных амортизаторов.

Здесь хочу остановиться подробнее и разобрать работу каждого типа подвески в различных условиях для разных характеристик.

Сжатие – способность подвески сжиматься при внешнем воздействие на колесо. Обратите внимание, насколько абсолютные величины по сопротивлению сжатию для кольцевого автомобиля больше, чем для раллийного, при скорости штока до 1 м/c. Это важно для понимания анализа ниже.

Диапазон 1 (см. рисунок) – «Low speed» или низкая скорость перемещения штока поршня. Пусть это будут скорости от 0 до 0,25 м/c. На практике это движение по ровной дороге или вход в поворот.

Кольцевой автомобиль должен быть пропорционально жестким в этом режиме. Вся энергия должна уходить в разгон или поддержание скорости, а не теряться на «отработку» раскачки. Если на входе в поворот подвеска мягкая на сжатие, то выберется весь ход амортизатора (который достаточно короткий) и машину «сорвет».

Раллийный автомобиль здесь должен быть гораздо мягче кольцевого, и сопротивление на сжатие должно быть небольшим для обеспечения максимального пятна контакта колес с дорогой и постоянного плавного перераспределения веса. Если на входе в поворот подвеска будет сильно сопротивляться приходу веса на колесо, то автомобиль «сорвет», а не «загрузит».

Диапазон 2а – «Medium Speed», скорость перемещения штока поршня от 0,25 до 1 м/c.

Для кольцевого автомобиля задача – уменьшить сопротивление сжатию, т.к. любая неровность может начать его подбрасывать и разбалансировать. Конструктивно усилие уменьшить практически невозможно (только сложной системой клапанов с электронным управлением), поэтому сопротивление сжатию стараются сохранить хотя бы на постоянном уровне.

На неровной дороге сопротивление сжатию для раллийного автомобиля растет пропорционально самим неровностям, но график пока не резкий.

Диапазон 2b – «Medium Speed», скорость перемещения штока поршня от 1 до 1,5 м/c.

Волны, подбросы и поребрики – враги кольцевого автомобиля. Характеристику в этом диапазоне стараются также сохранить ровной.

В ралли кочки и волны на траектории это норма. Сопротивление сжатию (усилие демпфирования) увеличивается достаточно сильно и пропорционально. Чем больше кочка или подброс, тем лучше подвеска должна сопротивляться перемещению колеса в арку.

Диапазон 3 – «High Speed», скорость перемещения штока поршня от 1,5 м/c и выше.

Малоактуально для кольца, разве что в случае внезапного наезда на высокий поребрик.

А вот тут начинается то, за что все любят ралли: полеты и трамплины! На некоторых спецучастках автомобиль проводит в воздухе не меньше времени, чем на земле. Усилие на шток поршня при приземлении очень большое, соответственно скорость перемещения резко растет – как видно на рисунке – кривая сжатия имеет резкий рост. При приземлении подвеску не должно «пробить», раллийный автомобиль должен «прилипать» к дороге. Этот эффект достигается и за счет правильной характеристики сжатия.

Отбой – способность подвески выталкивать колесо при потере пятна контакта. Это может быть как отрыв колеса при прыжке, так и наезд на яму. Отбой также вступает в работу, когда колесо сначала на кочке ушло в арку. Его тоже нужно вытолкнуть, вернув на землю и обеспечив контакт.

Вообще, настройка отбоя это всегда компромисс, тема неоднозначная. Если сопротивление отбою настроено слишком мягко, то возникает раскачка автомобиля, т.к. колесо слишком энергично выталкивается. Если сопротивление отбою слишком велико, колесо «подвисает» и не возвращается на землю. А дальше может возникнуть эффект «сбора» подвески, когда сопротивление отбою значительно превышает динамическую характеристику пружины и подвеска перестает отрабатывать.

В кольце сопротивление отбою масштабно всегда выше, т.к. используются более жесткие пружины.

