Принцип работы подвески автомобиля: Подвеска автомобиля, элементы, схема и разновидности

виды, устройство и принцип работы. Какая подвеска автомобиля лучше — ликбез ЗР Передняя подвеска заднеприводного автомобиля

За счет восприятия действующих сил и гашения колебаний. Подвеска входит в состав ходовой части автомобиля.

Подвеска автомобиля включает направляющий и упругий элементы, гасящее устройство, стабилизатор поперечной устойчивости, опору колеса, а также элементы крепления.

Направляющие элементы обеспечивают соединения и передачу сил на кузов автомобиля. Направляющие элементы определяют характер перемещения колес относительно кузова автомобиля. В качестве направляющих элементов используются всевозможные рычаги: продольные, поперечные, сдвоенные и др.

Упругий элемент воспринимает нагрузки от неровности дороги, накапливает полученную энергию и передает ее кузову автомобиля. различают металлические и неметаллические упругие элементы. Металлические упругие элементы представлены пружиной, рессорой и торсионом.

В подвесках легковых автомобилей широко используются витые пружины, изготовленные из стального стержня круглого сечения.

Пружина может иметь постоянную и переменную жесткость. Цилиндрическая пружина, как правило, постоянной жесткости. Изменение формы пружины (применение металлического прутка переменного сечения) позволяет достичь переменной жесткости.

Листовая рессора применяется на грузовых автомобилях. Торсион представляет собой металлический упругий элемент, работающий на скручивание.

К неметаллическим относятся резиновые, пневматические и гидропневматические упругие элементы. Резиновые упругие элементы (буферы, отбойники) используются дополнительно к металлическим упругим элементам.

Работа пневматических упругих элементов основана на упругих свойствах сжатого воздуха. Они обеспечивают высокую плавность хода и возможность поддержания определенной величины дорожного просвета.

Гидропневматический упругий элемент представлен специальной камерой, заполненной газом и рабочей жидкостью, разделенных эластичной перегородкой.

Гасящее устройство (амортизатор) предназначено для уменьшения амплитуды колебаний кузова автомобиля, вызванных работой упругого элемента.

работа амортизатора основана на гидравлическом сопротивлении, возникающем при протекании жидкости из одной полости цилиндра в другую через калибровочные отверстия (клапаны).

Различают следующие конструкции амортизаторов: однотрубные (один цилиндр) и двухтрубные (два цилиндра). Двухтрубные амортизаторы короче однотрубных, имеют большую область применения, поэтому шире используются на автомобиле.

У однотрубных амортизаторов рабочая и компенсационная полости расположены в одном цилиндре. Изменение объема рабочей жидкости, вызванные температурными колебаниями, компенсируются за счет объема газовой полости.

Двухтрубный амортизатор включает две, расположенные одна в другой, трубы. Внутренняя труба образует рабочий цилиндр, а внешняя — компенсационную полость.

В ряде конструкций амортизаторов предусмотрена возможность изменения демпфирующих свойств:

• ручная регулировка клапанов перед установкой амортизатора на автомобиль;
• применение электромагнитных клапанов с изменяемой площадью калибровочных отверстий;
• изменение вязкости рабочей жидкости за счет воздействия электромагнитного поля.

В качестве задней подвески автомобиля используется подвеска на продольных рычагах. Остальные виды подвесок могут использоваться как на передней, так и на задней оси автомобиля. Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили: на передней оси – подвеска МакФерсон , на задней оси – многорычажная подвеска .

На некоторых внедорожных автомобилях и автомобилях премиум-класса устанавливается пневматическая подвеска , в которой используются пневматические упругие элементы. Особое место в конструкции подвесок занимает гидропневматическая подвеска , разработанная фирмой Citroen. Конструкция пневматической и гидропневматической подвески построена на известных типах подвесок.

В настоящее время многие автопроизводители оборудуют свои автомобили активной подвеской . Разновидностью активной подвески является т.н. адаптивная подвеска , в которой предусмотрено автоматическое регулирование демпфирующей способности амортизаторов.

Подвеска любого современного автомобиля – это особый элемент, служащий переходным звеном между дорогой и кузовом. И сюда входят не только передние и задние мосты и колёса, но и целая совокупность механизмов, деталей, пружин и различных узлов.

Чтобы провести профессиональный ремонт, автомобилисту необходимо знать, из чего состоит подвеска автомобиля. В этом случае он сможет быстро обнаружить неисправность, провести замену детали или провести отладку.

Основные функции подвески

Подвеска любого современного автомобиля призвана выполнять несколько основных функций:

1. Соединение мостов и колёс с основной несущей системой – рамой и кузовом.
2. Передача крутящего момента от двигателя и основной несущей силы.
3. Обеспечение необходимой плавности хода.
4. Сглаживание дорожных неровностей.

Все производители работают над повышением эффективности, надёжности и прочности подвески, внедряя более продвинутые решения.

Разновидности подвесок

Классические автомобильные подвески уже давно ушли в прошлое. Сейчас такие системы стали более сложными. Выделяют две основных разновидности:

Подавляющее большинство легковушек оснащается независимой подвеской. Она позволяет добиться большего комфорта и безопасности. Суть такой конструкции заключается в том, что колеса, располагающиеся на одной оси, никак жестко не связаны друг с другом. Благодаря этому, когда одно колесо наезжает на какую-то неровность, другое не меняет своего положения.

В случае с зависимой подвеской колёса соединяются жёсткой балкой и представляют собой фактически монолитную конструкцию. В результате этого пара движется синхронно, что не очень удобно.

Основные группы элементов

Как уже было сказано, современная подвеска – это сложная система, где каждый элемент выполняет свою задачу, причем функций у каждой детали, узла или агрегата может быть сразу несколько. Все элементы перечислить очень трудно, поэтому специалисты обычно выделяют некие группы:

1. Элементы, обеспечивающие упругость.
2. Направляющие элементы.
3. Амортизирующие элементы.

Для чего предназначается каждая из групп

Упругие элементы предназначаются для сглаживания вертикальных сил, возникающих из-за неровностей дороги. Направляющие элементы отвечают непосредственно за связь с несущей системой. гасят любые колебания и обеспечивают комфортность езды.

Основным упругим элементом являются рессоры . Они смягчают удары, колебания и негативные вибрации. Рессора – это большая и мощная пружина, отличающаяся высокой сопротивляемостью.

Одним из основных элементов подвески являются амортизаторы, выполняющие гасящие функции. Они состоят из:

• верхней и нижней проушин, предназначенных для крепления всего амортизатора;
• защитного кожуха;
• цилиндра;
• штока;
• поршня с клапанами.

Гашение колебаний происходит в результате воздействия силы сопротивления, возникающих при перетекании жидкости или газа из одной ёмкости в другую.

Ещё одной важной составляющей является стабилизатор поперечной устойчивости. Он необходим для повышения безопасности. Благодаря ему автомобиль во время движения на больших скоростях не так сильно отклоняется в стороны.

Подвеска играет ключевую роль в определении ходовых качеств легкового автомобиля. Многие производители стараются подобрать качественные детали и серьёзно подходят к вопросам оснащения. Нередко производители используют подвески той или иной компании, которая уже давно заявила о себе и доказала свою надёжность.

Видео

Посмотрите видео, в котором проводится обзор подвески на примере Nissan Almera G15:

Давайте не откладывая в долгий ящик сразу же разбираться с темами . Тем более темы довольно интересные, хотя вот уже вторая подряд про автомобили. Боюсь женской части читателей и пешеходам это не совсем по душе, но так вот случилось Слушаем тему от :

«Как работает подвеска автомобилей? Типы подвесок? От чего зависит жесткость хода машины? Что такое «жесткая, мягкая, упругая…» подвеска»

Рассказываем … о некоторых вариантах (а их ох как много на самом деле оказывается!)

Подвеска осуществляет упругую связь кузова или рамы автомобиля с мостами или непосредственно с колесами, смягчая толчки и удары, возникающие при наезде колес на неровности дороги. В данной статье мы попытаемся рассмотреть наиболее популярные типы автомобильных подвесок.

1. Независимая подвеска на двух поперечных рычагах.

Два вильчатых рычага, обычно треугольных по форме, направляют качение колеса. Ось качения рычагов расположена параллельно продольной оси автомобиля. С течением времени независимая подвеска двухрычажного типа стала стандартным оборудованием автомобилей. В своё время она доказала следующие бесспорные преимущества:

Малая неподресорная масса

Незначительная потребность в пространстве

Возможность корректирования управляемости автомобиля

Доступное совмещение с передним приводом

Главное преимущество такой подвески — возможность для проектировщика путём выбора определённое геометрии рычагов жёстко задать все основные установочные параметры подвески — изменение развала колёс и колеи при ходах сжатия и отбоя, высоту продольного и поперечного центров крена, и так далее. Кроме того, такая подвеска нередко полностью монтируется на крепящейся к кузову или раме поперечине, и таким образом представляет собой отдельный агрегат, который может быть целиком демонтирован с автомобиля для ремонта или замены.

С точки зрения кинематики и управляемости двойные поперечные рычаги считается наиболее оптимальным и совершенным типом, что обуславливает очень широкое распространение такой подвески на спортивных и гоночных автомобилях. В частности, все современные болиды «Формулы-1» имеют именно такую подвеску как спереди, так и сзади. Большинство спортивных автомобилей и представительских седанов в наши дни также используют этот тип подвески на обеих осях.

Достоинства: одна из самых оптимальных схем подвески и этим все сказано.

Недостатки: компоновочные ограничения, связанные с длиной поперечных рычагов (сама подвеска «отъедает» довольно большое пространство у моторного или багажного отсеков).

2. Независимая подвеска с косыми рычагами.

Ось качания расположена диагонально по отношению к продольной оси автомобиля и слегка наклонена к середине автомобиля. Подвеска этого типа не может устанавливатся на автомобили с передним приводом, хотя доказала свою эффективность на автомобилях малого и среднего класса с задним приводом.

К репление колес на продольных или косых рычагах практически не применяется в современных автомобилях, но наличие такого типа подвески, например, в классических Porsche 911, это определенно повод для обсуждения.

Достоинства:

Недостатки:

3. Независимая подвеска с качающейся осью.

В основе независимой подвески с качающейся осью лежит патент Румплера от 1903 года, который применялся «Даймлер — Бенцем» до семидесятых годов 20-го века. Левая труба полуоси жёстко соединена с корпусом главной передачи, а правая труба имеет пружинное соединение.

4. Независимая подвеска с продольными рычагами.

Независимая подвеска с продольными рычагами была запатентована Порше.К репление колес на продольных или косых рычагах практически не применяется в современных автомобилях, но наличие такого типа подвески, например, в классических Porsche 911, это определенно повод для обсуждения. В противоположности другим решениям, преимуществом этого типа подвески представлялось то, что этот тип оси соединялся с поперечно — торсионной пружинной штангой, что создавало больше места. Проблема, однако, заключалась в том, что возникали реакции сильных поперечных колебаний автомобиля, что могло привести к потере управляемости, чем, например, «прославился» «Ситроен» модели «2 CV».

Этот тип независимой подвески прост, но несовершенен. При работе такой подвески в достаточно больших пределах меняется колёсная база автомобиля, правда колея при этом остаётся постоянной. При повороте колёса в ней наклоняются вместе с кузовом существенно больше, чем в других конструкциях подвесок. Косые рычаги позволяют частично избавиться от главных недостатков подвески на продольных рычагах, но при уменьшении влияние кренов кузова на наклон колес появляется изменение колеи, что тоже сказывается на управляемости и стабильности.

Достоинства: простота, дешевизна, относительная компактность.

Недостатки: устаревшая конструкция, крайне далекая от совершенства.

5. Независимая подвеска с рычагом и пружинной стойкой (Мак-Ферсон).

Так называемая «подвеска Мак-Ферсон» была запатентована в 1945 году. Она представляла собой дальнейшее развитие подвески двухрычажного типа, в которой верхний управляющий рычаг был заменён на вертикальную направляющую. Пружинные стойки «Мак-Ферсон» имеют конструкции для применения как с передней, так и с задней осью. При этом ступица колеса соединяется с телескопической трубой. С передними (управляемыми) колёсами вся стойка соединяется посредством шарниров.

МакФерсон впервые применил на серийном автомобиле модели «Форд Ведет» 1948 года, выпускавшейся французским филиалом компании. Позднее она использовалась на Ford Zephyr и Ford Consul, которые также претендуют на звание первых крупносерийных автомобилей с такой подвеской, так как выпускавший Vedette завод в Пуасси первоначально испытывал большие затруднения с освоением новой модели.

Во многом аналогичные подвески разрабатывались и ранее, вплоть до самого начала XX века, в частности, очень похожий тип был разработан инженером фирмы «Фиат» Guido Fornaca в середине двадцатых годов — считается, что МакФерсон частично воспользовался его разработками.

Непосредственный предок этого типа подвески — разновидность передней подвески на двух поперечных рычагах неравной длины, в которой пружина в едином блоке с амортизатором была вынесена в пространство над верхним рычагом. Это делало подвеску более компактной, и позволяло на переднеприводном автомобиле пропустить между рычагами полуось с шарниром.

Заменив верхний рычаг с шаровой опорой и расположенной над ним блоком амортизатора и пружины на амортизаторную стойку с закреплённым на брызговике крыла поворотным шарниром, МакФерсон получил компактную, конструктивно простую и дешёвую подвеску, названную его именем, которая вскоре была применена на многих моделях компании «Форд» европейского рынка.

В оригинальном варианте такой подвески шаровой шарнир располагался на продолжении оси амортизаторной стойки, таким образом ось амортизаторной стойки была и осью поворота колеса. Позднее, например на Audi 80 и Volkswagen Passat первых поколений, шаровой шарнир стали смещать наружу к колесу, что позволяло получить меньшие, и даже отрицательные значения плеча обкатки.

Массовое распространение эта подвеска получила лишь в семидесятые годы, когда были окончательно решены технологические проблемы, в частности — массового изготовления амортизаторных стоек с необходимым ресурсом. В связи со своей технологичностью и дешевизной данный тип подвески впоследствии быстро нашёл очень широкое применение в автомобилестроении, несмотря на целый ряд недостатков.

В восьмидесятые годы наметилась тенденция к повсеместному использованию подвески макферсон, в том числе — на больших и сравнительно дорогих автомобилях. Однако впоследствии необходимость дальнейшего роста технических и потребительских качеств обусловила возврат на многих сравнительно дорогих автомобилях к подвеске на двойных поперечных рычагах, более дорогой в производстве, но имеющей лучшие параметры кинематики и повышающей ездовой комфорт.

Задняя подвеска типа «Чепмен» — вариант подвески макферсон для заднего моста.

МакФерсон создавал свою подвеску для установки на все колёса автомобиля, как передние, так и задние — в частности, именно так она была использована в проекте Chevrolet Cadet. Однако на первых серийных моделях подвеска его разработки была применена только спереди, а задняя из соображений упрощения и удешевления оставалась традиционной, зависимой с жёстким ведущим мостом на продольных рессорах.

Только в 1957 году инженер фирмы «Лотус» Колин Чепмен применил аналогичную подвеску для задних колёс модели «Лотус Элит», поэтому её в англоязычных странах принято называть «подвеской Чепмена». Но, к примеру, в Германии такой разницы не делается, и сочетание «задняя подвеска макферсон» считается вполне допустимым.

Наиболее значительными преимуществами системы является её компактность и малая неподрессорная масса. Подвеска «Мак-Ферсон» получила широкое распространение благодаря невысокой стоимости, нетрудоемкости изготовления, компактности, а также возможностям дальнейшей доработки.

6. Независимая подвеска с двумя поперечными рессорами.

В 1963 году компания «Дженерал Моторз» разработала «Корвет» с исключительным решением подвески — независимая подвеска с двумя поперечными рессорами. Раньше предпочтение отдавалось спиральным пружинам, а не рессорам. Позднее, в 1985 году, «Корвет» первых выпусков снова оборудован подвеской с поперечными рессорами, изготовленными из пластика. Однако, в общем, эти конструкции не были удачными.

7. Независимая свечная подвеска.

Этот тип подвески устанавливался на мадели ранних выпусков, например, на «Лянча-Лямбда» (1928 год). В подвесках этого типа колесо вместе с поворотным кулаком перемещается вдоль вертикальной направляющей, смонтированной внутри колёсного кожуха. Внутри или снаружи этой направляющей установлена винтовая пружина. Эта конструкция, однако, не обеспечивает положения колёс, необходимого для оптимального контакта с дорожным покрытием и управляемости.

С амый распространённый в наши дни тип независимой подвески легкового автомобиля. Характеризуется простотой, дешевизной, компактностью и сравнительно неплохой кинематикой.

Это подвеска на направляющей стойке и одном поперечном рычаге, иногда с дополнительным продольным рычагом. Основной идеей при проектировании этой схемы подвески были отнюдь не управляемость и комфорт, а компактность и простота. При довольно средних показателях, помноженных на необходимость серьезного усиления места крепления стойки к кузову и довольно серьезную проблему передаваемых на кузов дорожных шумов (и еще целым ворохом недостатков), подвеска оказалась настолько технологична и настолько пришлась по душе компоновщикам, что до сих пор применяется практически повсеместно. Фактически, только эта подвеска позволяет конструкторам располагать силовой агрегат поперечно. Подвеска макферсон может использоваться как для передних, так и для задних колёс. Однако в англоязычных странах аналогичную подвеску задних колёс принято называть «подвеской Чепмена». Так же эту подвеску иногда называют термином «свечная подвеска» или «качающаяся свеча». На сегодняшний день наблюдается тенденция к переходу от классического макферсон к схеме с дополнительным верхним поперечным рычагом (получается некий гибрид макферсон и подвески на поперечных рычагах), что позволяет, сохранив относительную компактность, серьезно улучшить показатели управляемости.

Достоинства: простота, дешевизна, малые неподрессоренные массы, удачная схема для различных компоновочных решений в малых пространствах.

Недостатки: шумность, низкая надежность, малая компенсация крена («клевка» при торможении и «приседания» при разгоне).

8. Зависимая подвеска.

Зависимая подвеска в основном применяется для задней оси. В качестве передней подвески она применена на «джипах». Этот тип подвески был основным до примерно тридцатых годов 20-го века. В их комплектацию также входили рессоры с спиральные пружины. Проблемы, связанные с этим типом подвески, касаются большой массы неподрессорнных деталей, особенно для осей ведущих колёс, а также невозможности обеспечить оптимальные углы установки колёс.

С амый старый тип подвески. Историю свою ведет еще от телег и повозок. Основной принцип ее заключается в том, что колеса одной оси связаны между собой жесткой балкой, называемой чаще всего «мостом».

В большинстве случаев, если не касаться экзотических схем, мост может быть закреплен как на рессорах (надежно, но не комфортно, довольно посредственная управляемость), так и на пружинах и направляющих рычагах (лишь чуть менее надежно, зато комфорта и управляемости становится сильно больше). Применяется там, где требуется что-то действительно крепкое. Ведь крепче стальной трубы, в которую запрятаны, например, приводные полуоси, пока еще ничего не придумано. В современных легковых автомобилях практически не встречается, хотя исключения есть. Ford Mustang, например. Во внедорожниках и пикапах применяется чаще (Jeep Wrangler, Land Rover Defender, Mercedes Benz G-Class, Ford Ranger, Mazda BT-50 и так далее), но тенденция к всеобщему переходу на независимые схемы видна невооруженным взглядом — управляемость и скорость сейчас востребованы больше, чем «бронебойность» конструкции.

Достоинства: надежность, надежность, надежность и еще раз надежность, простота конструкции, неизменные колея и дорожный просвет (на бездорожье это плюс, а не минус, как почему-то многие считают), большие хода, позволяющие преодолевать серьезные препятствия.

Недостатки: При отработке неровностей и в поворотах колеса всегда движутся вместе (они жестко связаны), что, в совокупности с высокими неподрессоренные массами (мост тяжелый — это аксиома), не лучшим образом сказывается на стабильности движения и управляемости.

На поперечной рессоре

Этот очень простой и дешёвый тип подвески широко применялся в первые десятилетия развития автомобиля, но по мере роста скоростей движения почти совершенно вышел из употребления.
Подвеска состояла из неразрезной балки моста (ведущего или не ведущего) и расположенной над ним полуэллиптической поперечной рессоры. В подвеске ведущего моста возникала необходимость размещения его массивного редуктора, поэтому поперечная рессора имела форму прописной буквы «Л». Для уменьшения податливости рессоры использовались продольные реактивные тяги.
Этот тип подвески наиболее известен по автомобилям Ford T и Ford A/ ГАЗ-А. На автомобилях «Форд» этот тип подвески использовался вплоть до модели 1948 года (включительно). Инженеры ГАЗ-а же отказались от него уже на модели ГАЗ-М-1, созданной на основе Ford B, но имевшей полностью переработанную подвеску на продольных рессорах. Отказ от такого типа подвески на поперечной рессоре в данном случае был связан в наибольшей степени с тем, что она, по опыту эксплуатации ГАЗ-А, обладала недостаточной живучестью на отечественных дорогах.

На продольных рессорах

Это, самый древний вариант подвески. В ней балка моста подвешена на двух продольно ориентированных рессорах. Мост может быть как ведущим, так и не ведущим, и расположен как над рессорой (обычно на легковых автомобилях), так и под ней (грузовики, автобусы, внедорожники). Как правило крепление моста к рессоре осуществляется при помощи металлических хомутов примерно в её середине (но обычно с небольшим смещением вперёд).

Рессора в её классическом виде представляет собой пакет из упругих металлических листов, соединённых хомутами. Лист, на котором расположены ушки крепления рессоры, называется коренным — как правило, его делают самым толстым.
В последние десятилетия наблюдается переход к мало- или даже однолистовым рессорам, иногда для них используются неметаллические композитные материалы (углепластики и так далее).

С направляющими рычагами

Существуют самые различные схемы таких подвесок с различным количеством и расположением рычагов. Часто применяется показанная на рисунке пятирычажная зависимая подвеска с тягой Панара. Её преимущество в том, что рычаги жёстко и предсказуемо задают движение ведущего моста по всем направлениям — вертикальном, продольном и боковом.

Более примитивные варианты имеют меньшее число рычагов. Если рычага всего два, при работе подвески они перекашиваются, что требует либо их собственной податливости (например, на некоторых «Фиатах» начала шестидесятых годов и английских спорткарах рычаги в пружинной задней подвеске делались упругими, пластинчатыми, по сути — аналогичными четверть-эллиптическим рессорам), либо особого шарнирного соединения рычагов с балкой, либо податливости самой балки на кручение (так называемая торсионно-рычажная подвеска с сопряжёнными рычагами, до сих пор широко распространённая на переднеприводных автомобилях
В качестве упругих элементов могут использоваться как витые пружины, так и например пневмобаллоны (особенно на грузовиках и автобусах, а также — влоурайдерах) . В последнем случае требуется жёсткое задание движения направляющего аппарата подвески по всем направлениям, так как пневмобаллоны не способны воспринимать даже небольшие поперечные и продольные нагрузки.

9. Зависимая подвеска типа «Де-Дион».

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

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

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

10. Зависимая подвеска с дышлом.

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

11. Зависимая подвеска со связанными рычагами.

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

12. Торсионная подвеска

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

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

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

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

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

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

Теперь о наиболее часто встречающихся заблуждениях.

«Пружина просела и стала мягче»:

Нет, жесткость пружины не изменяется. Изменяется только её высота. Витки становятся ближе друг к другу и машина опускается ниже.
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, Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия —

В этой статье расскажем Вам о разновидностях автомобильных подвесок.

Увы, но, качество покрытия наших дорог становится все хуже и хуже. Поэтому, дабы передвижение на автомобиле приносило максимум комфорта, и не так сильно ощущались неожиданные кочки и ямы, попадающиеся по пути следования, были разработаны различные конструкции подвесок. Благодаря ним осуществляется взаимосвязь между колесными парами и кузовом автомобиля, существенно снижается вибрация при движении. Большинство автомобилистов считают, что различные типы подвесок изготавливаются под конкретные виды транспортных средств. Так это или нет, попробуем разобраться.

Конструкция подвески

Стоит отметить, что подвеска довольно сложная система, состоящая из следующих элементов:

Гаситель колебаний;

Колесные опоры;

Специальное устройство (стабилизатор), обеспечивающее устойчивость транспортному средству, путем подавления центробежной силы;

Направляющие;

Крепежные элементы.

Каждая из деталей подвески многофункциональна. Например, рессора играет роль направляющей, гасителя колебаний, и обеспечивает амортизацию колес. В современных транспортных средствах вне зависимости от их типов составные части подвески могут быть независимыми, имея при этом сложное устройство. Упругие элементы обеспечивают наличие постоянной связи между конструкцией кузова и дорожным полотном, выравнивая колебания. Это возможно благодаря наличию в конструкции подвески амортизаторов, торсионов и пружин. Отметим, что пружины могут быть как одного диаметра по всей длине, так и переменного. При этом жесткость последних постоянно изменяется. В конструкцию пружины входит специальный отбойник из плотной резины, который не допускает ее полного сжатия, выступая при этом в качестве гасителя колебаний при ударах об ямы.

Рессоры и торсионы

Конструкция рессорных элементов состоит из разнодлинных металлических полос. В свою очередь все рессорные элементы делятся на:

Пружинные;

Листовые;

Торсионные.

Последний вид представляет собой крутящиеся стержни, находящиеся внутри металлического корпуса-трубы. Также к торсионам относится все пневмо – и гидропневматические конструкции подвески. В пневматических элементах основной движущей силой является воздух, а в гидропневматических – жидкость и газ. Во время движения эти детали обеспечивают правильное пространственное положение кузова.

Стабилизатор поперечной устойчивости позволяет добиться равномерного распределения нагрузки между элементами подвески в момент выполнения поворота. Выполняется он также в виде торсионного элемента.

Прочие детали подвески способствуют укреплению кузова, правильному расположению относительно него передних и задних колесных пар. Направляющие детали позволяют правильно распределить возникающие в момент движения центробежные силы.

Амортизаторы позволяют сгладить постоянно возрастающие колебания кузова и вибрации. Конструктивно они представляют собой трубки из металла, в которых находится рабочая жидкость (масло) либо газ.

Все элементы подвески крепятся при помощи болтов, сайлентблоков и шаровых опор.

Виды автомобильных подвесок

Известно, что все существующие сегодня подвески бывают независимыми, зависимыми и прочими произвольными от них видами. Рассмотрим каждый тип.

Особенностью зависимой подвески является наличие в ее конструкции специальной балки, которая позволяет совместить находящиеся с противоположных сторон колеса. В случае если по каким-то причинам произойдет смещение одного из колес, то же самое случится и со вторым. Этот вид используется на транспортных средствах в течение многих лет, правда в последнее время зависимая подвеска была значительно модернизирована. Сегодня в ней рессорная система, которая использовалась продолжительное время, заменена продольными рычагами, а в качестве стабилизатора установлена специальная поперечная тяга. Нельзя не отметить положительные стороны последнего типа конструкции, к которым кроме небольшой массы и устойчивости величины угла развала, также относится высокая жесткость конструкции, что особенно актуально с учетом состояния наших дорог.

Зависимая подвеска обеспечивает транспортному средству постоянное сцепление с покрытием дороги вне зависимости от условий и типа езды. Но, есть и минусы, к которым относится вероятность потери устойчивости автомобиля при выполнении поворота либо наезда на препятствие одним из колес. Также из-за наличия поперечного расположения тяги снижается управляемость.

Подвеска зависимого типа является в основном прерогативой грузовиков и некоторых моделей полноприводных автомобилей, где она устанавливается сзади.

Что касается независимого типа подвески, то она представлена более сложным конструктивным решением с отсутствием взаимосвязи между колесами. Например, подвеска, где основными несущими элементами выступают продольные рычаги, которые имеют шарнирное крепление с кузовом. Благодаря прочности всех элементов системы достигается четкое параллельное расположение колесных пар. Автомобиль с таким типом подвески обладает лучшей маневренностью и хорошей управляемостью, однако, при вхождении в поворот необходимо существенно сбрасывать скорость, поскольку при выполнении маневров, кузов транспортного средства накренивается, в результате чего происходит потеря устойчивости.

К полузависимым типам подвесок относится торсионно-рычажная, конструкция, которой объединяет воедино два описанных выше типа. Упругим элементом вместо пружин, амортизаторов и рессор здесь выступает торсион, который может иметь круглое либо квадратное сечение, и выступает связующим звеном между рамой и колесами. Благодаря своей простоте и компактности, эта полузависимая подвеска в основном входит в конструкцию небольших городских малолитражек. Единственный минус – обладает повышенной жесткостью, в результате чего подходит только для езды по хорошим дорогам.

Одним из самых распространенных типов подвески является «качающаяся свеча», либо известный всем автомобилистам Макферсон. Устанавливаться он может как на перед, так и на зад транспортного средства, при этом хорошо работает в любом положении за счет увеличенного расстояния между основными элементами опоры. Это один из самых дешевых, компактных и простых в обслуживании типов ходовых частей автомобильной техники.

Однако, Макферсон, как и торсионно-рычажный тип подвески не любит плохих дорог и довольно часто страдает изменением угла развала. Но, это все равно не мешает быть ему сегодня одним из самых востребованных видов.

Первым типом подвески, которая устанавливалась на старые спортивные автомобили, стала двухрычажная. В ней поперечно расположенные рычаги соединяются с подрамником либо кузовом автомобиля. Благодаря такой конструкции довольно легко производить регулировку параметров развал-схождения. Данный тип хорош тем, что, несмотря на все неровности дорожного покрытия, колеса занимают постоянное вертикальное положение, в результате чего обеспечивается плавность хода и меньший износ резины. Единственный недостаток – сложная, многоэлементная конструкция.

По сложности за ней идет многорычажный тип ходовой части. Эта подвеска также как и двухрычажная обеспечивает автомобилю плавный ход, маневренность и отличную управляемость. Ввиду этого устанавливается на всех моделях дорогих транспортных средств. В устройство этого типа подвески входит минимум четыре рычага, в результате чего увеличивается ее стоимость, и появляются некоторые проблемы при обслуживании. Однако какой бы сложной ее конструкция не была, дорожные неровности все равно хорошо чувствуются во время передвижения.

Назвать идеальным какой-то из описанных типов ходовых частей, увы, нельзя, поскольку каждый из них имеет свои достоинства и недостатки.

Эти видео ролики наглядно покажут и расскажут о видах подвесок и принципах их работы:

Как работает подвеска:

Работа передней подвески ВАЗ 2106:

Подвеска автомобиля

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

Подвеска выполняет следующие функции :

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

Основными элементами подвески являются:

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

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

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

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

Основные установочные параметры подвески

Колея и колёсная база

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

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

Центры крена и ось крена

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Параметры установки управляемых колёс

Плечо обката

Различные варианты плеча обката.

Рассмотрим переднюю подвеску автомобиля.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Развал и схождение

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

Схождение — угол между направлением движения и плоскостью вращения колеса.

Кастер

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

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

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

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

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

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

Подрессоренные и неподрессоренные массы

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

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

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

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

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

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

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

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

Классификация

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

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

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

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

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

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

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

Зависимые

На поперечной рессоре

Ford T, хорошо видна подвеска переднего моста на поперечной рессоре.

Этот очень простой и дешёвый тип подвески широко применялся в первые десятилетия развития автомобиля, но по мере роста скоростей движения почти совершенно вышел из употребления.

Подвеска состояла из неразрезной балки моста (ведущего или неведущего) и расположенной над ним полуэллиптической поперечной рессоры. В подвеске ведущего моста возникала необходимость размещения его массивного редуктора, поэтому поперечная рессора имела форму прописной буквы «Л». Для уменьшения податливости рессоры использовались продольные реактивные тяги или дышло.

Этот тип подвески наиболее известен по автомобилям Ford T и Ford A / ГАЗ-А . На автомобилях «Форд» этот тип подвески использовался вплоть до модели 1948 года (включительно). Инженеры ГАЗ-а же отказались от него уже на модели ГАЗ-М-1 , созданной на основе Ford B, но имевшей полностью переработанную подвеску на продольных рессорах. Отказ от такого типа подвески на поперечной рессоре в данном случае был связан в наибольшей степени с тем, что она, по опыту эксплуатации ГАЗ-А, обладала недостаточной живучестью на отечественных дорогах.

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

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

На продольных рессорах

Это, вероятно, самый древний вариант подвески. В ней балка моста подвешена на двух продольно ориентированных рессорах. Мост может быть как ведущим, так и неведущим, и расположен как над рессорой (обычно на легковых автомобилях), так и под ней (грузовики, автобусы, внедорожники). Как правило, крепление моста к рессоре осуществляется при помощи металлических хомутов примерно в её середине, часто с небольшим смещением вперёд.

Рессора в её классическом виде представляет собой пакет из упругих металлических листов, соединённых хомутами. Лист, на котором расположены ушки крепления рессоры, называется коренным — как правило, его делают самым толстым. На концах коренного листа могут иметься загнутые ушки, предназначенные для крепления рессоры к шасси или к деталям подвески. Следующий за ним лист — подкоренной, его обычно делают столь же длинным, как и коренной, порой он даже обхватывает ушки коренного листа

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

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

3/4-эллиптические рессоры.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

С направляющими рычагами

Существуют самые различные схемы таких подвесок с различным количеством и расположением рычагов. Часто применяется показанная на иллюстрации пятирычажная зависимая подвеска с тягой Панара. Её преимущество в том, что рычаги жёстко и предсказуемо задают движение ведущего моста по всем направлениям — вертикальном, продольном и боковом.

Более примитивные варианты имеют меньшее число рычагов. Если рычага всего два, при работе подвески они перекашиваются, что требует либо их собственной податливости (например, на некоторых «Фиатах» начала шестидесятых годов и английских спорткарах рычаги в пружинной задней подвеске делались упругими, пластинчатыми, по сути — аналогичными четверть-эллиптическим рессорам), либо особого шарнирного соединения рычагов с балкой, либо податливости самой балки на кручение (так называемая торсионно-рычажная подвеска с сопряжёнными рычагами, до сих пор широко распространённая на переднеприводных автомобилях).

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

С дышлом

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

Типа «Де Дион»

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 тормозные механизмы переносят к дифференциалу, оставляя неподрессоренными лишь ступицы колёс и сами колёса.

При работе такой подвески изменяется длина полуосей, что вынуждает выполнять их с подвижными в продольном направлении шарнирами равных угловых скоростей (как на переднеприводных автомобилях). На английском Rover 3500 использовались обычные карданные шарниры, и для компенсации саму балку подвески пришлось выполнить с уникальной конструкции скользящим шарниром, позволявшим ей увеличивать или уменьшать свою ширину на несколько сантиметров при сжатии и отбое подвески. Чаще, однако, скользящие шарниры выполняют на самих полуосях (отдельно или в качестве конструктивного элемента шарнира равных угловых скоростей), а балка при работе подвески своей ширины не меняет.

«Де Дион» является технически весьма совершенным типом подвески, и по кинематическим параметрам превосходит даже многие виды независимых, уступая лучшим из них лишь на неровной дороге, и то по отдельным показателям. При этом и себестоимость такой подвески достаточно высока (выше, чем у многих типов независимой подвески), поэтому применяется она сравнительно редко, обычно — на спортивных автомобилях. Например, такую подвеску имели многие модели Alfa Romeo . Из недавних автомобилей с такой подвеской можно назвать Smart .

Независимые

С качающимися полуосями

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

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

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

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

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

В настоящее время такая подвеска практически не применяется.

На продольных рычагах

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

Этот тип независимой подвески прост, но несовершенен. При работе такой подвески в достаточно больших пределах меняется колёсная база автомобиля, правда колея при этом остаётся постоянной. При повороте колёса в ней наклоняются вместе с кузовом существенно больше, чем в других конструкциях подвесок. Продольные рычаги воспринимают усилия, действующие во всех направлениях, а значит — подвергаются большим нагрузкам на кручение и изгиб, что требует их большой жёсткости и, соответственно, утяжеления.

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

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

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

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

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

Пружинные

Торсионные

На косых рычагах

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

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

Существует два вида такой подвески.

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

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

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

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

На продольных и поперечных рычагах

Это сложный и очень редко встречавшийся тип подвески.

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

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

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

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

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

На двойных продольных рычагах

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

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

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

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

На двойных поперечных рычагах (параллелограмная)

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

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

Фундаментальное преимущество такой подвески — возможность для проектировщика путём выбора определённой геометрии рычагов жёстко задать все основные установочные параметры подвески — изменение развала колёс и колеи при ходах сжатия и отбоя, высоту продольного и поперечного центров крена, и так далее. Кроме того, такая подвеска нередко полностью монтируется на крепящейся к кузову или раме поперечине, и таким образом представляет собой отдельный агрегат, который может быть целиком демонтирован с автомобиля для ремонта или замены.

С точки зрения кинематики и управляемости двойные поперечные рычаги считаются наиболее совершенным типом направляющего аппарата, что обуславливает очень широкое распространение такой подвески на спортивных и гоночных автомобилях. В частности, все современные болиды «Формулы-1» имеют именно такую подвеску как спереди, так и сзади. Большинство спортивных автомобилей и представительских седанов в наши дни также используют этот тип подвески на обеих осях.

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

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

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

Пружинные

Передняя подвеска на двойных поперечных рычагах.

Задняя подвеска автомобилей «Ягуар» (1961-1996 годы), в которой роль верхних рычагов играют полуоси.