Диапазон 1 – «Low Speed», скорость перемещения штока поршня от 0 до 0,25 м/c.

При движении по относительно ровной дороге (кольцо) задача отбоя «успокоить» колесо при наличии жесткой пружины, поэтому величина сопротивлению отбоя очень высокая при практически нулевой скорости хода штока. То есть пружина всегда стремится вытолкнуть колесо, гидравлика удерживает, компенсируя жесткость.

В ралли характеристика похожа, но диапазон сдвинут пропорционально мягкости пружины.

Диапазон 2 – «Medium Speed», скорость перемещения штока поршня от 0,25 до 1,5 м/c.

Идеология базово одинакова. При движении по неровностям, волнам и кочкам пружина стремится вытолкнуть колесо и неподрессоренную массу для возврата в пятно контакта, сопротивление отбою не должно мешать ей это сделать, поэтому по графику характеристика практически не растет. Разве что в ралли сопротивление увеличивается в абсолютном значении при больших неровностях.

В диапазоне быстрых скоростей тенденция такая же.

Как все просто в теории и как сложно порой настроить автомобиль!

Но это еще не все. Помимо трех характеристик (отбой, медленное сжатие, быстрое сжатие), которые мы можем самостоятельно регулировать в достаточно широком диапазоне, подбирая настройки под ту или иную трассу и погодные условия, у продвинутых спортивных амортизаторов бывают еще две системы с регулировками: быстрый отбой (fast rebound) и гидробуфер (сжатие).

На чертеже видно, что при нормальном режиме работы амортизатора (движение по дороге) работает калиброванный канал. Именно он определяет работу амортизатора на отбой. Вращая регулировку на штоке сверху между тестовыми заездами можно изменять проходное сечение, перемещая конус вверх или вниз. Тем самым подбирается наилучшее постоянно проходное сечение, что гарантирует наилучшую работу подвески по отбою на конкретной дороге в данных условиях.

Если же автомобиль прыгает, и особенно если прыжок высокий, но короткий по времени, то за время полета колесо не успевает полностью выйти из арки (не выбран весь ход отбоя) и приземление получается очень жёстким, потому что именно на такое же расстояние будет сжиматься подвеска при приземлении.

Но есть ноу хау. При резком перемещении штока поршня открывается канал большего сечения, вся жидкость моментально получает свободу движения из одной полости в другую и колеса как бы «выпадают» сами под силой тяжести (работа системы на рисунке усилия демпфирования показана черными линиями).

Пересмотрите на видео как прыгает машина WRC – колеса именно «выпадают»! Захватывающе выглядит!

Машина без проблем продолжает ускорение, поскольку полный ход сжатия амортизатора дает возможность «отработать» приземление.

Стоит хоть раз попробовать проехать с такой подвеской, ощущения изнутри непередаваемые. Кажется, ты совсем не прыгаешь, а когда тебе показывают фото, ты не веришь своим глазам – ты летишь и достаточно высоко.

Вы сталкивались с тем, что подвеска пробивается при слишком жестком приземлении или наезде на препятствие? Каким бы большим не был ход сжатия, порой его недостаточно. Инженеры придумали систему, которая называется гидробуфер. Это дополнительный гидравлический демпфирующий элемент, состоящий из клапана и поршня и установленный ближе к концу хода сжатия. При высокой скорости движения штока, когда на ход сжатия остается от 30 до 60 мм, он включается в работу и сопротивление сжатию резко возрастает, тем самым шансы пробить подвеску, получить жесткий подброс автомобиля при наезде на препятствие или пробить колесо сильно уменьшаются.

Исполнение такого элемента может быть разным, но цель у всех одна. У TEIN она называется “H.B.S. – Hydraulic Bump Stopper”, у Reiger – “Double Piston”. Нужная и полезная опция для современного спортивного автомобиля.