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

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

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

Торсионные

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

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

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

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

Рессорные

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

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

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

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

Назначение и классификация подвески автомобиля

Автомобильная подвеска — это устройство, которое обеспечивает упругое сцепление колес автомобиля с несущей системой, а также регулирует положение кузова во время движения и уменьшает нагрузки на колеса. Современное автомобилестроение предлагает различные типы автомобильных подвесок: пневматические, пружинные, рессорные, торсионные и т.д.

Направляющие устройства подвески.Совокупность устройств, связывающих колеса и кузов автомобиля, образует подвеску. Основное назначение подвески состоит в преобразовании воздействия на автомобиль со стороны дороги в допустимые колебания кузова и колес. Эти взаимодействия должны быть такими, чтобы автомобиль не только быстро набирал скорость (разгонялся), но и мог еще быстрее замедлять ход (вплоть до полной остановки). Кроме того, машина во время движения должна легко управляться и быть устойчивой. Для выполнения названных задач и служит подвеска, конструкция которой определяет основные эксплуатационные свойства легковых автомобилей, включая безопасность движения.

При движении автомобиля колеса перемещаются относительно кузова и дороги в вертикальном и горизонтальном направлениях, а также под углом (вращение вокруг оси, наклон относительно кузова и дороги, вращение вокруг оси поворота — оси шкворня). Для выполнения требований, связанных с эксплуатационными свойствами автомобиля, приходится существенно ограничивать перемещение колес. При поперечном (боковом) перемещении колес в горизонтальных направлениях изменяется колея, а при продольном — база автомобиля. Наличие таких перемещений приводит к увеличению сопротивления движению, износу шин, ухудшению устойчивости и управляемости. Вертикальные перемещения колес относительно кузова у легковых автомобилей могут превышать 20 см. Углы поворота колес составляют 30… 45°.

Для того чтобы автомобиль успешно разгонялся и тормозил, хорошо «держал» дорогу, необходимо иметь надежное сцепление колес с ее поверхностью. Влияет ли подвеска на сцепление? Безусловно. Сцепление зависит не только от характеристик протектора шин и качества дороги, но и от нагрузки, которая передается на колеса. Изменение вертикальной нагрузки на колеса определяется прогибом рессор и усилиями со стороны амортизаторов. При уменьшении вертикальной нагрузки снижается сцепление колес с поверхностью дороги.

Подвеска легкового автомобиля содержит следующие основные устройства: направляющие устройства (рычаги, стойки, тяги, растяжки), упругие элементы (листовые рессоры, пружины, пневморессоры и т. п.), гасящие устройства (гидравлические амортизаторы) и, наконец, устройства регулирования и управления (регуляторы высоты и крена, ЭВМ и т. д.).

Направляющие устройства подвески влияют на характер движения кузова и колес автомобиля при колебаниях. Будет ли, например, подъем колеса сопровождаться его наклоном, боковым или продольным перемещением зависит от того, по какой схеме выполнены направляющие устройства. Направляющие устройства служат для передачи тяговых и тормозных сил, а также боковых сил, возникающих при повороте, движении по косогору от колес к кузову.

По типу направляющих устройств все подвески делятся на зависимые и независимые. При зависимой подвеске правое и левое колеса связаны жесткой балкой — мостом. Поэтому при наезде на неровность одного из колес оба колеса наклоняются в поперечной плоскости на одинаковый угол. В независимой подвеске перемещения одного колеса жестко не связаны с перемещениями другого. Наклоны и перемещения правого и левого колес существенно отличаются.

Упругие устройства (упругие элементы) служат для уменьшения нагрузок, действующих между колесом и кузовом. При наезде на дорожные неровности происходят деформации упругих элементов. После проезда неровностей упругие элементы вызывают колебания кузова и колес. Основной характеристикой упругих элементов является жесткость, т.е. отношение вертикальной нагрузки к прогибу (или осадке пружины). Упругие элементы подвески колес различают не только по конструкции, но и в зависимости от того, из какого материала они сделаны. Если используются упругие свойства металла (сопротивление изгибу или кручению), то имеют место металлические упругие элементы. Учитывая упругие свойства резины и пластмасс, широко применяют резиновые и пластмассовые рессоры. В последнее время значительное распространение получили пневморессоры, где используются упругие свойства воздуха или газов.

Гасящие устройства подвески (гидравлические амортизаторы) предназначены для гашения колебаний кузова и колес. Во время работы подвески происходит перераспределение энергии колебаний автомобиля между кузовом и колесами. Амортизаторы поглощают эту энергию, превращая ее в тепло. Чем больше энергии поглощает амортизатор, тем быстрее будут затухать колебания кузова и колес, меньше будет раскачиваться кузов. Ездить на мягких рессорах без амортизаторов практически невозможно.

Существенно уменьшить наклон и поперечное перемещение колес можно, используя схему двухрычажной подвески. С помощью короткого верхнего и длинного нижнего рычагов удается снизить угловые и поперечные перемещения колес. Влияние наклона (угла) можно уменьшить с помощью развала (наклона) колес в вертикальной плоскости и схода (разница между боковыми поверхностями шины впереди и сзади) колес. Поперечные перемещения колес можно компенсировать податливостью шин.

Двухрычажная подвеска обладает рядом преимуществ в расположении основных элементов: амортизатор закреплен внутри пружины; пружина и амортизатор опираются на нижний рычаг, что снижает габариты по высоте; поперечные рычаги надежно передают толкающие и тормозные силы от колеса к кузову. Двухрычажные направляющие устройства получили широкое распространение в передних независимых подвесках легковых автомобилей.

Еще меньше угловые и поперечные перемещения у направляющих устройств в телескопических пружинных стойках переднеприводных автомобилей, где вместо двух рычагов в поперечной плоскостиустановлен один нижний поперечный рычаг с растяжками. Такая подвеска получила название качающаяся свеча, или, как ее называют по имени изобретателя, подвеска Макферсона. При наличии только нижнего рычага и верхней опоры подвеска имеет незначительные изменения колеи и наклона колес, что уменьшает износ шин и повышает устойчивость автомобиля. К недостаткам схемы следует отнести высокое расположение верхней опоры, которую надо размещать в передней части кузова, а также большие нагрузки, возникающие в местах крепления верхней опоры к кузову.

Использование продольных рычагов в направляющих устройствах позволяет избежать изменения наклона колес при вертикальных перемещениях. Однако длинные продольные рычаги испытывают значительные нагрузки под действием боковых сил (при повороте, съезде на обочину, воздействиях от неровностей дороги). При такой конструкции направляющего устройства в независимых подвесках трудно осуществить привод к колесу с помощью карданных передач; чтобы уменьшить боковой крен кузова, приходится устанавливать дополнительный упругий элемент — стабилизатор поперечной устойчивости. Направляющие устройства с продольными рычагами используют на задних подвесках переднеприводных автомобилей.

Упругие элементы подвески.Рассмотрим конструкции упругих элементов (рессор) подвески колес. Самым старым упругим элементом является листовая рессора. Обычная листовая рессора представляет собой пакет (в виде трапеции) стянутых плоских стальных полос. Самый длинный коренной лист на концах имеет проушины, с помощью которых рессора крепится к кузову. Наиболее часто продольные листовые рессоры устанавливают на задних подвесках легковых автомобилей. Чем больше листов в пакете, тем большую нагрузку может воспринять рессора. Увеличение длины рессоры дает возможность увеличить прогиб и, следовательно, ход колес, т.е. сделать подвеску длинноходной и мягкой. Основная особенность листовых рессор состоит в том, что они могут выполнять роль не только упругого элемента, но и направляющего устройства. Через листовую рессору передаются все нагрузки, возникающие при качении колес. Рессоры передают толкающие усилия при разгоне и торможении. Во время движения по косогору, при повороте автомобиля, а также под действием других боковых сил рессоры подвергаются кручению. Наибольшие нагрузки приходятся на коренные листы рессоры. Долговечность листовых рессор при больших нагрузках существенно снижается. Другой особенностью листовых рессор является наличие трения между листами. Силы трения препятствуют прогибу рессоры и ухудшают ее упругие свойства. Происходит блокирование упругого элемента, и нагрузка от колес передается непосредственно на кузов. В результате существенно ухудшается плавность хода. Эти недостатки листовых рессор заметно проявляются при движении автомобиля по неровностям дороги, имеющим небольшую высоту. Тогда при увеличении скорости возникают интенсивные вибрации и шум в салоне автомобиля. Чтобы избавиться от вредного влияния трения, между листами устанавливают неметаллические прокладки.

Кроме указанных недостатков, многолистовым рессорам присущи и другие. В подвеске с такими рессорами устанавливают дополнительные упругие элементы — упоры (буферы) для ограничения пробоя и увеличения жесткости; рессоры имеют большую массу, малый срок службы, их трудно расположить в системах независимой подвески легкового автомобиля.

Совершенствование конструкции листовых рессор привело к созданию так называемых малолистовых рессор. Листы такой рессоры представляют собой полосы переменного сечения по длине. Изготовление малолистовых рессор связано с рядом технологических трудностей, однако малолистовые рессоры той же грузоподъемности, что и обычные многолистовые, имеют значительно меньшую массу (на 20… 30%). У них существенно меньше межлистовое трение. В последние годы с целью снижения массы предприняты попытки изготовить малолистовые рессоры из композитных материалов.

Более совершенными по сравнению с листовыми рессорами оказались металлические упругие элементы, выполненные в виде витых пружин и стальных стержней (торсионов). При одинаковой грузоподъемности с листовыми рессорами пружины и торсионы имеют существенно меньшую массу и более долговечны.

С появлением передней независимой подвески пружины получили самое широкое распространение. Наиболее простые витые пружины с постоянной толщиной проволоки и неизменным шагом навивки. Такие пружины обеспечивают подвеске необходимый ход колес и малую жесткость.

Однако мягкие пружины не позволяют обеспечить подвеске защиту от ударов и толчков в конце хода колес вверх (сжатие) и вниз (отбой). Как правило, необходимо ужесточение подвески с пружиной в конце хода сжатия и отбоя, которое достигается за счет установки дополнительных упругих элементов.

В качестве дополнительных упругих элементов чаще всего применяют резиновые или пластмассовые буфера.

Для улучшения характеристики рессоры используют фасонные пружины с разным шагом навивки и толщиной проволоки (конические, бочкообразные и др). Однако изготовление таких пружин в условиях массового производства легковых автомобилей существенно сложнее

виды, устройство и принцип работы

Раме, колесах , балках мостов . Устройство подвески , схема подвески и конструкция подвески в статьях и рисунках. Советы опытных мастеров в ремонте подвески .

Х одовая часть автомобиля служит для перемещения транспортного по дороге. Ходовая часть устроена таким образом, чтобы человеку было удобно, комфортно передвигаться.

Д ля того, чтобы автомобиль мог передвигаться детали ходовой части соединяют кузов с колесами, гасят колебания во время движения, смягчают, воспринимают толчки и усилия. А для того, чтобы не возникало тряски и излишней вибрации во время езды ходовая часть включает в себя следующие элементы и механизмы: упругие элементы подвески , колеса и шины .

Х одовая часть автомобиля состоит из следующих основных элементов:

1. Р амы

2. Б алок мостов

3. П ередней и задней подвески колес

4. К олес (диски, шины)

Т ипы подвесок автомобиля:

Подвеска Макферсон

Устройство подвески Макферсон — Подвеска макферсон это так называемая подвеска на направляющих стойках. Этот тип подвески подразумевает использование в качестве основного элемента амортизационной стойки. Подвеска Мак-Ферсон может использоваться как для задних, так и для передних колес.

Независимая подвеска

езависимой подвеска называется , потому что колёса одной оси не связаны жестко, это обеспечивает независимость одного колеса от другого (колеса не оказывают друг на друга никакого влияния).

Конструкция современной подвески. Современная подвеска это элемент автомобиля, который выполняет амортизационные и демпфирующие свойства, что связано с колебаниями автомобиля в вертикальном направлении. Качество и характеристики подвески позволят пассажирам испытать максимальный комфорт передвижения. Среди основных параметров комфортабельности автомобиля можно признать плавность колебания кузова.

— балансирная подвеска особенно уместна для задних колес автомобиля, у которых есть передняя ведущую ось, это аргументируется тем, что такая подвеска почти совсем не занимает места на раме. Балансирная подвеска применяется в основном на трехосных автомобилях, средний и задний ведущие мосты у которых расположены рядом друг к другу. Иногда ее применяют на четырехосных автомобилях, а также многоосных прицепах. Балансирная подвеска бывает двух типов: зависимой и независимой . Зависимые подвески получили большую популярность.

Устройство подвески грузового автомобиля — это раздел в котором можно изучить строение, назначение, принцип работы подвески грузового автомобиля. Подвеска автомобиля ЗИЛ — раздел, в котором подробно описано устройство подвески грузового автомобиля ЗИЛ 130.

Подвеска обеспечивает упругую связь между рамой или кузовом с мостами автомобиля или непосредственно с его колесами, воспринимая вертикальные усилия и задавая требуюмую плавность хода. Также, подвеска служит для восприятия продольных и поперечных усилий и реактивных моментов, которые действуют между опорной плоскостью и рамой. Подвеска обеспечивает передачу толкающих и скручивающих усилий.

— Устройство задней подвески автомобиля

— Устройство балансирной подвески

— Зависимые подвески

— Задняя подвеска трехосного автомобиля

Э лементы ходовой части автомобиля:

— управляемый мост представляет собой балку, в которой на шарнирах установлены поворотные цапфы и соединительные элементы. Жесткая штампованная балка представляет собой основу управляемого моста. Соответственно передний управляемый мост это обычная поперечная балка с ведомыми управляемыми колесами, к которым не подводится крутящий момент от двигателя. Этот мост не ведущий и служит для поддерживания несущей системы автомобиля и обеспечения его поворота. Существует большой перечень различных типов управляемых мостов, которые применяются на грузовых (6х2) и легковых автомобилях (4х2).

— Упругие элементы подвески машины — у пругие элементы подвески автомобиля предназначены для смягчения толчков и ударов, а также снижения вертикальных ускорений и динамической нагрузки, которая передается на конструкцию при движении автомобиля. Упругие элементы подвески позволяют избежать прямого воздействия дорожных неровностей на профиль кузова и обеспечивают необходимую плавность хода. Пределы оптимальной плавности хода колеблются от 1-1,3 Гц.

Подвеска автомобиля

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

Подвеска выполняет следующие функции :

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

Основными элементами подвески являются:

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

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

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

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

Основные установочные параметры подвески

Колея и колёсная база

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

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

Центры крена и ось крена

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Параметры установки управляемых колёс

Плечо обката

Различные варианты плеча обката.

Рассмотрим переднюю подвеску автомобиля.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Развал и схождение

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

Схождение — угол между направлением движения и плоскостью вращения колеса.

Кастер

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

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

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

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

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

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

Подрессоренные и неподрессоренные массы

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

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

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

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

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

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

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

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

Классификация

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

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

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

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

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

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

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

Зависимые

На поперечной рессоре

Ford T, хорошо видна подвеска переднего моста на поперечной рессоре.

Этот очень простой и дешёвый тип подвески широко применялся в первые десятилетия развития автомобиля, но по мере роста скоростей движения почти совершенно вышел из употребления.

Подвеска состояла из неразрезной балки моста (ведущего или неведущего) и расположенной над ним полуэллиптической поперечной рессоры. В подвеске ведущего моста возникала необходимость размещения его массивного редуктора, поэтому поперечная рессора имела форму прописной буквы «Л». Для уменьшения податливости рессоры использовались продольные реактивные тяги или дышло.

Этот тип подвески наиболее известен по автомобилям Ford T и Ford A / ГАЗ-А . На автомобилях «Форд» этот тип подвески использовался вплоть до модели 1948 года (включительно). Инженеры ГАЗ-а же отказались от него уже на модели ГАЗ-М-1 , созданной на основе Ford B, но имевшей полностью переработанную подвеску на продольных рессорах. Отказ от такого типа подвески на поперечной рессоре в данном случае был связан в наибольшей степени с тем, что она, по опыту эксплуатации ГАЗ-А, обладала недостаточной живучестью на отечественных дорогах.

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

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

На продольных рессорах

Это, вероятно, самый древний вариант подвески. В ней балка моста подвешена на двух продольно ориентированных рессорах. Мост может быть как ведущим, так и неведущим, и расположен как над рессорой (обычно на легковых автомобилях), так и под ней (грузовики, автобусы, внедорожники). Как правило, крепление моста к рессоре осуществляется при помощи металлических хомутов примерно в её середине, часто с небольшим смещением вперёд.

Рессора в её классическом виде представляет собой пакет из упругих металлических листов, соединённых хомутами. Лист, на котором расположены ушки крепления рессоры, называется коренным — как правило, его делают самым толстым. На концах коренного листа могут иметься загнутые ушки, предназначенные для крепления рессоры к шасси или к деталям подвески. Следующий за ним лист — подкоренной, его обычно делают столь же длинным, как и коренной, порой он даже обхватывает ушки коренного листа

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

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

3/4-эллиптические рессоры.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

С направляющими рычагами

Существуют самые различные схемы таких подвесок с различным количеством и расположением рычагов. Часто применяется показанная на иллюстрации пятирычажная зависимая подвеска с тягой Панара. Её преимущество в том, что рычаги жёстко и предсказуемо задают движение ведущего моста по всем направлениям — вертикальном, продольном и боковом.

Более примитивные варианты имеют меньшее число рычагов. Если рычага всего два, при работе подвески они перекашиваются, что требует либо их собственной податливости (например, на некоторых «Фиатах» начала шестидесятых годов и английских спорткарах рычаги в пружинной задней подвеске делались упругими, пластинчатыми, по сути — аналогичными четверть-эллиптическим рессорам), либо особого шарнирного соединения рычагов с балкой, либо податливости самой балки на кручение (так называемая торсионно-рычажная подвеска с сопряжёнными рычагами, до сих пор широко распространённая на переднеприводных автомобилях).

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

С дышлом

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

Типа «Де Дион»

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 тормозные механизмы переносят к дифференциалу, оставляя неподрессоренными лишь ступицы колёс и сами колёса.

При работе такой подвески изменяется длина полуосей, что вынуждает выполнять их с подвижными в продольном направлении шарнирами равных угловых скоростей (как на переднеприводных автомобилях). На английском Rover 3500 использовались обычные карданные шарниры, и для компенсации саму балку подвески пришлось выполнить с уникальной конструкции скользящим шарниром, позволявшим ей увеличивать или уменьшать свою ширину на несколько сантиметров при сжатии и отбое подвески. Чаще, однако, скользящие шарниры выполняют на самих полуосях (отдельно или в качестве конструктивного элемента шарнира равных угловых скоростей), а балка при работе подвески своей ширины не меняет.

«Де Дион» является технически весьма совершенным типом подвески, и по кинематическим параметрам превосходит даже многие виды независимых, уступая лучшим из них лишь на неровной дороге, и то по отдельным показателям. При этом и себестоимость такой подвески достаточно высока (выше, чем у многих типов независимой подвески), поэтому применяется она сравнительно редко, обычно — на спортивных автомобилях. Например, такую подвеску имели многие модели Alfa Romeo . Из недавних автомобилей с такой подвеской можно назвать Smart .

Независимые

С качающимися полуосями

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

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

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

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

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

В настоящее время такая подвеска практически не применяется.

На продольных рычагах

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

Этот тип независимой подвески прост, но несовершенен. При работе такой подвески в достаточно больших пределах меняется колёсная база автомобиля, правда колея при этом остаётся постоянной. При повороте колёса в ней наклоняются вместе с кузовом существенно больше, чем в других конструкциях подвесок. Продольные рычаги воспринимают усилия, действующие во всех направлениях, а значит — подвергаются большим нагрузкам на кручение и изгиб, что требует их большой жёсткости и, соответственно, утяжеления.

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

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

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

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

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

Пружинные

Торсионные

На косых рычагах

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

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

Существует два вида такой подвески.

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

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

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

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

На продольных и поперечных рычагах

Это сложный и очень редко встречавшийся тип подвески.

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

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

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

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

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

На двойных продольных рычагах

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

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

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

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

На двойных поперечных рычагах (параллелограмная)

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

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

Фундаментальное преимущество такой подвески — возможность для проектировщика путём выбора определённой геометрии рычагов жёстко задать все основные установочные параметры подвески — изменение развала колёс и колеи при ходах сжатия и отбоя, высоту продольного и поперечного центров крена, и так далее. Кроме того, такая подвеска нередко полностью монтируется на крепящейся к кузову или раме поперечине, и таким образом представляет собой отдельный агрегат, который может быть целиком демонтирован с автомобиля для ремонта или замены.

С точки зрения кинематики и управляемости двойные поперечные рычаги считаются наиболее совершенным типом направляющего аппарата, что обуславливает очень широкое распространение такой подвески на спортивных и гоночных автомобилях. В частности, все современные болиды «Формулы-1» имеют именно такую подвеску как спереди, так и сзади. Большинство спортивных автомобилей и представительских седанов в наши дни также используют этот тип подвески на обеих осях.

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

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

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

Пружинные

Передняя подвеска на двойных поперечных рычагах.

Задняя подвеска автомобилей «Ягуар» (1961-1996 годы), в которой роль верхних рычагов играют полуоси.

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

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

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

Торсионные

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

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

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

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

Рессорные

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

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

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

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

Подвеска любого современного автомобиля – это особый элемент, служащий переходным звеном между дорогой и кузовом. И сюда входят не только передние и задние мосты и колёса, но и целая совокупность механизмов, деталей, пружин и различных узлов.

Чтобы провести профессиональный ремонт, автомобилисту необходимо знать, из чего состоит подвеска автомобиля. В этом случае он сможет быстро обнаружить неисправность, провести замену детали или провести отладку.

Основные функции подвески

Подвеска любого современного автомобиля призвана выполнять несколько основных функций:

1. Соединение мостов и колёс с основной несущей системой – рамой и кузовом.
2. Передача крутящего момента от двигателя и основной несущей силы.
3. Обеспечение необходимой плавности хода.
4. Сглаживание дорожных неровностей.

Все производители работают над повышением эффективности, надёжности и прочности подвески, внедряя более продвинутые решения.

Разновидности подвесок

Классические автомобильные подвески уже давно ушли в прошлое. Сейчас такие системы стали более сложными. Выделяют две основных разновидности:

Подавляющее большинство легковушек оснащается независимой подвеской. Она позволяет добиться большего комфорта и безопасности. Суть такой конструкции заключается в том, что колеса, располагающиеся на одной оси, никак жестко не связаны друг с другом. Благодаря этому, когда одно колесо наезжает на какую-то неровность, другое не меняет своего положения.

В случае с зависимой подвеской колёса соединяются жёсткой балкой и представляют собой фактически монолитную конструкцию. В результате этого пара движется синхронно, что не очень удобно.

Основные группы элементов

Как уже было сказано, современная подвеска – это сложная система, где каждый элемент выполняет свою задачу, причем функций у каждой детали, узла или агрегата может быть сразу несколько. Все элементы перечислить очень трудно, поэтому специалисты обычно выделяют некие группы:

1. Элементы, обеспечивающие упругость.
2. Направляющие элементы.
3. Амортизирующие элементы.

Для чего предназначается каждая из групп

Упругие элементы предназначаются для сглаживания вертикальных сил, возникающих из-за неровностей дороги. Направляющие элементы отвечают непосредственно за связь с несущей системой. гасят любые колебания и обеспечивают комфортность езды.

Основным упругим элементом являются рессоры . Они смягчают удары, колебания и негативные вибрации. Рессора – это большая и мощная пружина, отличающаяся высокой сопротивляемостью.

Одним из основных элементов подвески являются амортизаторы, выполняющие гасящие функции. Они состоят из:

• верхней и нижней проушин, предназначенных для крепления всего амортизатора;
• защитного кожуха;
• цилиндра;
• штока;
• поршня с клапанами.

Гашение колебаний происходит в результате воздействия силы сопротивления, возникающих при перетекании жидкости или газа из одной ёмкости в другую.

Ещё одной важной составляющей является стабилизатор поперечной устойчивости. Он необходим для повышения безопасности. Благодаря ему автомобиль во время движения на больших скоростях не так сильно отклоняется в стороны.

Подвеска играет ключевую роль в определении ходовых качеств легкового автомобиля. Многие производители стараются подобрать качественные детали и серьёзно подходят к вопросам оснащения. Нередко производители используют подвески той или иной компании, которая уже давно заявила о себе и доказала свою надёжность.

Видео

Посмотрите видео, в котором проводится обзор подвески на примере Nissan Almera G15:

сли вы хотя бы раз имели сомнительное удовольствие прокатиться по дороге на обычной телеге, запряжённой лошадью, вы прекрасно представляете, что это такое – езда без подвески. А ведь чем выше скорость, тем больше трясёт! Подвеска автомобиля была разработана не только для того, чтобы соединять кузов и колёса, но и для того, чтобы езда была комфортной.

Хотя назначение у всех подвесок совершенно одинаковое, они различаются по конструкции. Основные разновидности конструкций для легковых автомобилей мы с вами рассмотрим в этой статье.

Типы подвесок автомобиля

По особенностям конструкции все виды подвесок разделяют на два основных типа: зависимые и независимые .

Зависимая подвеска авто жёстко соединяет оба колеса оси. Таким образом, перемещение одного колеса влечёт за собой перемещение второго.

Независимая подвеска устроена сложнее. Колёса в такой подвеске перемещаются независимо друг от друга, и таким образом плавность хода автомобиля повышается.

Передние и задние подвески

Передние подвески автомобилей несут большую нагрузку – как в прямом, так и переносном смысле. На неё приходится основной вес автомобиля, а также и основная задача повышения плавности хода. Функция передней подвески – плавность хода без тряски и раскачивания кузова, комфорт водителя и пассажиров, безопасность движения, снижение вибраций и лишнего трения между деталями автомобиля. Таким образом, виды передней подвески автомобиля обычно относятся к независимому типу.

Нагрузка на заднюю подвеску не так велика. Задние колёса большинства моделей авто не изменяют угла поворота, не удерживают большого веса точных деталей, от них плавность хода зависит в меньшей степени. Поэтому в большинстве автомобилей используются зависимые или полунезависимые типы задней подвески.

Виды подвесок легковых автомобилей

Конструкция автомобиля за всё время его существования изменялась. Естественно, изобретались и новые виды подвески автомобиля. На данный момент насчитывается около 15 основных видов зависимых и независимых подвесок, и это не считая подвидов и вариаций!

Между тем, в современном автомобилестроении используются далеко не все из них. Мы расскажем вам о наиболее распространённых видах подвесок автомобилей.

Один из самых популярных видов – это подвеска Макферсона. Её конструкция проста и надёжна. Эта конструкция имеет в составе один рычаг, пружинно-амортизаторную стойку и стабилизатор поперечной устойчивости. Подвеска Макферсона применяется в подавляющем большинстве автомобилей малой и средней ценовой категории в качестве передней подвески.

Двухрычажная подвеска также относится к распространённым типам. Её конструкция проста, надёжна, хотя и несколько массивна. Она состоит из двух рычагов, внутренние концы которых закреплены на кузове, а внешние – на стойке колеса. Оба конца подвески закреплены подвижно, и представляют собою параллелограмм. Двухрычажных подвесок существует несколько разновидностей, и эти виды подвески автомобиля считаются на данный момент наиболее совершенными. Двухрычажными подвесками снабжаются спортивные автомобили, седаны представительского класса, пикапы и внедорожники.

Многорычажные подвески

Многорычажные подвески являются одной из усовершенствованных разновидностей двухрычажной подвески. Многорычажная обычно используется в качестве задней подвески на заднеприводных автомобилях современного производства. Кроме того, виды передних подвесок современных представительских и спортивных автомобилей нередко базируются на основе многорычажной конструкции – это так называемые подвески на пространственных рычагах. Основное достоинство многорычажной подвески – это высокая плавность хода, прекрасная управляемость и низкий уровень шума. Но при этом она слишком сложна и громоздка.

Торсионная подвеска завершает наш обзор популярных типов подвесок авто. Она также относится к разновидностям двухрычажной подвески. Отличительной особенностью конструкции торсионной подвески являются торсионы – стержни, работающие на скручивание. Торсионные подвески обычно используются в качестве задней подвески современных недорогих автомобилей и авто выпуска восьмидесятых-девяностых годов. Они просты, надёжны, имеют лёгкий вес.

Также вы можете узнать о классификации тормозных систем в нашей статье «Тормозная система автомобиля – классификация, принцип работы, основные неисправности ».

Если вам требуется ремонт подвески , обращайтесь в техцентр «Лига»: низкие цены и высокое качество работ гарантируем!

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

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

1. Назначение задней подвески

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

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

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

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

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

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

Он имеет следующие преимущества:

— простую конструкцию;

Высокий уровень жесткости в поперечном направлении;

Небольшую массу;

Возможность изменения характеристик в следствии изменений поперечного сечения балки.

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

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

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

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

2. Виды задней подвески и принцип их работы

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

3. Стабилизатор торсионного типа

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

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

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

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

Виды подвесок автомобиля: Неисправности Принцип работы

Не всегда во время движения автомобиля дорога гладкая и ровная. Зачастую на ней встречаются различные выбоины или трещины на асфальте, также водитель сталкивается с ухабами и кочками. Без внимания не стоит оставлять и «лежачих полицейских». Все вместе негативно бы отражалось на состоянии транспортного средства, если бы не такая замечательная система, как подвеска автомобиля.

Применение

При езде кузов машины получает волны колебания, вызванные ухабами, выступами или другими неровностями, встречаемыми на дорогах. Подвеска машины гасит или смягчает возникающие колебания, предотвращая деформацию железного коня. Назначение подвески заключается в обеспечении связи между колесами и кузовом.

Благодаря деталям подвеска колеса перемещаются отдельно от кузова, из-за чего и изменяется направление движения машины. Также посредством подвески удается правильно организовать ходовую часть авто. Что касается строения, то в конструкцию входят:

1. Упругие элементы. Изготавливаются как из металла, так и из других материалов. Упругие характеристики способствуют изменению и перераспределению получаемых колебаний на кузов.
2. Гасящие устройства. С их помощью удается добиться нивелирования колебательных волн.
3. Направляющие. Представляют собой набор различных деталей, имеющих строение рычага. За счет них обеспечивается соединение подвески с кузовом, а также определяется движение колес относительно кузовной оси и плоскости.
4. Стабилизатор поперечной плоскости. Выглядит как штанга. Выполняется из металла. Стабилизатор используют для соединения подвески с кузовом. Таким образом, крен транспортного средства при движении минимален.
5. Опоры. Их называют поворотными кулаками. На них передается нагрузка от колес, а они ее уже потом распределяют на систему.

Также в конструкцию входят крепежные элементы. С их помощью осуществляется соединение деталей и устройств. Зачастую как элементы крепления используются болты, шарниры.

Принцип работы

Посредством работы схемы сила колебаний преобразуется в энергию, которая затем перемещает упругие элементы. Нагрузка от колес постепенно переходит на пружину, и кочка становится не такой страшной. При желании можно настроить жесткость перемещения элементов упругости, и, если есть такая необходимость, смягчить действие гасящих деталей.

Плавность хода авто обеспечивается за счет уменьшения силы удара. Чтобы убедиться в этом, стоит посмотреть видео в интернете — таких роликов полно.

Следует отметить, что автомобили обладают различными по типу жесткости подвески. И чем жестче конструкция, тем эффективнее будет управление транспортным средством, но от этого пострадает комфорт сидящих в салоне. И, наоборот, если будет обеспечено удобство эксплуатации, может пострадать управляемость. Ни то, ни другое недопустимо. Поэтому владельцы авто стремятся найти наиболее верное решение путем выбора подходящей системы подвеска.

Виды подвесок автомобиля

Существует множество типов подвесок автомобиля. Так, например, известен магнитный подвес и другие подобные конструкции. Главным их отличием является критерий, заложенный в основу градации. Если рассматривать классификацию в зависимости от расположения направляющих, то подвески бывают:

• независимыми. В такой системе колеса друг от друга существуют автономно, за счет чего повышаются амортизационные характеристики конструкции. Применяют преимущественно на легковых авто;
• зависимыми. Производятся исключительно с жесткой балкой в конструкции, за счет чего достигается параллельное движение колес. Конструкция довольно простая, благодаря чему считается надежной и долговечной. Обычно применяют внутри грузовых машин или на задней оси «легковушек»;
• полунезависимыми. Конструкция подразумевает использование жесткой балки. Она ставится на кузов и фиксируется на нем посредством торсионов. Подобная схема позволяет добиться независимого положения подвески от кузова. Зачастую можно встретить на моделях компании ВАЗ.

Отдельный тип подвеса — активный. Схема конструкции подразумевает изменение параметров с помощью электронной системы управления. Таким образом, во время движения владелец авто может настраивать подвес так, как ему удобно. Среди параметров для настройки доступны:

• степень жесткости упругой детали;
• состояние стабилизатора;
• длины элементов, направляющих подвес.

Активная подвеска — это система, соединившая в себе механику и электронику. Однако модели, в каких установлена подобная конструкция, стоят значительно дороже.

Основные виды

Большая часть современных автомобилей оснащена независимыми конструкциями подвесных конструкций. Выбор обусловлен достижением качественного управления авто и отсутствием необходимости в постоянном контроле за поведением машины на дороге и траекторией ее движения. Среди основных видов такой подвески стоит рассмотреть отдельно несколько наиболее популярных. Они будут разобраны далее.

С двумя рычагами

Конструкция подразумевает использование двух рычагов. Они крепятся к кузову с помощью сайлентблоков, которые обеспечивают их надежную фиксацию и работу. Также в конструкцию системы входят амортизатор, способствующий снижению колебаний, и витую пружину.

Подвеска макферсон

В качестве рычага используют амортизационную стойку. Данный вариант считается более упрощенным, но в то же время довольно надежным и востребованным. Стоит заметить, что большая часть выпускаемых моделей оснащается системой по схеме МакФерсон. Особенно это актуально для легковушек. Интересен факт, что эта конструкция — производная от предыдущего варианта.

Подвеска с большим количеством рычагов

По названию понятно, что в данной системе используется несколько рычагов вместо стандартных двух поперечных. Вариант считается усовершенствованным. Помимо поперечных деталей также присутствуют продольные. Схема также считается довольно распространенной и применяемой на сегодняшний день. Обычно встречается на задней оси легковых автомобилей.

Подвеска торсионная

Основу системы представляет деталь с упругими свойствами. При производстве ей дали название — торсион. С его помощью осуществляют соединение между собой используемых рычагов и кузова машины. Принцип работы — скручивание. Вариант считается современным и еще не пользуется особой популярностью, так как не до конца опробован. В основном такую подвеску предпочитают устанавливать на внедорожниках и крупных машинках.

Регулировка

За счет правильной регулировки системы владелец авто сможет обеспечить комфортную езду на любом типе дорог. Под регулировкой понимают выбор угла установки колес. Многие подобный метод называют еще «сход-развал».

Известно, что колеса стоят не перпендикулярно оси кузова и не параллельно дороги во время движения. В большинстве случаев выдержан небольшой угол, обеспечивающий наклон колеса и транспортного средства в обеих плоскостях.

Преимущества правильной регулировки:

• уменьшение сопротивления движению;
• снижение степени износа протектора;
• уменьшение расхода масла внутри двигателя.

Выполнить установку углов подвески автомобиля своими руками сложно, так как данная процедура требует наличия особого оборудования и хотя бы минимального опыта в проведении подобных работ. Рекомендуется за этим обращаться в автосервис или станцию технического обслуживания, где также могут провести акустическую диагностику по доступной цене.

Неисправности

Порой возникают ситуации, когда амортизатор подвесной системы выходит из строя. И. несмотря на то, что такая проблема не относится к специальному «Перечню…» неисправностей, из-за которых может быть запрещено движение, эксплуатация автомобиля станет невозможной. Дело в том, в процессе дальнейшей поездки каждая неровность будет вызывать раскачку кузова, и в скором времени автомобилем будет невозможно управлять. Далее лопнет упругий элемент подвески, и владельцу авто ничего не останется, кроме как остановить железного коня.

Чтобы подобных ситуаций не возникло, рекомендуется регулярно выполнять проверку подвески автомобиля. Любое же возникновение скрипов, шумов или стуков должно насторожить водителя и убедить его в посещении СТО, где проводится акустическая диагностика. Также довольно распространена диагностика подвески автомобиля на вибростенде.

Также читайте:

Что такое VIN CODE ? Как расшифровать вин код автомобиля Мерседес

Что означает индикатор Check Engine и почему может гореть?

Топ 5 самых надежных Мерседесов

Компрессор Мерседес: Виды компрессоров Плюсы и Минусы

Система полного привода 4MATIC Как работает?

Устройство подвески автомобиля, ее типы

Подвеска автомобиля является одной из основных составляющих самого автомобиля и играет в процессе его эксплуатации одну из главных ролей. Поэтому устройство подвески автомобиля желательно знать каждому автовладельцу, особенно владельцам отечественных авто.

На сколько важна подвеска автомобиля

Важность подвески автомобиля не оспорима. Ведь она не только объединяет в одно целое кузов автомобиля и его колеса, но и обеспечивает комфорт во время его движения, необходимую управляемость и устойчивость на дороге.