Статическая функция пружины – поддержание высоты кузова автомобиля относительно дороги, динамическая – обеспечение плавности его перемещения при движении. В принципе, все просто. Упругий элемент подвески, в профессиональной терминологии – витая цилиндрическая пружина сжатия.

Не буду вдаваться сильно в подробности на тему пружин, т.к. все можно прочитать в интернете. Выделю только самое необходимое.

Обычно используется пружина постоянной жесткости, реже с переменным витком.

Тенденция последних десятилетий в автомобильном спорте – это более мягкая пружина, т.к. инженеры далеко продвинулись в разработках гидравлики амортизаторов и теперь могут добиваться энергоемкости именно амортизатором, а не пружиной.

В кольце обычно используют пружины жесткостью 70-150 Н/мм, в ралли 25-50 Н/мм на гравии и 50-90 Н/мм на асфальте. Конечно, это не догма, пружины могут быть и другой жесткости.

Я раньше и сам считал, что маленький подпружинник в подвеске служит для улучшения ее работы в строго определенном диапазоне. На самом деле его первая задача – это не давать «вывешиваться» основной пружине при максимальном ходе отбоя, что особенно актуально для асфальтовых настроек, когда машина низкая. Часто конструктивно невозможно разместить основную пружину нужной длины, не задирая автомобиль, и рабочий ход подвески получается больше рабочего хода пружины. Подпружинник обычно мягче пружины в несколько раз и не должен влиять на работу стойки. В статическом состоянии он полностью сжат.

Служит для минимизации кренов автомобиля в поворотах.

При крене автомобиля без стабилизатора центр масс (к которому прикладываются векторы ускорений) уходит наверх и смещается наружу, что негативно влияет на устойчивость автомобиля. Вообще, работа с точкой g-force – это сложная инженерно-практическая тема, не буду ее сейчас касаться, это повод для отдельного разговора.

Но есть и ряд негативных факторов при использовании стабилизатора.

Стабилизатор не дает разгружаться внутреннему колесу в повороте, что порой делает машину «недостаточной» на входе в поворот. Могут появляться дополнительные демпфирующие силы.

Если перевести в практическую плоскость, чем больше «зацеп», тем жестче нужен стабилизатор. Если двигаться по голому льду на нешипованном колесе, стабилизатор лучше отключить.

Обычно усилие сопротивления у стабилизатора неодинаково во всем диапазоне его работы. То есть сначала он работает мягко, по мере его скручивания усилие увеличивается.

Стабилизаторы бывают съемными и не съемными, регулируемыми и с постоянной жесткостью. В современныx раллийных автомобилях категории R омологируются по несколько стабилизаторов разной жёсткости для передней и задней оси. На тестах подбираются комбинации под конкретные условия. Но использование активных или регулируемых стабилизаторов запрещено, и сейчас уже не только в ралли. До введения запрета использование стабилизатора с механической регулировкой из салона (да, бывают и такие) позволяло, если пошел дождь посредине гонки, перевести его в самое мягкое положение прямо на ходу.

На гражданском автомобиле она выполнена из резинового материала с металлической обоймой. В центре стоит подшипник качения, чтобы шток амортизатора мог вращаться при повороте колеса автомобиля.

В спортивном автомобиле верхняя опора часто выполнена полностью из металла, без упругих элементов. Лишние упругие колебания тут ни к чему. В центре шарнир сферический, т.к. стойка амортизатора за счет кинематики подвески вращается в трех плоскостях, и подшипник качения работал бы на излом.

Часто опора имеет регулировку, и дает возможность изменять продольный (кастор) и поперечный углы наклона стойки.

Закончить первую часть я бы хотел, сказав пару слов про углы. Каждый из нас хотя бы раз сталкивался с регулировкой углов схождения и развала.

Для кольцевых автомобилей нужен больший угол развала, т.к. автомобиль движется по дуге поворота без скольжения, и, таким образом, мы можем обеспечить большее пятно контакта.