Основными узлами и деталями подвески автомобиля являются амортизаторы, различные продольные и поперечные рычаги, пружины, шарниры и стабилизаторы, и ряд других деталей.

Типы подвески

Подвеска автомобиля может быть как мягкой, так и жесткой, все зависит от конструкции автомобиля и его назначения.

Допустим, спортивные автомобили изготавливают с жесткой подвеской, что обеспечивает им лучшую устойчивость и управляемость в разных скоростных режимах эксплуатации.

Автомобили с мягкой подвеской выпускаются в основном представительского класса, при езде которых не допустимы резкие развороты и рывки в движении.

Так же подвеску автомобиля делят на два типа:

1. Зависимая;
2. Независимая.

На современных автомобилях в основном устанавливают независимую подвеску. При ее работе колеса перемещаются не зависимо друг от друга, при этом добивается меньший наклон кузова, большая комфортность и безопасность. При этом вес самой подвески значительно меньший.

В зависимой подвеске одно колесо при движении влияет на движение другого колеса, здесь тоже есть свои преимущества и главное это то, что у автомобиля есть постоянная колея его колес.

На современных автомобилях так же применяют два вида подвесок, подвеску МакФерсон и более дорогую многорычажную подвеску.

Подвеска МакФерсон

Подвеска МакФерсон используется на всех других автомобилях среднего и малого классов.

Благодаря этому данные автомобили значительно дешевле, а простота и надежность конструкции такой подвески обеспечивает не дорогое техническое обслуживание.

Многорычажная подвеска

Как вы догадались многорычажная подвеска, которая очень сложная, используется на автомобилях представительского класса. Благодаря ей такие автомобили отличаю от других значительный комфорт при движении.

Основные требования к подвеске автомобиля

Но какая бы подвеска автомобиля не была, к ней применимы одинаково жесткие требования. Однако это в меньшей мере касается многорычажной подвески.

Подвеска автомобиля должна быть конструктивно простой, легкой, не большой, надежной в эксплуатации, выдерживать большие нагрузки, особенно в условиях не качественного покрытия дорог (мягко сказано для дорог России и Украины).

Читайте также:

Кинематика

Если рассматривать подвеску любого автомобиля со стороны кинематики, то здесь довольно все сложно выглядит. Кинематика сама по себе наука сложная.

Поэтому в разработке подвески для того или иного автомобиля принимают участие выдающиеся инженеры с огромным опытом работы в этой сфере.

Все автомобильные компании очень тщательно подбирают персонал на эту работу, ну и соответственно хорошо платят.

Цель одна, добиться максимальной точности управления автомобиля и его активной безопасности.

Главная дорога — Подвеска автомобиля — тест драйв.

Назначение, устройство и виды подвесок автомобиля

Подвеска автомобиля представляет собой совокупность элементов, обеспечивающих упругую связь между кузовом (рамой) и колесами (мостами) автомобиля. Главным образом подвеска предназначена для снижения интенсивности вибрации и динамических нагрузок (ударов, толчков), действующих на человека, перевозимый груз или элементы конструкции автомобиля при его движении по неровной дороге. В то же время она должна обеспечивать постоянный контакт колеса с дорожной поверхностью и эффективно передавать ведущее усилие и тормозную силу без отклонения колес от соответствующего положения. Правильная работа подвески делает управление автомобилем комфортным и безопасным. Несмотря на кажущуюся простоту, подвеска является одной из важнейших систем современного автомобиля и за историю своего существования претерпела значительные изменения и усовершенствования.

История появления

Попытки сделать передвижение транспортного средства мягче и комфортнее предпринимались еще в каретах. Изначально оси колес жестко крепились к корпусу, и каждая неровность дороги передавалась сидящим внутри пассажирам. Повысить уровень комфорта могли лишь мягкие подушки на сиденьях.

Зависимая подвеска с поперечным расположением рессоры

Первым способом создать упругую “прослойку” между колесами и кузовом кареты стало применение эллиптических рессор. Позже данное решение было позаимствовано и для автомобиля. Однако рессора уже стала полуэллиптической и могла устанавливаться поперечно. Автомобиль с такой подвеской плохо управлялся даже на небольшой скорости. Поэтому вскоре рессоры стали устанавливать продольно на каждое колесо.

Развитие автомобилестроения повлекло и эволюцию подвески. В настоящее время насчитываются десятки их разновидностей.

Основные функции и характеристики подвески автомобиля

У каждой подвески существуют свои особенности и рабочие качества, которые напрямую влияют на управляемость, комфорт и безопасность пассажиров. Однако любая подвеска вне зависимости от своего типа должна выполнять следующие функции:

1. Поглощение ударов и толчков со стороны дороги для снижения нагрузок на кузов и повышения комфорта движения.
2. Стабилизация автомобиля во время движения за счет обеспечения постоянного контакта шины колеса с дорожным покрытием и ограничения чрезмерных кренов кузова.
3. Сохранение заданной геометрии перемещения и положения колес для сохранения точности рулевого управления во время движения и торможения.

Дрифт-кар с жесткой подвеской

Жесткая подвеска автомобиля подходит для динамичной езды, при которой требуется мгновенная и точная реакция на действия водителя. Она обеспечивает небольшой дорожный просвет, максимальную устойчивость, сопротивляемость крену и раскачиванию кузова. Применяется в основном на спортивных автомобилях.

Автомобиль класса “Люкс” с энергоемкой подвеской

В большинстве легковых авто применяется мягкая подвеска. Она максимально сглаживает неровности, однако делает автомобиль несколько валким и хуже управляемым. Если требуется регулируемая жесткость, на автомобиль монтируется винтовая подвеска. Она представляет собой стойки-амортизаторы с изменяемой силой натяжения пружины.

Внедорожник с длинноходной подвеской

Ход подвески – расстояние от крайнего верхнего положения колеса при сжатии до крайнего нижнего при вывешивании колес. Ход подвески во многом определяет “внедорожные” возможности автомобиля. Чем больше его величина, тем большее препятствие можно преодолеть без удара об ограничитель или без провисания ведущих колес.

Устройство подвески

Любая подвеска автомобиля состоит из следующих основных элементов:

1. Упругое устройство – воспринимает нагрузки от неровностей дорожной поверхности. Виды: пружины, рессоры, торсионы, пневмоэлементы и т.д.
2. Демпфирующее устройство – гасит колебания кузова при проезде через неровности. Виды: все типы амортизаторов.
3. Направляющее устройство – обеспечивает заданное перемещение колеса относительно кузова. Виды: рычаги, поперечные и реактивные тяги, рессоры. Для изменения направления воздействия на демпфирующий элемент в спортивных подвесках pull-rod и push-rod применяются рокеры.
4. Стабилизатор поперечной устойчивости – уменьшает поперечный крен кузова.
5. Резино-металлические шарниры – обеспечивают упругое соединение элементов подвески с кузовом. Частично амортизируют, смягчают удары и вибрации. Виды: сайлент-блоки и втулки.
6. Ограничители хода подвески – ограничивают ход подвески в крайних положениях.

Классификация подвесок

В основном подвески подразделяются на два больших типа: зависимые и независимые. Данная классификация определяется кинематической схемой направляющего устройства подвески.

Зависимая подвеска

Колеса жестко связаны посредством балки или неразрезного моста. Вертикальное положение пары колес относительно общей оси не изменяется, передние колеса – поворотные. Устройство задней подвески аналогичное. Бывает рессорная, пружинная или пневматическая. В случае установки пружин или пневмобаллонов необходимо применение специальных тяг для фиксирования мостов от перемещения.

Отличия зависимой и независимой подвески

• простая и надежная в эксплуатации;
• высокая грузоподъемность.

• плохая управляемость;
• плохая устойчивость на больших скоростях;
• меньшая комфортабельность.

Независимая подвеска

Колеса могут изменять вертикальное положение относительно друг друга, оставаясь в той же плоскости.

• хорошая управляемость;
• хорошая устойчивость автомобиля;
• большая комфортабельность.

• более дорогая и сложная конструкция;
• меньшая надежность при эксплуатации.

Полузависимая подвеска

Полузависимая подвеска или торсионная балка – это промежуточное решение между зависимой и независимой подвеской. Колеса по прежнему остаются связанными, однако существует возможность их небольшого перемещения относительно друг друга. Данное свойство обеспечивается за счет упругих свойств П-образной балки, соединяющей колеса. Такая подвеска в основном применяется в качестве задней подвески бюджетных автомобилей.

Виды независимых подвесок

МакФерсон

Подвеска McPherson – самая распространенная подвеска передней оси современных автомобилей. Нижний рычаг соединен со ступицей посредством шаровой опоры. В зависимости от его конфигурации может применяться продольная реактивная тяга. К ступичному узлу крепится амортизационная стойка с пружиной, ее верхняя опора закрепляется на кузове.

Двухрычажная передняя подвеска

Поперечная тяга, закрепленная на кузове и соединяющая оба рычага, является стабилизатором, противодействует крену автомобиля. Нижнее шаровое соединение и подшипник чашки стойки-амортизатора дают возможность для поворота колеса.

Детали задней подвески выполнены по тому же принципу, отличие заключается лишь в отсутствии возможности поворота колес. Нижний рычаг заменен на продольные и поперечные тяги, фиксирующие ступицу.

• простота конструкции;
• компактность;
• надежность;
• недорогая в производстве и ремонте.

Двухрычажная передняя подвеска

Более эффективная и сложная конструкция. Верхней точкой крепления ступицы выступает второй поперечный рычаг. В качестве упругого элемента может использоваться пружина или торсион. Задняя подвеска имеет аналогичное строение. Подобная схема подвески обеспечивает лучшую управляемость автомобиля.

Пневматическая подвеска

Роль пружин в этой подвеске выполняют пневмобаллоны со сжатым воздухом. При пневматической подвеске есть возможность регулировки высоты кузова. Также она улучшает показатели плавности хода. Используется на автомобилях класса люкс.

Гидравлическая подвеска

Амортизаторы подключены к единому замкнутому контуру с гидравлической жидкостью. Гидравлическая подвеска дает возможность регулировать жесткость и высоту дорожного просвета. При наличии в автомобиле управляющей электроники, а также функции адаптивной подвески она самостоятельно подстраивается под условия дороги и вождения.

Спортивные независимые подвески

Винтовая подвеска, или койловеры – амортизационные стойки с возможностью настройки жесткости прямо на автомобиле. Благодаря резьбовому соединению нижнего упора пружины можно регулировать ее высоту, а также величину дорожного просвета.

Подвески типа push-rod и pull-rod

Данные устройства разрабатывались для гоночных автомобилей с открытыми колесами. В основе – двухрычажная схема. Основная особенность заключается в том, что демпфирующие элементы расположены внутри кузова. Конструкция данных типов подвески очень схожа, отличие заключается лишь в расположении воспринимающих нагрузку элементов.

Различие спортивных подвесок push-rod и pull-rod

Спортивная подвеска push-rod: воспринимающий нагрузку элемент – толкатель, работает на сжатие.

Спортивная подвеска pull-rod: воспринимающий нагрузку элемент работает на растяжение.

Такая конструкция снижает центр тяжести и обеспечивает лучшую устойчивость автомобиля. Подвеска pull-rod имеет более низкий центр тяжести, чем push-rod. Однако на практике их общая эффективность примерно одинакова.

Видео: Общее устройство подвески автомобиля. 3D анимация. Проверка подвески автомобиля, диагностика своими руками. Чем отличается подвеска Макферсон от многорычажной, и какие автомобильные подвески бывают. Балка или многорычажная подвеска — что лучше? Что такое пневмоподвеска и как она устроена. Торсионная 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:

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.

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

Назначение и основные элементы подвески

Подвеска колес появилась значительно раньше автомобиля. Впервые она появилась еще на конных экипажах, предназначенных для более комфортного передвижения на большие расстояния. Количество колес таких экипажей было не менее четырех, поэтому их конструкторы вынуждены были предусмотреть возможность вертикального перемещения колес относительно кузова для преодоления неровных дорог.

Именно тогда появились первые конструкции подвесок, которые потом практически без изменений использовались в самых первых автомобилях, скорость которых не превышала 30 км/час. Но автомобили совершенствовались, скорости их движения быстро возрастали, и подход к конструкциям подвесок менялся.

Если на начальном этапе автомобилестроения подвеска рассматривалась только в качестве средства повышения комфортабельности движения, то с ростом скорости автомобилей всѐ большее внимание приходилось уделять вопросам управляемости. В третьем десятилетии 20 века проявилась тенденция создания независимой системы сначала передних, а впоследствии и задних колес автомобилей.

В настоящее время на легковых автомобилях применяется только независимая подвеска передних колес, которая может сочетаться с независимой, полунезависимой и зависимой системой задних. Несмотря на обилие применяемых в настоящее время схем, все они в настоящее время содержат следующие основные элементы:

• Направляющие элементы, обеспечивающие заданную траекторию перемещения колес относительно кузова;
• Упругие элементы, обеспечивающие необходимое усилие перемещения колес;
• Элементы, обеспечивающие гашение колебаний.

К направляющим элементам можно отнести рычаги, стойки, шаровые опоры и резинометаллические шарниры.

К упругим элементам можно отнести пружины, рессоры, торсионы и пневматические камеры.

К элементам, гасящим колебания можно отнести амортизаторы всех типов.

Изложенная выше классификация элементов в значительной мере условна, так как в разных типах подвесок некоторые детали могут совмещать несколько функций.

В качестве примера можно рассмотреть рессору, которая применялась ещё в каретах. Рессора может выполнять роль сразу всех трех основных элементов, так как взаимное трение ее листов позволяет достичь эффекта гашения колебаний, а участки рессор несимметричной формы можно использовать в качестве рычагов.

Именно этими свойствами рессор и объясняется их широкое распространение. Тем не менее, такое разделение основных элементов позволяет лучше понять зависимость изменения ее характеристик от замены какого-либо из вышеперечисленных элементов. То есть положение колес зависит от направляющих элементов, жесткость устройства подвески зависит от упругих элементов, а эффективность гашения колебаний – от амортизаторов.

Наиболее распространенные конструкции и устройство передней подвески

В настоящее время на легковых автомобилях малого и среднего классов наиболее распространенной является устройство типа Мак – Ферсон.

Устройство переднего узла такого типа показана на рисунке.

Главная особенность подвесок этого типа – совместное использование нижнего рычага и телескопической вертикальной стойки. В этой системе основная нагрузка от веса автомобиля передается на кузов в месте верхнего крепления телескопической стойки, так как упругий элемент (на рисунке пружина) располагается непосредственно на стойке.

Нижний рычаг треугольной формы контролирует траекторию перемещения колеса и передает на силовые элементы кузова продольные и поперечные усилия, возникающие при движении автомобиля. Такая система очень хорошо сочетается с приводом передних колес, так как ось вращения колеса проходит выше нижнего ее рычага.

Преимущества узла типа Мак – Ферсон следующие:

• Простота конструкции, позволяющая уменьшить количество деталей и их массу;
• Возможность увеличения ширины моторного отсека;
• Относительно малая трудоемкость обслуживания и ремонта.

Однако такой узел не лишен недостатков:

• Характер изменения угла развала при работе не оптимальный;
• Значительное изменение углов установки колес при изменении загрузки автомобиля;
• Верхняя точка крепления стоек ограничивает возможность понижения линии капота.

В автомобилях, на которых устанавливается такая передняя подвеска, чаще всего используют пружины в качестве упругих элементов. Амортизатор телескопического типа конструктивно выполняет дополнительно функцию направляющего элемента, поэтому штоки амортизаторов Мак – Ферсон имеют увеличенный диаметр.

Для компенсации изгибающих усилий, действующих на амортизатор, пружину на нем часто устанавливают под углом к оси штока (см. рисунок). Для уменьшения крена автомобиля при прохождении поворота предусматривается стабилизатор поперечной устойчивости. Чаще всего применяют стабилизатор торсионного типа из изогнутого стального прутка круглого сечения. Загнутые концы стабилизатора шарнирно соединяют с рычагами или стойками левого и правого колес.

Промежуточные опоры стабилизатора закрепляют на кузове или специальном подрамнике. При крене автомобиля балка стабилизатора работает на скручивание и перераспределяет часть усилия с наиболее нагруженного колеса на менее нагруженное, уменьшая таким образом крен автомобиля.

Соединение нижнего рычага с поворотным кулаком осуществляется через шаровую опору. Такое соединение позволяет не только изменять угол между поворотным кулаком и рычагом, но и поворачивать колесо при изменении направления движения.

Устройство шаровой опоры показано на рисунке:

Для того чтобы облегчить усилие поворота передних колес, в верхней опоре стойки применяют специальный опорный подшипник. Наиболее часто применяют упорный шарикоподшипник.

Для того чтобы стойка в процессе работы имела свободное угловое перемещение, опора содержит либо эластичный резиновый элемент, либо специальный шарнир. Схема устройства верхней опоры и действующих на нее сил показана на рисунке.

Под воздействием ударных знакопеременных нагрузок на подшипник может происходить усталостное разрушение деталей подшипника, что приводит к нарушению его работы.

Внешними признаками неисправности подшипника являются посторонние звуки при повороте колес под нагрузкой. В этом случае подшипник необходимо заменить. Кроме того, в процессе эксплуатации автомобиля может произойти разрушение резиновых элементов опоры.

Подвеска на двойных поперечных рычагах

Менее распространенной в настоящее время является подвеска на двойных поперечных рычагах. Она чаще всего используется на автомобилях классов выше среднего. Один из вариантов такой конструкции показан на рисунке. Подвеска на двойных поперечных рычагах имеет следующие преимущества:

• Большие компоновочные возможности;
• Возможность получения оптимальной характеристики изменения развала колес при работе;
• Возможность значительно понизить линию капота автомобиля.

Наряду с достоинствами такого типа, они имеют следующие недостатки:

• Увеличенные габариты, масса и количество деталей;
• Увеличенная трудоемкость обслуживания и ремонта;
• Повышенные нагрузки в местах соединения рычагов с кузовом и другими деталями, что приводит к необходимости использовать усиленные шаровые опоры и резино-металлические шарниры.

Подвеска любого современного автомобиля – это особый элемент, служащий переходным звеном между дорогой и кузовом. И сюда входят не только передние и задние мосты и колёса, но и целая совокупность механизмов, деталей, пружин и различных узлов.

Чтобы провести профессиональный ремонт, автомобилисту необходимо знать, из чего состоит подвеска автомобиля. В этом случае он сможет быстро обнаружить неисправность, провести замену детали или провести отладку.

Основные функции подвески

Подвеска любого современного автомобиля призвана выполнять несколько основных функций:

1. Соединение мостов и колёс с основной несущей системой – рамой и кузовом.
2. Передача крутящего момента от двигателя и основной несущей силы.
3. Обеспечение необходимой плавности хода.
4. Сглаживание дорожных неровностей.

Все производители работают над повышением эффективности, надёжности и прочности подвески, внедряя более продвинутые решения.