В ралли, наоборот, автомобиль скользит и чем «прямее» стоит колесо, тем больше пятно контакта. Конечно, абсолютно прямо колесо не ставится, небольшой угол развала есть всегда.

Схождение колес может влиять на прямолинейность движения автомобиля при разгоне. Если спереди выставлено расхождение, автомобиль будет «рыскать», но при этом более охотно заезжать в поворот в начальной фазе – входная поворачиваемость будет избыточной.

Если полноприводный автомобиль не стабилен на дуге поворота в небольшом скольжении и норовит «поехать боком», увеличение схождения задних колес поможет ему двигаться по дуге строже.

Иными словами, «углы» (схождение, развал, кастор) – это переменные параметры для разных погодных условий и разных трасс. Углы порой дают даже больше, чем щелчки настроек на амортизаторах.

Более того, углы схождения и развала влияют друг на друга. При больших отрицательных значениях углов развала нужно выставлять расхождение, т.к. иначе при прямолинейном движении колесо автомобиля будет стремиться внутрь по принципу катящегося «бочонка».

Вот мы и перешли плавно ко второй, практической части рассказа о работе подвески Renault Clio R3 Maxi на гравийном и снежно-ледовом покрытиях и особенностях ее настройки. Но это уже в следующей публикации, которая выйдет через неделю-две.

Надеюсь, у меня получилось рассказать про особенности подвески спортивного автомобиля понятным и несложным языком. Пост получился объемным, но надеюсь, легко читаемым.

Автор: Михаил Скрипников
Графика: Никита Абрамов

www.kramar-motorsport.ru

Независимая подвеска. Виды независимой подвески автомобиля.

В первой части материала мы рассказали о существующих видах подвесок, и подробно остановились на видах зависимой подвески. Сегодня же мы поведаем о видах независимой подвески.

Итак, видов независимых подвесок – девять, причем, у двух из них есть по несколько разновидностей.

Первый вид подвески такого типа – с качающимися полуосями. Уже из самого названия понятно, что основными элементами конструкции такой подвески выступают полуоси. На их внутренних концах имеются шарниры, при помощи которых полуоси прикреплены к главной передаче с дифференциалом. Внешние концы полуосей прочно сочленены с колесами. Упругими элементами в таких подвесках служат рессоры или пружины. Особенность этой конструкции независимой подвески в том, что при наезде на препятствие колесо всегда сохраняет свое перпендикулярное размещение относительно полуоси, а силы реакции дороги гасят сами полуоси и их шарниры.

Двухшарнирная подвеска с качающимися полуосями.

В некоторых подвидах такой независимой подвески используются поперечные или продольные рычаги, которые играют роль «гасителей» сил реакции дороги. Как правило, конструкцию такой подвески применяли на заднем мосту для заднеприводных автомобилей. Такие подвески устанавливались на автомобили марок Ford, Mercedes-Benz и Chevrolet середины ХХ века. В СССР подобная подвеска устанавливалась на автомобили ЗАЗ. К достоинствам подвески с качающимися полуосями относят простоту конструкции, дешевизну обслуживания и ремонта. К недостаткам – большие колебания колеи и развала при наезде на препятствия. Эти недостатки особенно проявлялись при езде со скоростью свыше 60 км/час, что негативно влияло на управляемость автомобилем.

Второй вид независимой подвески – на продольных рычагах. Эта подвеска имеет два подвида: пружинный (упругие элементы – пружины) и торсионный (упругие элементы – торсионы). Особенность конструкции подвески заключается в расположении колес на продольных рычагах, которые подвижно прикреплены к кузову или раме автомобиля. Такой вид подвески устанавливался на задние мосты автомобилей марок Citroen, Austin, на мотороллеры и небольшие прицепы.

Независимая подвеска на продольных рычагах

Плюсами такого типа подвески являются простота ее конструкции, которая, в свою очередь (особенно в торсионном подвиде), позволяла сделать пол автомобиля плоским, и дешевизна изготовления, ремонта и обслуживания. Минусов у нее больше: значительные изменения параметров колесной базы при движении, большие крены в поворотах (из-за низкого центра крена).

Третий вид независимой подвески – на косых рычагах. По своей конструкции она напоминает подвеску на продольных рычагах, с тем отличием, что в ней оси качания рычагов находятся под косым углом. Она, в свою очередь, делится на два подвида: с одношарнирными полуосями с диагональными рычагами (расположены под углом 45 градусов) и двухшарнирными полуосями с косыми рычагами (шарниры расположены с обоих концов полуосей). Этот вид подвески в основном устанавливался на заднюю ось (на авто такие марок как Ford, Mercedes-Benz, Opel, Porsche, Fiat и ЗАЗ), с подвеской на косых рычагах на передней оси изготавливался Trabant. Преимуществами такой подвески, по сравнению с подвеской на продольных рычагах, являлось уменьшение колебаний параметров колесной базы, кренов автомобиля в повороте. К недостаткам этого вида подвески относится сильное изменение схождения и развала колес, высокий центр крена (для подвида с одношарнирными полуосями).

Четвертый вид независимой подвески – на продольных и поперечных рычагах. В конструкции этой подвески используется направляющая стойка, в которой, чтобы разгрузить брызговик крыла, применяется продольный рычаг, принимающий на себя верхние опорные усилия. Этот вид подвески громоздок, сложен в конструкционном плане, а потому непопулярен. Такую подвеску имели автомобили марки Rover, Glas. Как таковых преимуществ у подвески на продольных и поперечных рычагах мало: это большое расстояние по высоте межу опорными узлами (уменьшает влияние сил на крепления подвески к кузову) и вариативность конструктивных ходов подвески. К недостаткам относят сложность конструкции (большое количество деталей – шарниров, рычагов), большие габариты, плохие параметры кинематики (значительное изменение угла развала при больших ходах подвески).

Пятый вид независимой подвески – на двойных продольных рычагах. Особенность ее конструкции в том, что с каждой стороны у оси есть два продольных рычага, которые объединяются расположенными поперечно торсионами, играющими роль упругих элементов подвески. Как правило, такая подвеска устанавливалась на переднюю ось заднемоторных автомобилей марки Volkswagen и Porsche начала — середины ХХ века. Плюсы такой подвески: компактность, возможность вынесения вперед передней части кузова автомобиля (что положительно сказывалось на комфорте водителя и переднего пассажира). Минусы: изменение параметров колесной базы при наезде на препятствия, большая масса рычагов (увеличивает вес авто).

Шестой вид подвески – на двойных поперечных рычагах. Она, в зависимости от используемых упругих элементов, делится на пять подвидов: пружинный, торсионный, рессорный, гидропневматический и пневматический. Общность этой конструкции для всех подвидов заключается в наличии поперечных рычагов, которые своими внутренними концами подвижно сочленены с кузовом или рамой машины, а внутренними – с поворотной (для передней подвески, с шаровыми шарнирами с двумя степенями свободы) и неповоротной (для задней подвески, с цилиндрическими шарнирами с одной степенью свободы) стойкой. Верхний рычаг в такой подвеске короче, чем нижний, располагаться они могут как параллельно друг другу, так и под некоторым углом.

Пружинная подвеска на двойных поперечных рычагах в своей конструкции имеет витые пружины, играющие роль упругого элемента.

Схема подвески на двойных поперечных рычагах

Они располагаются между поперечными рычагами, либо над верхним рычагом с упором на брызговик крыла. Такую конструкцию подвески имеют автомобили марки Jaguar.

Торсионная подвеска на двойных поперечных рычагах в качестве упругого элемента имеет продольные торсионы, крепящиеся к нижним рычагам. В этом подвиде подвески они могут крепиться как продольно, так и поперечно. С такой подвеской производились автомобили марок Packard, Chrysler, Fiat, Simka и ЗИЛ.