Типы подвесок

Рассмотрим наиболее распространенные типы подвесок автомобиля.

Подвеска зависимого типа

Самая старый тип подвесок, зависимая подвеска применяется и сегодня, а ее главной отличительной особенностью неизменно остается достаточно жесткая связь колесных осей посредством простой балки или картера моста. Изначально в качестве направляющих и упругих элементов применялись рессоры, но в современных автомобилях связующая колеса поперечина фиксируется двумя продольными рычагами и поперечной тягой, которая воспринимает боковые силы. Используется на задней оси переднеприводных бюджетных автомобилей, а также многих внедорожников.

Принято считать, что кроме невысокой стоимости, простоты использования преимуществами зависимая подвеска автомобиля не обладает – это совершенно не так. Ее плюсы – небольшой вес, если разговор идет о ведомой оси, достаточно высокий центр поперечного крена и самое главное – постоянство развала и колеи. Независимо от крена и раскачки на ровной дороге угол наклона колес к дорожной поверхности не изменяется, это значит, что в любых режимах машина имеет наилучшее сцепление с поверхностью. Хотелось бы сказать, что больше ни одна подвеска не может похвастаться подобными свойствами.

К сожалению, ситуация ухудшается на плохом дорожном покрытии – провал колеса в яму способствует изменению развала другого, а это уменьшает сцепные свойства. При движении прямо это не сильно ощутимо, но при повороте может привести к неожиданному заносу.

Также существуют значительные проблемы с управляемостью автомобиля. Разнонаправленный ход колес происходит с поворотом балки моста, что провоцирует плохую поворачиваемость и полное отсутствие стабильности на прямой. Также здесь тяга Панара дергает ось влево-вправо, что ухудшает ситуацию.

К счастью, это поправимо. Для того чтобы поперечина перестала разворачиваться, с каждой стороны вместо одного продольного рычага можно использовать два, расположенных по системе механизма Уатта. Устранить проблему осевых смещений поможет монтаж продольного рычага, удерживающего балку по центру вместо тяги Панара. Но на практике становится ясно, что такое изменение бессмысленно – конструкция заметно усложняется и требует больше места в высоту. А ведь главная область применения подвески зависимого типа – бюджетные автомобили.

Типичным представителем данной конструкции может быть задняя подвеска с винтовыми цилиндрическими пружинами в роли упругих элементов. В качестве примера можно рассмотреть конструкцию задних подвесок классических моделей «Жигули». Здесь с помощью двух винтовых пружин балка заднего моста «подвешивается», а также дополнительно прикрепляется к кузову автомобиля благодаря четырем продольным рычагам. Вдобавок к этому для увеличения плавности хода, повышения управляемости и уменьшения крена кузова при поворотах монтируется реактивная поперечная штанга.

Независимая подвеска

Имеет независимую связь между колёсами и более сложную конструкцию. Примером служит подвеска на продольных рычагах. Колесо присоединяется к рычагу и крепится шарнирами к кузову. При этом довольно прочный продольный рычаг с широкой опорной базой обуславливает чёткую параллельность колёс. Втулки уменьшают удары, наклоны на поворотах происходят одновременно с кузовом, центр крена располагается вровень с дорогой. Автомобиль стабильно управляем на прямой дороге, но при повороте скорость надо занижать.

Торсионно-рычажная

Такая полузависимая подвеска объединяет предыдущие две. Торсион применяется в такой подвеске в качестве элемента упругости. С одной стороны торсион закреплён на раме, с другой — на движущем элементе. Торсионная балка работает под давлением от скручивания. Сечение торсиона может быть квадратным или круглым. Такая подвеска привлекает компактностью и удачно используется в небольших автомобилях, хотя в этом случае центр крена находится ниже, чем при использовании зависимой подвески. При такой подвеске колесо более наклоняется к внешнему повороту.

Макферсон

Распространенный тип ходовой. Другие названия — «подвеска Чемпена» и «качающаяся свеча». Так как моторные отсеки относительно небольшие, небольшие размеры дают макферсону преимущество. Макферсон применяется и на передних, и на задних колёсах. Изготовление его дешево, он компактен, обладает большим расстоянием между опорными узлами (это снижает силы там, где крепится кузов). Минусы этого устройства. Развал меняется, если большой ход, присутствуют дорожные шумы, возникает трение между штоком и направляющей. Конструкция больше подходит для хороших дорог, потому что на брызговик крыла и кузов происходит передача усилия, и это особенно заметно на кочках.

Двухрычажная

Еще в 30-е годы такая подвеска применялась на спортивных автомобилях. Два поперечных рычага крепятся к кузову или подрамнику. При такой конструкции комфортно регулировать угол наклона рычага, определяя высоту крена, менять развал и колею. Колёса имеют возможность быть независимо вертикальными при преодолении неровностей. Недостатком является, пожалуй, большое количество элементов.

Многорычажная

Эта подвеска унаследовала лучшие качества двухрычажной предшественницы: плавность автомобиля и лёгкость в управлении. В легковой машине многорычажная подвеска располагается на задней оси. Модели Audi используют многорычажный механизм на передней оси. Чаще всего такая технология применяется в дорогих моделях. Дороговизна изготовления перекрывается отсутствием шума и удобством управления. Являясь следующей ступенькой развития после двухрычажной, такая подвеска имеет в устройстве не менее четырёх рычагов, что обеспечивает независимость продольной и поперечной регулировки. Механизм состоит из подрамника, поперечного, продольного рычага, ступичной опоры, амортизатора, пружины и стабилизатора поперечной устойчивости. Недостатком считается не самая лучшая фильтрация неровностей и сложность конструкции.

Неисправности передней подвески

Причины стука в подвеске

Стук в подвске может быть вызван разными причинами, среди которых можо выделить следующие: возможно ослаблено крепление скоб крепления штанги стабилизатора поперечной устойчивости, или её крепления к рычагу подвески, возможно износились резиновые подушки стабилизатора и их нужно заменить, возможен износ резинового основания верхней опоры амортизатора, возможен износ шаровых шарниров, возможен износ подшипника ступицы, или ослаблена гайка его крепления, бывает что ломается амортизаторная пружина, возможно биение из-за не отбалансированных колёс.

Работа подвески автомобиля

Разобрав принцип работы подвески автомобиля, рассмотрим ее элементы отдельно и подробнее.

Гасящим элементом в подвеске автомобиля является амортизатор. Это — трубка, в которой находится жидкость, поршень ( см. работа поршня ) , входящий в трубку и пружина, расположенная на поршне. Чтобы нагляднее понять принцип работы амортизатора, вспомните обыкновенный велосипедный насос. Если перекрыть подачу воздуха ему и попытаться его прокачать – вы ощутите сопротивление воздуха, и ручка насоса после надавливания будет возвращаться обратно. Примерно то же происходит с амортизатором. При резком ударе (наезде на неровность) пружина сжимается, смягчая резкую нагрузку, делая ее более плавной, а жидкость в трубке, перетекая из одной полости в полость с поршнем эту нагрузку (колебание) полностью гасит. Для примера: каждый хоть раз видел, как хозяин любой машины пытался резко надавить на один из краев кузова и тут же отпускал его. Это элементарная проверка работы амортизатора. Если автомобиль после этой процедуры качнется 1-2 раза – амортизатор исправен, если больше – надо искать неисправность, так как амортизатор не гасит колебания пружины.

Направляющим элементом служит рычажно-шарнирные соединения. То есть это — несколько рычагов, имеющих как жесткое, так и шарнирное соединение, которые своей работой «заставляют» перемещаться колесо при колебаниях в нужном направлении, о чем мы упомянули ранее. Для примера можно взять ладонь человека. Пальцы – это и есть рычаги, а места сгибов – это шарниры. И если пальцы можно сжать в кулак, то выгнуть их фаланги наоборот или в сторону уже нельзя. Вот примерно по такому принципу и работает направляющий элемент.

Ну и наконец, упругий элемент. В зависимости от вида транспортного средства эти элементы имеют индивидуальные конструкции, основные виды которых представлены на рисунке ниже.

Так, у большегрузных машин, где нагрузка на оси довольно велика, применяют рессоры. Это вогнутые железные пластины, которые центром крепятся к креплению колеса, а краями – к раме автомобиля. За счет своей упругости они при прогибании все равно возвращаются в исходное положение, ослабляя резкую нагрузку на колесо. Количество и толщина пластин зависит от максимально возможной массы автомобиля с перевозимым грузом.

Про пружины мы уже говорили, когда рассматривали амортизатор. Разница в том, что у тяжелых машин пружины более мощные, и они крепятся рядом с амортизатором.

Ну и еще один тип упругого элемента – это пневмобаллон. Это — полость, накачанная воздухом, давление которого регулируется компрессором. Его работа основана на принципе любого мяча, который можно накачать до предела, а можно приспустить, чтобы он был мягче. Такой вариант применяется для большегрузных автомобилей, перевозящих различные грузы. Например, сегодня он везет крупногабаритный груз весом в 1 тонну, а завтра уже другой, массой в 10 тонн. Соответственно, и нагрузка на упругие элементы будет различаться в 10 раз. Вот чтобы не было таких перепадов, и применяют пневмобаллоны с регулированием давления воздуха.

Это только типичные варианты подвески, с которыми мы ознакомились. Современные конструкторы и инженеры придумывают еще более совершенные варианты, которые мы опустим. Поэтому переходим к заключительному элементу ходовой части, которое уже не раз упоминалось – это колеса.

BMW E36 — передняя подвеска

5.2. Устройство и работа передней и задней подвески. Советы автомеханика: техобслуживание, диагностика, ремонт

5.2. Устройство и работа передней и задней подвески

Рассмотрим наиболее распространенные виды подвески переднего моста.

1. Двойные поперечные рычаги (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Передняя подвеска с двойными поперечными рычагами

Здесь показаны элементы базовой системы независимой подвески с цилиндрическими пружинами и двойными поперечными рычагами. Поперечные рычаги, которые поддерживают поворотные кулаки, имеют разную длину и перемещаются по различным траекториям, благодаря чему при перемещениях подвески колея и развал колес изменяются незначительно.

Преимущество такой компоновки заключается в отсутствии элементов подвески в центре автомобиля. Пространство между колесами можно использовать для размещения других агрегатов, например двигателя, что позволяет опустить линию капота. Недостаток состоит в том, что такая конструкция требует большего количества шарниров и, следовательно, повышается стоимость ее производства.

2. Передняя подвеска с поперечными рычагами и листовыми рессорами (рис. 5.4).

Рис. 5.4. Подвеска с поперечными рычагами и листовыми рессорами

Поперечный рычаг ограничивает перемещение нижнего конца поворотного кулака. Когда автомобиль наезжает на неровность одним колесом, поперечная листовая рессора выгибается наружу, заставляя верхний конец поворотного кулака повернуть верхнюю часть колеса наружу. При этом меняется развал колеса и контакт шины с дорогой, что влияет на колею. Когда оба колеса от толчка перемещаются вверх, возникает колоссальное воздействие на колею колес, что приводит к сильному износу протектора и изменяет характеристику курсовой устойчивости.

При таком варианте конструкции, если автомобиль слегка загружен, подвеска реагирует жестко.

3. Передняя подвеска с поперечным рычагом со стойкой Макферсона (рис. 5.5).

Рис. 5.5. Передняя подвеска с поперечными рычагами со стойкой Макферсона

В системе независимой подвески со стойками Макферсона пружина, амортизатор, ступица колеса, поворотный кулак и шарниры объединены в единый блок. Это самый распространенный тип независимой передней подвески, применяемой в современных автомобилях. Для поддержания поворотного кулака используется один поперечный рычаг.

Поперечный рычаг закреплен на нижнем конце стойки, и при сжатии цилиндрической пружины колесо сохраняет вертикальное положение. Перемещения подвески сопровождаются лишь незначительным изменением колеи и развалом колес. Преимущество этой конструкции заключается в том, что при большой длине стоек силы, возникающие в шарнирах, невелики. Недостаток – кузов должен обладать повышенной прочностью в месте верхнего крепления стойки подвески, поскольку нагрузки на него возрастают.

4. Передняя подвеска с передними двойными рычагами (рис. 5.6).

Рис. 5.6. Передняя подвеска с передними двойными рычагами

Два продольных рычага поддерживают поворотный кулак в сборе, а поперечные торсионы выполняют функцию рессор и амортизируют толчки. Вертикальные перемещения колес заставляют поперечные торсионы скручиваться, благодаря чему амортизируется перемещение колес. Действие торсиона, возвращающегося в первоначальное состояние, помогает сохранить сцепление колес с дорогой. При перемещении подвески углы продольного наклона осей поворота колес, колея и развал колес не изменяются. Ускорение и торможение приводят к перемещению подвески вверх и вниз, что вызывает изменения в колесной базе.

Если необходимо, узел можно собрать и отрегулировать вне автомобиля. Для этого варианта конструкции требуется обширное пространство в передней части автомобиля и большие затраты на изготовление.

5. Задняя подвеска с жестким мостом типа «треугольный кронштейн» (рис. 5.7).

Рис. 5.7. Задняя подвеска с жестким мостом типа «треугольный кронштейн»

На этом рисунке показана компоновка задней подвески, в которой мост поддерживается на кузове автомобиля центральным шарниром и двумя продольными стойками. В этом варианте конструкции применяются цилиндрические пружины, установленные на обеих сторонах моста рядом с колесами. Цилиндрические пружины амортизируют вертикальные перемещения моста. Продольные рычаги передают к шасси движущий момент и поперечные силы, возникающие при торможении и ускорении. При торможении задняя часть автомобиля стремится вниз, что помогает стабилизировать автомобиль. Недостатком этой конструкции является необходимость в больших затратах на изготовление, а также увеличение неподрессоренной массы автомобиля.

6. Задняя подвеска с приварными стойками, работающими на сжатие/растяжение (рис. 5.8).

Рис. 5.8. Задняя подвеска с приварными стойками

Стойки, работающие на сжатие/растяжение, обеспечивают продольное расположение моста, благодаря чему возрастает устойчивость при торможении и ускорении. Большая нагрузка на одну сторону подвески вызывает скручивание стоек сжатия/растяжения, в результате чего на сварные швы действует избыточное напряжение. Цилиндрические пружины расположены на обеих сторонах моста рядом с колесами. Они изолированы от сил, возникающих при ускорении и торможении, посредством стоек растяжения, и амортизируют вертикальное перемещение моста. Недостатком этих мостов, как и жестких мостов других типов, является большая масса элементов и, следовательно, значительная неподрессоренная масса автомобиля.

7. Торсионный неразрезной мост с продольными рычагами (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Торсионный неразрезной мост

В подвеске торсионного неразрезного моста с продольными рычагами предусмотрены стойки, соединенные посредством балки, которая обладает высокой жесткостью при изгибе, но низкой жесткостью при кручении. Балка U-образного сечения помогает цилиндрическим пружинам амортизировать вертикальные перемещения, а стойки передают моменты, возникающие при ускорении и торможении. Колея и развал колес не изменяются. Эта конструкция компактна по размеру, несложна в изготовлении и характеризуется наличием небольшой неподрессоренной массы. Однако вариант с торсионным подрессориванием более дорогой.

8. Торсионный неразрезной мост со штангой Панара (рис. 5.10).

Рис. 5.10. Торсионный неразрезной мост со штангой Панара

Две стойки привариваются к трубе U-образного сечения. Поперечные силы поглощаются диагональной реактивной штангой (штангой Панара), а цилиндрические пружины амортизируют вертикальные перемещения. При использовании этого варианта конструкции отсутствуют нежелательные изменения колеи и развала колес. Узел в сборе просто устанавливается на кузов автомобиля посредством эластичных шарниров. Вариант с торсионами более дорогой, чем вариант с цилиндрическими пружинами в сборе с амортизаторами.

9. Задняя подвеска с продольными рычагами (рис. 5.11).

Рис. 5.11. Задняя подвеска заднеприводного автомобиля

На рисунке изображена подвеска заднеприводного автомобиля. Продольные рычаги установлены вдоль оси автомобиля, а шарниры расположены перпендикулярно направлению движения. Продольные рычаги передают момент, а цилиндрические пружины способствуют амортизации вертикальных перемещений колес. При торможении задняя часть автомобиля стремится вниз (т. н. эффект «клевка»), благодаря чему обеспечивается устойчивая управляемость.

При использовании этого варианта конструкции отсутствуют нежелательные изменения колеи и развала колес, конструкция очень компактна по размеру. Чтобы обеспечить вращение в изменяющихся плоскостях, необходимо наличие двух карданных шарниров на полуосях. При сжатии подвески происходит очень незначительное изменение колесной базы.

10. Диагональные рычаги (рис. 5.12).

Рис. 5.12. Диагональные рычаги

Диагональные рычаги устанавливаются под углом к кузову автомобиля. Они передают момент, а цилиндрические пружины способствуют амортизации вертикальных перемещений колес. Требуется только один карданный шарнир для каждой ведущей полуоси, поскольку, когда подвеска сжата, радиус поворота рычага подвески равен радиусу поворота полуоси. При сжатии подвески возникают очень резкие изменения колеи колес, вследствие чего возрастает износ шин, но «клевок» при торможении небольшой. На поворотах водитель сталкивается с небольшой избыточной поворачиваемостью. Себестоимость этого варианта ниже, чем себестоимость варианта с полуосями переменной длины.

11. Диагональные рычаги с ведущими полуосями переменной длины (рис. 5.13).

Рис. 5.13. Диагональные рычаги с ведущими полуосями переменной длины

По принципу действия эта подвеска сходна с подвеской, в которой применяются диагональные рычаги с полуосями фиксированной длины, однако полуоси снабжены дополнительным карданным шарниром, чтобы улучшить отслеживание изменения колеи колес. В этом случае сжатие подвески приводит к незначительным изменениям колеи и существенно изменяет развал колес. Недостатком является высокая себестоимость из-за сложной конструкции полуосей, обеспечивающей перемещение подвески.

Из-за инерции на поворотах автомобиль стремится двигаться в прямом направлении. Центробежная сила воздействует на кузов автомобиля и вызывает его крен, что может быть некомфортно для пассажиров. Под действием массы автомобиля сжимаются пружины на внешней стороне поворота и растягиваются пружины на внутренней стороне. Из-за ограничений, имеющихся в рычажных механизмах подвески, трудно поддерживать правильную геометрию колес на сложных поворотах и в сложных дорожных условиях. Для устранения этого недостатка автомобили оборудуют стабилизаторами поперечной устойчивости (рис. 5.14).

Рис. 5.14. Стабилизатор поперечной устойчивости

Стабилизатор поперечной устойчивости (или просто стабилизатор) – это металлическая упругая штанга, соединяющая противоположные стороны подвески. Штанга работает в качестве торсиона и уменьшает крен кузова автомобиля на поворотах. Стабилизатор закреплен на шасси посредством резиновых опор, позволяющих торсиону поворачиваться относительно шасси. Если подвеска сжимается одновременно на обеих сторонах автомобиля, стабилизатор полностью поворачивается в своих опорах и не оказывает никакого действия.