Рессорная подвеска в качестве упругого элемента использует рессоры, которые располагаются поперечно двойным рычагам.

Рессорная подвеска

На автомобили устанавливались подвески с одной, двумя, четырьмя рессорами, которые крепились в одной либо двух точках. Также в первой половине ХХ века производились автомобили, которые имели четыре полурессоры (по две с каждой стороны борта), располагавшиеся поперечно. Рессорную конструкцию подвески имели автомобили Tatra, Fiat, Ford, Autobianci, Chevrolet, Lancia, Packard.

В гидропневматическом и пневматическом подвиде независимой подвески на двойных поперечных рычагах роль упругих элементов играют пневматические баллоны или гидропневматические элементы, объединенные в одно целое с системой гидроусилителя руля и гидравлической системой тормозов. Пневматическую подвеску на двойных поперечных рычагах имели автомобили марок Mercedes-Benz, Austin, а гидропневматические подвески были распространены у моделей компании Citroen.

Подвеска на двойных рычагах

Преимущества независимой подвески на двойных поперечных рычагах выражаются в конструкционном и функциональном аспектах. Конструкция такой подвески уникальна тем, что все ее элементы могут крепиться к специальной поперечине, которая жестко вмонтирована в кузов или раму. Таким образом, при ремонте эту подвеску можно снять полностью как отдельный агрегат для ремонта или замены. Функциональное преимущество заключается в том, что выбирая определенную геометрию размещения рычагов, можно жестко задать любые необходимые установочные параметры подвески. Это способствует высокой степени управляемости автомобилем, из-за чего подвески с двойными поперечными рычагами зачастую используют в спортивных автомобилях.

Седьмой вид независимой подвески – «свечная». Она стала конструкционным предтечей подвески МакФерсона. В конструкции этого вида подвески применяется жесткая рама, на которую насажен поворотный кулак. Сверху он подпирается пружиной или рессорой. При наезде на препятствие поворотный кулак скользит по раме вверх и вниз, обеспечивая подрессоривание. Сегодня эту подвеску имеют только спортивные автомобили компании Morgan, наиболее широкой распространение такой вид имел в начале ХХ века. К плюсам этой подвески можно отнести простоту и компактность конструкции, небольшой вес, высокую надежность. К минусам – большие продольные колебания.

Восьмой вид независимой подвески – подвеска МакФерсона. В ее конструкции используются амортизационные стойки, а упругим элементом выступает витая пружина.

Подвеска МакФерсон (McPherson)

Устанавливается преимущественно на переднюю ось. Более подробно конструкцию, плюсы и минусы этой подвески мы рассмотрим в отдельном материале. Устанавливается подвеска МакФерсон на большинстве современных легковых автомобилей.

Девятый вид независимой (полузависимой) подвески – торсионно-рычажная, сочетающая в своей конструкции два продольных рычага и торсионную скручиваемую балку. Этот вид подвески использовался на задней оси переднеприводных автомобилей. Разработали торсионно-рычажную подвеску в компании Audi, на моделях которой она устанавливалась в 1970-90-х годах.

Торсионно-рычажная (полузависимая)

Сегодня такую подвеску изредка используют на бюджетных моделях китайские компании. К преимуществам такой подвески относится их долговечность и надежность, относительная простота конструкции. К минусам – жесткость, что сказывается на комфорте пассажиров заднего ряда автомобиля, предрасположенность к кренам в повороте (из-за низкого расположения центра крена).

avtoexperts.ru

Зависимая подвеска, устройство и виды, недостатки и преимущества

Зависимая подвеска обычно используется на задней оси автомобиля. Однако на многих моделях настоящих внедорожников она применена в качестве подвески спереди. Жаль только, что с каждым годом таких полноценных внедорожников становится все меньше и меньше. Такой тип подвесок являлся основным в первой половине 20 века, до 1930-х годов. Комплектация зависимой подвески включала еще рессоры или спиральные пружины. Проблемами, сопровождающими установку этих подвесок, являются:

  • большая масса неподрессоренных элементов, особенно для осей, на которых расположены ведущие колеса,
  • а также невозможность обеспечить оптимальность углов установки колес.