На повороте кузов автомобиля сжимает подвеску внешнего колеса. Шасси автомобиля также испытывает крен, и внешний конец стабилизатора поворачивается вверх. На стабилизатор действует скручивающая нагрузка. Посредством шарнирных опор стабилизатор передает часть скручивающей силы на противоположное колесо, оттягивая его вверх, внутрь колесной арки. Из-за этого подвеска внутреннего колеса сжимается и значительно уменьшает крен кузова. Такое взаимодействие элементов подвески на двух бортах автомобиля делает движение более жестким. При движении по ухабам обязательно возникает влияние на противоположное колесо, в результате чего автомобиль двигается менее плавно.

Стабилизатор можно устанавливать и на передний, и на задний мост. Передние колеса автомобиля устанавливаются не вертикально и не параллельно друг к другу. Они имеют небольшой развал внутри и некоторое схождение вперед или назад в зависимости от типа привода автомобиля.

Схождение колес – это разница в расстояниях между бортами ободьев колес перед мостом и позади него, измеренная при прямолинейном положении колес. Если расстояние впереди и позади моста одинаковое, схождение колес нулевое. Как правило, у колес бывает положительное схождение (или просто схождение) или отрицательное схождение (или расхождение). Если схождение положительное, расстояние между бортами ободьев перед мостом меньше, чем позади моста. Если схождение отрицательное, расстояние между фланцами ободьев перед мостом больше, чем позади моста.

Нулевое схождение колес желательно для уменьшения напряжений, воздействующих на элементы рулевого управления, однако моменты, возникающие при движении, в переднеприводном автомобиле стремятся сдвинуть передние колеса в направлении друг друга спереди (положительное схождение), а в заднеприводном автомобиле – раздвинуть колеса (отрицательное схождение). Нежелательному отрицательному схождению противодействует положительное схождение и наоборот. На рис. 5.15, 5.16 и 5.17 изображены нулевое, положительное и отрицательное схождение соответственно.

Рис. 5.15. Нулевое схождение

Рис. 5.16. Положительное схождение

Рис. 5.17. Отрицательное схождение

Развал – это угол между плоскостью колеса и перпендикуляром к плоскости дорожного полотна, измеренный в момент, когда колеса направлены прямо вперед (рис. 5.18). В этой конструкции осевая линия колеса вертикальна.

Рис. 5.18. Нулевой развал

Развал колес определяется при взгляде на автомобиль спереди или сзади. На рис. 5.19 изображен положительный развал колес – верхняя часть колеса наклонена наружу. На рис. 5.20 изображен отрицательный развал колес – верхняя часть колеса наклонена внутрь.

Рис. 5.19. Положительный развал

Рис. 5.20. Отрицательный развал

Усилие, прикладываемое водителем к рулевому колесу, должно преодолевать сопротивление шин для обеспечения поворота по плечу обкатки (рис. 5.21).

Рис. 5.21. Плечо обкатки при нулевом развале

При положительном развале, когда верхняя часть колеса наклонена наружу, плечо обкатки укорачивается, благодаря чему уменьшается влияние сил, воздействующих на колеса, на рулевое управление (рис. 5.22).

Рис. 5.22. Плечо обкатки при положительном развале

При отрицательном развале, когда верхняя часть колеса наклонена внутрь, плечо обкатки удлиняется, из-за чего возрастает влияние сил, воздействующих на колеса, на рулевое управление (рис. 5.23).

Рис. 5.23. Плечо обкатки при отрицательном развале

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Как работает подвеска автомобиля

(Обновлено 17 апреля 2020 г.)

Всем привет! В этой статье мы расскажем о системе подвески в автомобиле. Прочитав эту статью, вы узнаете детали в области подвески, основные функции, принцип работы и принцип работы подвески. Поехали:

Для чего нужна подвеска автомобиля?

Подвеска автомобиля обеспечивает ровное и плавное движение автомобиля по дороге без рывков и дискомфорта.Это возможно благодаря нескольким компонентам системы подвески, таким как амортизаторы, пружины, колеса, стойки и шины. Если бы в вашем автомобиле не было системы подвески, то вождение было бы скорее неприятным, чем комфортным.

Мы все зависим от нашей системы подвески, чтобы обеспечить устойчивость автомобиля, особенно при движении по пересеченной местности. Система подвески обеспечивает нашим шинам сцепление с дорогой, так что автомобиль не отклоняется или не уклоняется от прямого движения.Это важно при проезде выбоин, мусора и других непредвиденных препятствий на дороге.

Когда ваш автомобиль натыкается на неровности, ваши шины и колеса первыми получают эту энергию. Если это небольшая неровность, то ваши шины и колеса могут поглотить большую часть или всю эту энергию. Но если неровность намного больше и серьезнее, то большая часть энергии направляется на внутреннюю часть вашего автомобиля.

Система подвески защищает раму, вместо этого поглощая эту энергию.Это рама, которая поддерживает пассажирский салон, в котором сидят водитель и пассажиры. Если бы не было системы подвески, эта энергия заставила бы всех в кабине подпрыгивать. Это было бы похоже на попадание в картинг. Вот почему вы будете знать, неисправна ли подвеска, потому что симптомы будут более чем очевидны во время вождения.

Как работает система подвески автомобиля

Шасси вашего автомобиля состоит из колес, шин, системы подвески и системы рулевого управления.Система подвески состоит из стабилизаторов поперечной устойчивости, пружин и амортизаторов. Пружины — самые важные компоненты системы подвески. Они в основном выдерживают весь вес автомобиля, включая вес, добавляемый к нему пассажирами и водителем. Пружины также удерживают раму достаточно высоко над землей, чтобы пассажирам было комфортно двигаться.

В большинстве автомобилей используется сверхпрочная стальная цилиндрическая пружина, которая поглощает энергию удара на пересеченной местности. Однако существуют другие типы пружин, включая пластинчатую рессору, торсион, пневматическую рессору и гидравлическую пружину.В основном они служат той же цели, но предназначены для размещения транспортных средств разных размеров и классов. Все пружины выдвигаются, а затем очень быстро сжимаются. Это движение управляется компонентом, называемым демпфером. У вашего обычного автомобиля будут либо стойки, либо амортизаторы, которые будут служить амортизаторами.

Амортизаторы, также известные как амортизаторы, действуют именно так, как указано в названии. Когда пружины находятся в движении, удары управляют и поглощают энергию, возникающую при растяжении и сжатии.Таким образом, шины останутся устойчивыми на земле, и они никуда не уйдут. Стойки — это, в основном, когда амортизаторы и пружины объединены в один узел. Некоторые производители автомобилей считают, что это более доступный вариант для них.

Наконец, стабилизатор поперечной устойчивости удерживает обе стороны автомобиля в движении. Для этого штанга связывает обе стороны подвески. Втулки и крепления используются для соединения стабилизатора поперечной устойчивости с рамой.Концы стабилизатора поперечной устойчивости прикреплены к рычагу управления, что позволяет поворачивать автомобиль с меньшим креном кузова.

Заключение

Автомобили, произведенные за последние 10 лет, скорее всего, будут иметь активную подвеску. Это тип подвески, работу которой помогают встроенные в автомобиль компьютеры и датчики. Это может пригодиться, потому что эффект демпфирования будет автоматически регулироваться в зависимости от скорости вашего движения. По этой причине езда на современном автомобиле должна быть более плавной и комфортной, чем когда-либо прежде.

СИСТЕМА ПОДВЕСКИ: КОМПОНЕНТЫ, ВИДЫ И ПРИНЦИП РАБОТЫ

Система механических рычагов, пружин и амортизаторов, которая используется для соединения колес с шасси, известна как система подвески. Обычно он выполняет две работы: контролирует управляемость и торможение транспортного средства в целях безопасности и обеспечивает комфорт пассажиров от ударов, вибрации и т. Д.

Он также помогает поддерживать правильную высоту транспортного средства и выравнивание колес. Он также контролирует направление транспортного средства и должен удерживать колеса в перпендикулярном направлении для максимального сцепления с дорогой.Подвеска также защищает сам автомобиль и багаж от повреждений и износа. Конструкция передней и задней подвески автомобиля может быть разной.

КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ ПОДВЕСКИ

Система подвески, независимо от ее типа, имеет несколько общих компонентов, а именно: —

1. Кулак или стойка —

Это компонент системы подвески, который установлен над ступицей колеса, через который колеса и подвеска транспортного средства соединяются друг с другом с помощью предусмотренных рычажных механизмов.
Поворотный кулак имеет поворотный шкворень и углы ролика, которые помогают передним колесам автомобиля поворачиваться вправо или влево, что, в свою очередь, управляет автомобилем.
Поворотный кулак представляет собой корпус для центрального подшипника, над которым ступица колеса вращается вместе с вращением колес.

2. Связи —

Соединения

— это жесткие соединения, которые используются в системе подвески для соединения основной рамы автомобиля с поворотным кулаком колес с помощью механических креплений.

По типу подвески используются рычаги 3-х типов —

и. Поперечные рычаги или А-образный рычаг —
Это тип механического рычага, который имеет форму буквы А, заостренный конец А-образного рычага прикреплен к суставу, а два других конца А-образного рычага прикреплены к базовый блок транспортного средства.
В зависимости от назначения автомобиля используются одинарные или двойные А-образные рычаги.

ii. Сплошная ось или ведущая ось —
Это тип рычажного механизма, который используется для соединения основной рамы транспортного средства с поворотным кулаком на колесе, это прочный кожух оси, который выдерживает общий вес транспортного средства, этот тип рычажного механизма может можно увидеть в грузовиках.

iii. Множественные рычаги —
Вместо использования двойных поперечных рычагов или жесткой оси различные автомобили высокого класса используют многорычажную подвеску, в которой несколько жестких звеньев используются для соединения основной рамы транспортного средства с поворотным кулаком на колесе.

3. Амортизаторы или пружины —

Это гибкие механические компоненты, которые используются для поглощения ударов, вызванных дорожными условиями, и размещаются между рычажными механизмами (поперечный рычаг. Цельная ось, многорычажная подвеска) и основной рамой таким образом, что удары дороги сводятся к минимуму перед передачей на базовый блок средство передвижения.

В зависимости от назначения и типа подвески применяемые амортизаторы бывают многих типов:

и. Амортизатор пружинно-демпферного типа-
Это тип амортизатора, в котором используется пневматический или гидравлический поршень, известный как амортизатор, который обеспечивает демпфирование, поглощая удары дороги.

Этот демпфер окружен спиральной пружиной сжатия, которая представляет собой упругое механическое ограничение, которое сжимается, когда сила прикладывается ударом, и отскакивает назад или восстанавливает свою первоначальную форму и размер, когда сила снимается.

Он используется для поддержания контакта поверхности шин с дорогой за счет обеспечения жесткости (сопротивления сжатию), а также для поддержания амортизатора на его первоначальной длине после поглощения удара.

ii. Листовая рессора —
Это тип пружины, в которой несколько пластин из пластичного металла, называемых листами, расположены по особому шаблону, то есть одна над другой в порядке возрастания их длины, листы амортизатора листовой рессоры предварительно напряжены таким образом, что когда удар передается колесами, эти предварительно напряженные листы, будучи пластичными, пытаются восстановить свою первоначальную форму i.е. выпрямить ,. Благодаря чему амортизируется листьями.

Этот тип амортизатора можно легко увидеть в грузовиках на дороге, в которых амортизатор с листовой рессорой используется между жесткой или ведущей осью и основной рамой транспортного средства.

iii. Пневматическая рессора —
Это новейший тип амортизаторов, который можно легко увидеть в автобусах Volvo. В амортизаторах на пневморессоре амортизация является функцией сжатия воздуха, что означает, что воздух используется в качестве амортизатора.
Воздух, необходимый для различных условий нагрузки, контролируется и контролируется электрическим блоком управления транспортного средства.

ТИПЫ ПОДВЕСКИ

1) НЕЗАВИСИМАЯ СИСТЕМА ПОДВЕСКИ

Эта система означает, что подвеска настроена таким образом, что позволяет колесу с левой и правой стороны автомобиля независимо двигаться вверх и вниз по вертикали при движении по неровной поверхности. Сила, действующая на одно колесо, не влияет на другое, поскольку между двумя ступицами одного и того же транспортного средства нет механической связи.В большинстве автомобилей он используется на передних колесах.
Этот тип подвески обычно обеспечивает лучшее качество езды и управляемость за счет меньшей неподрессоренной массы. Основным преимуществом независимой подвески является то, что они занимают меньше места, обеспечивают более легкую управляемость, малый вес и т. Д. Примеры независимой подвески:

и. Двойные рычаги

Это система независимой подвески, использующая два рычага в форме поперечного рычага (называемые A-ARM в США и WISHBONE в Соединенном Королевстве) для определения местоположения колеса.Каждый поперечный рычаг или рычаг имеет две точки крепления к шасси и одно соединение на поворотном кулаке. Угловыми движениями сжимающих и отскакивающих колес можно управлять, используя рычаги разной длины.
Основным преимуществом подвески на двойных поперечных рычагах является то, что они позволяют легко регулировать развал, схождение и другие характеристики. Этот тип подвески также обеспечивает увеличение отрицательного развала колес до полного хода. С другой стороны, она занимает больше места и немного сложнее, чем другая система, такая как стойка Макферсона.Он также предлагает меньший выбор дизайна.

ii. Стойка Макферсон

Этот тип независимой подвески получил свое название от Эрла С. Макферсона, который разработал эту конструкцию. Стойка MacPherson является дальнейшим развитием двухрычажной подвески. Главное преимущество MacPherson заключается в том, что все детали, обеспечивающие подвеску и управление колесом, могут быть объединены в один узел.

Легко устанавливается в поперечный двигатель. Такая конструкция пользуется большой популярностью благодаря простоте и невысокой стоимости изготовления.Недостаток — сложнее изолировать от дорожного шума. для этого необходима верхняя опора стойки, которая должна быть по возможности отсоединена. Также требуется большая высота зазора.

2) ЗАВИСИМАЯ СИСТЕМА ПОДВЕСКИ

IN Зависимая подвеска имеет жесткую связь между двумя колесами одной оси. Сила, действующая на одно колесо, воздействует на противоположное колесо. При каждом движении колеса, вызванном дорогой, неровности также влияют на сцепленное колесо.
В основном используется в большегрузных автомобилях. Он выдерживает удары с большей мощностью, чем независимая подвеска. Пример этой системы

I. Цельнолитой мост.
Сплошная ось или ось с балкой — это подвеска зависимого типа. В основном он используется в задних колесах, в которых задний мост поддерживается двумя листовыми рессорами. Вертикальное движение одного колеса влияет на другое. Они просты и экономичны в изготовлении.
Они настолько жесткие, что не меняется ширина колеи, схождение и развал на полной неровности, что способствует низкому износу шин.Основным недостатком является то, что масса балки включается в неподрессоренную массу транспортного средства, что приводит к низкому качеству езды. Прохождение поворотов также оставляет желать лучшего из-за нулевого угла развала.

3) ПОЛУНЕЗАВИСИМАЯ СИСТЕМА

Этот тип системы имеет характеристики как зависимой, так и независимой подвески. В полунезависимой подвеске колеса перемещаются относительно друг друга, как в независимой подвеске, но положение одного колеса оказывает некоторое влияние на другое колесо.Делается это с помощью закрутки деталей подвески. Пример полунезависимого —

и. Twist Beam
Подвеска с поворотной балкой, также известная как ось с торсионной балкой. В основном они основаны на C- или H-образных элементах. Поперечная балка H-образной формы удерживает вместе два продольных рычага и обеспечивает жесткость подвески при качении.
В основном используется в заднем колесе автомобилей. Это очень выгодно из-за невысокой стоимости и очень прочно. Это простой по конструкции и очень легкий вес.Но с другой стороны, угол развала ограничен, а жесткость крена тоже не очень проста. Характеристики пальцев ног могут быть неподходящими.

Подвеска на двойных поперечных рычагах и ваш автомобиль

Какие типы автомобилей используют подвеску на двойных поперечных рычагах?

Системы подвески с двойным поперечным рычагом распространены на высокопроизводительных автомобилях и спортивных седанах. Популярные автомобили с системой подвески на двойных поперечных рычагах включают: Alfa Romeo Giulia 952, Lancia Delta S4, Mercedes-Benz (большинство моделей), Toyota Tundra, MG Rover TF, Honda Accord и Aston Martin DB7.

Он также популярен на гоночных автомобилях с открытыми колесами, таких как Формула 1 или Индианаполис, где рычаги управления хорошо видны, поскольку они простираются от корпуса до колеса в сборе.

Используйте MOOG Part Finder, чтобы найти нужную деталь подвески для вашего типа автомобиля!

Найди мою часть

Каковы преимущества подвески на двойных поперечных рычагах?

Подвеска

на двойных поперечных рычагах предлагает водителям более плавное вождение, особенно на ухабистой дороге, поскольку она не влияет на углы установки колес, в отличие от систем с одним поперечным рычагом, таких как подвеска со стойками Макферсон.И, как мы уже видели, подвеска на двойных поперечных рычагах дает техническим специалистам возможность гибко настраивать такие параметры, как развал, поворот и схождение, в соответствии с требованиями трека или дороги.

Кроме того, поскольку амортизатор не выступает из верхней части ступицы колеса, этот тип подвески требует меньше вертикального пространства. Это означает, что вам не нужно увеличивать дорожный просвет, что отрицательно сказывается на управляемости за счет увеличения центра тяжести.

А какие недостатки у двухрычажной подвески?

Нельзя отрицать, что подвеска на двойных поперечных рычагах сложнее — и, следовательно, дороже — в разработке, производстве и обслуживании, чем другие типы подвески, включая подвеску со стойками Макферсон.Если одна из многих частей выходит из строя, вся система нуждается в обслуживании и ремонте, что обычно занимает больше времени, чем другие системы подвески.

Кроме того, большое количество деталей означает, что система подвески на двойных поперечных рычагах тяжелее и занимает больше места (по горизонтали), чем другие системы подвески.

Наконец, систему сложно адаптировать к переднеприводным автомобилям, поэтому она подходит не для всех марок и моделей автомобилей.

Итак, подходит ли подвеска на двойных поперечных рычагах для моей машины?

Возвращаясь к нашему короткому ответу, это зависит от марки и модели вашего автомобиля.Для некоторых автомобилей дополнительный комфорт и характеристики подвески на двойных поперечных рычагах компенсируют дополнительные сложности и затраты на установку и обслуживание. Однако для других автомобилей это либо невозможно, либо мало что значит для того, чтобы иметь смысл.