Этот тип подвески – самый старый, его история начинается еще от гужевых повозок и телег. Основным принципом ее работы является жесткая связь колес между собой единой балкой, которую еще называют мост.
Мост обычно закрепляется либо на рессорах, либо на направляющих рычагах и пружинах (такие конструкции встречаются чаще всего). В первом случае конструкция обладает высокой надежностью, но не комфортностью и управляемостью, а во втором – управляемость и комфорт на высшем уровне, лишь надежность немного ниже.
Применяют ее в тех случаях, когда необходимо прежде всего крепкое и исключительно надежное соединение. А крепче трубы из стали, внутри которой можно расположить, к примеру, приводные полуоси, трудно представить что-то еще.

Современные легковушки практически не имеют таких конструкций (конечно, есть исключения, яркий пример — Ford Mustang). В основном зависимой подвеской пользуются внедорожники (Land Rover Defender, Jeep Wrangler, Mercedes Benz G-Class, Mazda BT-50, Ford Ranger и другие). Однако всеобщая тенденция к переходу все-таки на независимые конструкции очевидна, потому что скорость и хорошая управляемость сегодня более востребованы, чем повышенная надежность конструкции.

Итак, преимущества зависимой подвески:

  • великолепная устойчивость и прочность,
  • простейшая конструкция,
  • неизменность колеи и клиренса, что на бездорожье является положительным фактором, вопреки расхожему мнению,
  • а также большие хода, что позволяет беспроблемно преодолевать препятствия.

Основной недостаток – жесткая связка колес, из-за чего они все время движутся вместе, по схожей траектории, в том числе при прохождении препятствий. Это в совокупности с неизбежно высокой массой моста очень серьезно сказывается на управляемости и стабильности движения автомобиля.

Подвеска на поперечной рессоре

Данный тип подвески, довольно простой и недорогой, имел широкое применение на протяжении нескольких десятилетий после появления первых автомобилей. По мере того, как прогресс шагал вперед, росли скорости движения, эти подвески практически из употребления исчезли.
Такая подвеска имела в своем строении неразрезную балку моста и поперечную рессору, расположенную над ним, и имеющую форму полуэллипса. В подвеске моста, выполняющего ведущие функции, появлялась необходимость расположения его довольно габаритного редуктора, поэтому рессора была выполнена в виде буквы Л. А для того, чтобы она была более податливой, применялись реактивные продольные тяги.
Подвесками данного типа оснащались такие автомобили, как Ford A и Ford T, а также ГАЗ-А. На моделях Ford они использовались по 1948 год. Что же касается автомобилей ГАЗ, то инженеры автозавода уже на модели ГАЗ-М-1 (а она создавалась на основе Ford B), перестали применять подвеску, полностью переоснастив ее, обеспечив продольными рессорами. В данном случае объяснением такого решения служит то обстоятельство, что подвеска на поперечной рессоре, как показал опыт эксплуатации ГАЗ-А, оказалась не приспособлена к отечественным дорожным условиям.

Подвеска с продольными рессорами

Этот тип подвески можно с уверенностью причислить к самым древним. Здесь балка моста подвешивается на две продольно расположенные рессоры. При этом мост может выполнять ведущие функции, и наоборот. В легковых автомобилях обычно он располагается над рессорой, а в грузовиках, кроссоверах и автобусах – под ней. Мост к рессоре крепится обычно с помощью хомутов из металла по ее центру или чаще с незначительным смещением вперед.
Классическая рессора выглядит как совокупность листов металла, скрепленных хомутами. Тот лист, где расположены ушки крепления, называют коренным, он обычно самый толстый.
В последнее время идет тенденция перехода к рессорам, состоящим из как можно меньшего количества листов, есть даже однолистовые рессоры. При этом и листы могут изготавливаться не из металла, а заменяющего его углепластика и других неметаллических композитов.

Подвеска с направляющими рычагами

Такие подвески имеют множество различных схем, отличающихся друг от друга количеством рычагов и их размещением. Довольно часто встречается зависимая подвеска с пятью рычагами и тягой Панара. Основное ее преимущество в том, что рычаги четко, стабильно и с высокой жесткостью задают направление движения ведущего моста – продольное, вертикальное и боковое. Подвески с меньшим количеством рычагов являются более примитивными.
Например, если рычагов в такой подвеске всего два, то при ее работе у них идет перекос. Появляется необходимость или делать рычаги более податливыми, или в соединении рычагов с балкой использовать особые шарниры, или добиваться податливости на кручение от самой балки. Как пример для первого случая – использование упругих пластинчатых рычагов в пружинной задней подвеске, как в начале 60-х годов было осуществлено на некоторых моделях Fiat, а также английских спорткарах. Что касается последнего случая – податливости балки добились созданием торсионно-рычажной подвески, имеющей сопряженные рычаги, которая до сих пор достаточно широко используется на автомобилях с передним приводом. Упругими элементами служат витые пружины или пневмобаллоны (особенно в автобусах и грузовых автомобилях).

Подвеска Де Дион

Была разработана в 1896 году фирмой Де Дион Бутон и представляла собой конструкцию, где корпус дифференциала отделен от оси. В подвеске Де Дион днище кузова автомобиля воспринимало крутящий момент, а ведущие колеса находились на жесткой оси. Таким образом, конструкция позволяла значительно снизить массу неамортизируемых деталей. Наиболее широко данную подвеску применяли в компании Alfa Romeo. Конечно, такая конструкция способна функционировать лишь на задней ведущей оси.
Вообще, подвеска Де Дион является промежуточным типом подвесок между зависимыми и независимыми. Только ведущий мост может быть оснащен данной подвеской, потому что изначально она разрабатывалась в качестве альтернативы ведущему мосту, и само собой подразумевалось, что на оси находятся ведущие колеса.
Соединение колес в подвеске Де Дион осуществлено легкой неразрезной подрессоренной балкой, редуктор основной передачи жестко прикреплен к кузову или раме, а вращение на колеса он передает через полуоси, на которых расположено по два шарнира. В итоге неподрессоренные массы сведены к минимуму, даже если сравнить эту подвеску с разными видами независимых вариантов. Иногда с целью усиления такого эффекта даже тормозные устройства переставляют ближе к дифференциалу, в результате чего неподрессоренными остаются лишь колеса и их ступицы.
Когда такая подвеска работает, длина полуосей изменяется. Это вынуждает конструировать их с шарнирами, имеющими равные угловые скорости и подвижность в продольном направлении (как на авто с передним приводом). В модели Rover 3500 были применены обычные карданные шарниры, поэтому для того, чтобы компенсировать это, балка была выполнена со скользящим шарниром специфической конструкции, который позволял увеличивать или сокращать свою ширину на определенную величину при отбое или сжатии подвески.
Таким образом, подвеску Де Дион можно считать одним из самых технически совершенных типов подвесок. Она по параметрам кинематики способна превзойти многие типы независимых конструкций. Уступить самым лучшим их представителям она могла бы, пожалуй, только на дороге с неровностями, да и то не по всем показателям. При этом, конечно, и стоимость ее превышает цены на многие типы независимых подвесок. Этим объясняется ее не слишком частое использование и преимущественно в спортивных автомобилях. К примеру, подвеску Де Дион содержали многие автомобили марки Alfa Romeo. Что касается недавних новичков, то обладателем такой подвески стал Smart.

povozcar.ru

Вам может понравится

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о