Подвеска

Погрузка

Хорошая управляемость на дороге зависит не только от системы рулевого управления автомобиля. Рулевое управление работает рука об руку с подвеской и шинами, обеспечивая плавность хода и надежное рулевое управление.Подвеска улучшает плавность хода и управляемость автомобиля. С первых дней автоспорта подвеска была средством управления шиной на трассе, и множество умных геометрических и научных данных может предсказать, как это должно быть сделано лучше всего.
Подвеска состоит из нескольких компонентов, которые работают вместе для достижения этих целей: рама, пружины и амортизатор (амортизатор).

Рама — это жесткая конструкция, которая выдерживает основной вес автомобиля. Эта часть автомобиля называется подрессоренной массой, потому что опирается на пружины.Эти пружины поглощают повышенную вертикальную скорость колес при движении по неровностям. Под неподрессоренной массой понимается вес автомобиля под рамой: колеса, шины, оси, рычаги подвески, тормоза и т. Д.

Жесткость пружин влияет на характеристики автомобиля. Если автомобиль имеет слабую амортизацию, он легко поглощает неровности дороги, обеспечивая очень плавную езду. Однако управляемость автомобиля не будет такой хорошей, поскольку кузов автомобиля будет склонен двигаться вперед, назад и из стороны в сторону.Плотно подрессоренные автомобили, предлагая ухабистую езду, маневрируют более эффективно. Производители автомобилей стремятся найти баланс между этими качествами.
Пружины легко поглощают энергию; однако они не так хорошо его рассеивают. Как только вы отпускаете сжатую пружину, она возвращается в обратном направлении и продолжает колебаться, пока вся энергия не рассеется. Если бы подвеска полностью опиралась на пружины, у вас была бы очень ухабистая и неконтролируемая поездка.
Чтобы учесть это, пружины обычно сочетаются с амортизаторами или амортизаторами.Эти устройства используют гидравлику для преобразования кинетической энергии (движения) в тепловую энергию (тепло). Таким образом, энергия, запасенная в пружине, быстро рассеивается, не вызывая ненужных движений в кузове автомобиля.
Типичный амортизатор — это, по сути, поршень внутри маслонаполненной трубки. Поршень прикреплен к кожуху, который, в свою очередь, прикреплен к пружине. В весенних ходах, он толкает поршень вверх или вниз, сжимая масло внутри трубки под давлением. Крошечное клапанным перфорации в трубе под давлением, чтобы масло медленно бежать в резервном цилиндр.Система спроектирована так, чтобы обеспечить достаточное сопротивление, чтобы поглотить всю энергию пружины, не слишком сильно двигаясь.

Сегодня во всех современных автомобилях используются независимые подвески, в которых каждое колесо может двигаться самостоятельно. Если и передние, и задние колеса используют независимую подвеску, то можно сказать, что автомобиль имеет четырехколесную независимую подвеску. Одна из наиболее распространенных конструкций передней подвески — стойки McPherson, названные в честь ее изобретателя Эрла С.Макферсон из General Motors. Эта конструкция была изобретена в 1947 году и используется до сих пор.

Другая распространенная конструкция передней подвески — это подвеска на двойных поперечных рычагах или на двойных А-образных рычагах. В этой конструкции к каждому колесу прикреплены две опоры в форме поперечного рычага (Y), соединяющие колесо в одной точке и раму в двух точках.
Каждая из этих базовых конструкций была модифицирована множеством различных способов для создания ряда вариантов подвески. Однако во всех этих конструкциях используются одни и те же основные принципы для обеспечения безопасной и комфортной езды.

С начала 1960-х годов до наших дней практически все серьезные гоночные автомобили использовали классическую подвеску на двойных поперечных рычагах или близкую к ней разновидность.

Этот тип подвески обладает такими преимуществами, как легкий вес, впечатляющая прочность и управляемость. Назначение подвески автомобиля F1 (и любого другого автомобиля) — удерживать все четыре колеса приклеенными к трассе, несмотря на аберрации на асфальте. Подвеска гоночного автомобиля также должна быть легкой, компактной и, в любом серьезном гоночном классе с открытыми колесами, иметь хорошую аэродинамику.Автомобили
F1 имеют практически одинаковую подвеску спереди и сзади, упаковка различается с каждой стороны, но основные компоненты одинаковы.

Вырез одного из рычагов подвески. Чтобы сделать его легче, рычаг полый, и через «трубку» конструкторы теперь могут пропустить различные вспомогательные провода управления и все необходимое вокруг тормозов и колес.

Автомобиль F1 имеет очень небольшой ход подвески по сравнению с дорожным автомобилем.Его цель не только в том, чтобы машина могла хорошо преодолевать неровности, но и в улучшении тяги и улучшении аэродинамических характеристик. Аэродинамика играет огромную роль в Формуле 1, и все внешние части подвески спроектированы специалистами по аэродинамике, поскольку выходящий из них воздушный след играет такую ​​важную роль в управлении воздушным потоком. Им приходится выдерживать огромные аэродинамические нагрузки, исходящие от кузова автомобиля, и удерживать шасси на правильной высоте по отношению к гусенице, чтобы получить последнюю часть прижимной силы. Из-за этих огромных нагрузок элементы изготавливаются из композитов из углеродного волокна.Если можно поддерживать постоянный дорожный просвет, аэродинамика автомобиля работает лучше. Вот почему команда Mercedes AMG F1 и команда Lotus F1 представили так называемую систему подвески FRIC (Front and Rear Inter-Connected), которая помогла Lotus E21 и Mercedes W04 достичь конкурентоспособных результатов в сезоне 2013 года.

Гонщик тормозит глубоко в повороте, и обычно в этих комбинированных условиях (торможение и рулевое управление) мы можем видеть самые высокие нагрузки. Добавьте неровности в уравнение, и мы увидим нагрузку, приближающуюся к 30 тонам.Подвески должны неоднократно выдерживать эти нагрузки без сбоев. Разработчик подвески может влиять на эти нагрузки таким образом, чтобы они распределялись по различным опорам поперечного рычага. К сожалению, геометрия, благоприятствующая аэродинамике, редко дает хорошую геометрию с точки зрения нагрузки. Итак, с точки зрения производительности, жесткость не менее важна. Нет смысла тратить месяцы и миллионы долларов на то, чтобы обеспечить идеальную геометрию, а затем изгиб какой-то части системы, чтобы получить идеальную геометрию далеко от желаемой.

Передняя подвеска состоит из двух треугольных опор (поперечных рычагов), которые крепятся к передним ступицам. Пружины и амортизаторы, а также аналог стабилизатора поперечной устойчивости расположены внутри носового конуса, прямо перед ногами водителя.

Задняя подвеска аналогична передней по конструкции. Основными отличиями являются отсутствие рулевого механизма, дополнительный приводной вал и больший вес, который должна нести задняя подвеска.Пружины и амортизаторы аналогичны передней подвеске, но они больше и складываются вдоль или внутри коробки передач.

Двойные поперечные рычаги регулируют положение колес, а стержень с внешнего конца поперечного рычага управляет коромыслом, который затем активирует различные элементы, контролирующие податливость подвески. Во-первых, пружины имеют форму торсионов, они похожи на выпрямленные винтовые пружины, и их сопротивление скручиванию обеспечивает пружинящую среду, поддерживающую массу автомобиля.Амортизаторы, по одному на каждое колесо, контролируют движение колеса при подъеме и опускании (неровности и опускании). Стабилизатор поперечной устойчивости контролирует величину переноса веса с одной стороны автомобиля на другую. Наконец, третья пружина, также известная как демпфер вертикальной качки, управляет движением по тангажу (одновременно удар или падение колеса). Это особенно важно для предотвращения прижимной нагрузки, прижимающей автомобиль к гусенице и опускающей автомобиль на землю на высокой скорости. Команды также могут установить инертер в этом положении, чтобы компенсировать неконтролируемый отскок шин, влияющий на шасси.

Геометрия подвески должна быть как можно более идеальной для эксплуатации шин. Прелесть подвески на двойных поперечных рычагах заключается в том, что благодаря тщательному проектированию точек поворота (точек, на которых вращаются рычаги подвески) и длины рычагов, развал колеса может поддерживаться близким к оптимальному, даже когда кузов катится в поворотах.

Не только это, но и центр крена — термин, обозначающий абстрактную точку, вокруг которой автомобиль катится на поворотах — можно удерживать неизменным, помогая гонке с автомобилем со стабильными характеристиками управляемости.Кроме того, есть способы дальнейшего улучшения характеристик управляемости за счет различных углов наклона осей поперечных рычагов. Например, схождение колес, угол развала и угол ролика могут изменяться в зависимости от крена кузова для улучшения ощущения рулевого управления, или можно заставить отклонение подвески вверх (ограниченное) действовать против переноса веса вперед при торможении, чтобы противодействовать провалу переднего конца. Это известно как анти-клев, и аналогичное расположение в обратном направлении, известное как анти-приседание, может быть применено сзади.

В последние годы элементы подвески были преобразованы в форму крыла.Однако, согласно правилам, им не разрешается создавать прижимную силу, и они просто имеют такую ​​форму, чтобы уменьшить сопротивление и сохранить направление потока для боковых опор относительно безмятежным. Рычаги подвески являются хорошим примером, поскольку они часто имеют форму крыла, хотя верхняя поверхность должна быть идентична нижней поверхности. Это сделано для уменьшения сопротивления рычагов подвески, когда автомобиль движется по воздуху на высокой скорости. На схеме A изображен рычаг подвески без обтекаемой формы, а нижний, B, рычаг подвески с аэродинамическим покрытием.Оба имеют примерно одинаковую площадь поперечного сечения, но сила сопротивления у B в десять раз меньше, чем у A.

Новинка сезона 2013 года — подвеска FRIC. FRIC означает переднюю и заднюю взаимосвязанную подвеску, которую, насколько я могу судить, используют Mercedes и Lotus. Основной принцип подвески FRIC заключается в том, чтобы удерживать автомобиль на постоянной высоте при торможении, ускорении и в поворотах. Поскольку Rake всегда был важен для настройки автомобилей, такие связанные системы все чаще исследуются командами.Чтобы узнать больше о FRIC, прочтите мою статью здесь.

Вернуться к началу страницы

Что делают стойки — Амортизаторы Monroe

Назначение подкосов

В середине 1970-х годов отечественные автопроизводители начали переход от производства больших заднеприводных автомобилей к производству более легких и экономичных переднеприводных автомобилей. Вместе с этим переходом в типичную систему подвески внесено много изменений.На протяжении десятилетий большинство легковых автомобилей оснащалось системами подвески с короткими / длинными рычагами, которые часто называют SLA.

Но с появлением переднеприводных автомобилей меньшего размера пространство под капотом стало делом премиум-класса, и в большинстве автомобилей с передним приводом просто не хватает места для системы подвески с короткими / длинными рычагами. В результате амортизационная стойка MacPherson теперь является стандартной подвеской для всех переднеприводных автомобилей и большинства автомобилей с задним приводом.

При сравнении типичной подвески SLA с подвеской стойки мы видим, что подвеска стойки выше, чем SLA, но не требует верхнего рычага управления, поворотного вала или втулок.Это уменьшение количества деталей позволяет получить из стойки амортизатора легкую и компактную систему подвески, которая идеально подходит для различных применений.

Работа стойки амортизатора

Стойки

выполняют две основные задачи. Во-первых, стойки выполняют функцию демпфирования ударов, как амортизаторы. Внутренне стойка похожа на амортизатор. Поршень прикреплен к концу штока поршня и работает против гидравлической жидкости для управления движением пружины и подвески. Как и в амортизаторах, клапан создает сопротивление перекачивающим силам, создаваемым движением подвески вверх и вниз.

Также, как и амортизаторы, стойка чувствительна к скорости, что означает, что она имеет клапаны, так что величина сопротивления может увеличиваться или уменьшаться в зависимости от того, насколько быстро движется подвеска.

Стойки

также выполняют вторую работу. В отличие от амортизаторов стойки обеспечивают структурную поддержку подвески автомобиля. В результате стойки влияют на комфорт при езде и управляемость, а также на управление автомобилем, торможение, рулевое управление, регулировку углов установки колес и износ других компонентов подвески, включая шины.

Модальный и динамический анализ транспортного средства с системой кинетической динамической подвески

Представлена ​​новая система кинетической динамической подвески (KDS) для совместного управления режимами крена и перекоса внедорожников. Предлагаемая система КДС состоит из двух гидроцилиндров, действующих на стабилизаторы поперечной устойчивости. Следовательно, стабилизаторы поперечной устойчивости не заменяются полностью гидравлической системой, но устанавливаются обе системы. В этой статье анализ вибрации с точки зрения собственных частот различных режимов движения в частотной области для внедорожника, оснащенного различными конфигурируемыми системами подвески, исследуется с использованием метода модального анализа.Динамические реакции автомобиля с различными конфигурируемыми системами подвески исследуются при различных дорожных возбуждениях и маневрах. Результаты модального и динамического анализа доказывают, что система KDS может уменьшить крен и шарнирные движения внедорожника без добавления дополнительной жесткости отскока и ухудшения комфорта езды. Кроме того, жесткость крена увеличивается, а жесткость основы снижается за счет системы KDS, которая может значительно улучшить управляемость и проходимость по бездорожью.

1. Введение

Система подвески транспортного средства всегда считалась важным компонентом для смягчения воздействия дорожных волнений на кузов транспортного средства и обеспечения таких свойств, как комфортное вождение, хорошее управление и безопасность транспортных средств [1–4 ]. Традиционные системы подвески часто используются производителями автомобилей из-за их экономической эффективности и надежности, но они также сталкиваются с противоречием между характеристиками управляемости и комфортом езды.Как хорошо известно, движение корпуса транспортного средства, вызываемое четырьмя колесами, можно разделить на четыре режима движения (режимы отскока, тангажа, крена и перекоса), и эти режимы играют ключевую роль в анализе характеристик транспортных средств [5–7] . В общем, характеристики управляемости должны иметь режимы жесткого тангажа и крена, но режимы мягкого отскока и перекоса полезны для комфорта езды [8, 9]. Следовательно, усовершенствованная система подвески должна обладать как функцией стабилизации поперечной устойчивости, так и курсовой устойчивости.

На сегодняшний день многие инженеры приложили немало усилий для улучшения свойств подвески автомобилей.Усовершенствованные подвески, включающие активные подвески и полуактивные подвески, применяемые в роскошных легковых автомобилях, были предложены для уравновешивания противоречия между комфортом езды и управляемостью. Однако производители часто сталкиваются с неудобствами, связанными с этими усовершенствованными подвесками, такими как высокая стоимость, неопределенная надежность, огромное энергопотребление и внутренняя сложность [10]. Поэтому, чтобы преодолеть недостатки вышеупомянутых обычных и усовершенствованных подвесок, в автомобильной промышленности внедряются новые системы пассивной подвески.Система взаимосвязанной подвески — одна из самых эффективных систем пассивной подвески, которая может устранить компромисс между устойчивостью автомобиля и ходовыми качествами. В отличие от обычных подвесок, взаимосвязанные подвески не только способны разъединять четыре режима подвески (отскок, наклон, крен и перекос), но также имеют преимущества в управлении жесткостью и демпфированием каждого режима подвески. Такой вид подвески достигается за счет использования взаимосвязей между отдельными колесными станциями и реализуется с помощью механических, гидравлических или гидропневматических средств [9, 11–13], где силы могут создаваться на других колесных станциях, когда одна колесная станция Транспортные средства имеют движение [5].В качестве типичного примера, пассивная подвеска с гидравлической связью (HIS) реализована за счет использования динамической взаимосвязи между гидравлическими контурами и неподрессоренными / подрессоренными массами транспортных средств. Кроме того, обычный амортизатор заменен гидроцилиндром одностороннего / двустороннего действия, который закреплен на каждой колесной станции. Камеры гидроцилиндров связаны между собой гидравлическими контурами, и эти элементы (демпферные клапаны, гидроаккумуляторы, трубопроводы, арматура и гибкие шланги) являются незаменимыми компонентами гидравлических контуров.Когда транспортные средства движутся по дороге, подрессоренные и неподрессоренные массы должны иметь относительное движение, которое заставляет текучую среду течь в контурах систем HIS. Из-за потока в аккумуляторы или из них объемы аккумуляторов сжимаются или расширяются, что приводит к изменениям давления в гидравлических контурах. А изменения давления в камерах цилиндров заставляют возвращающие силы прикладываться к стойкам подвески (подрессоренной и неподрессоренной массам). Системы HIS могут получить желаемые уровни жесткости и демпфирования, направляя поток в определенные демпферы и аккумуляторы, чтобы уменьшить движение в одном заданном режиме.

По сравнению с обычными подвесными системами, системам HIS пока уделяется лишь спорадическое внимание в литературе. В 1970-е годы исследования гидропластических и гидрогазовых систем были проведены Моултоном и Бестом [14]. Возможные механические / гидравлические соединения четырехколесного транспортного средства были концептуально представлены Ortiz, которые могли обеспечивать раздельное демпфирование и пружинение для режимов крена / перекоса или тангажа / отскока [15]. Заплетал концептуально предложил взаимосвязанную систему для разделения всех режимов движения автомобиля, которая аналогична системе Ортиса [16].Мейс представил теорию сетей и методологии системного синтеза для разработки теоретического исследования существующих пассивных систем HIS [17]. Кроме того, для построения математической модели этой взаимосвязанной подвески использовались матрицы механической проводимости, а оптимальные характеристики управляемости и плавности хода были достигнуты за счет регулировки жесткости деформации и уровней демпфирования в линейном режиме полного автомобиля. Смит и Уокер также применили этот подход к новой концепции подвески, которая могла бы разделить жесткость и демпфирование различных режимов [5].Из этих упомянутых исследований не только большинство предложений систем HIS были чисто концептуальными и теоретическими, но также не исследовалась динамика механизма взаимосвязи. Затем Бихейв провел параметрическое исследование влияния пневматических соединительных элементов с продольной плоскостью на ходовые качества транспортного средства [18]. Это исследование показало, что оптимальные параметры (коэффициент потерь потока, отношение объема пневматической рессоры к площади, масса транспортного средства и распределение массы) могут минимизировать влияние на передаваемость вибрации в режимах отскока и тангажа, вызванных воздействием дороги.По сравнению с уменьшением жесткости режима деформации для неподключенной системы, полностью развязанное демпфирование системы HIS может обеспечить лучшую производительность. Уайльд и др. Представили экспериментальное исследование кинетической четырехколесной HIS для улучшения управляемости. [19]. Результаты показали, что эта система может обеспечить более высокую жесткость при качении, чем традиционные системы подвески автомобиля. В последние годы взаимосвязанные гидропневматические подвески в плоскостях крена и тангажа были предложены Цао [7, 20, 21].Они исследовали динамические характеристики этой системы на уровне всего автомобиля, и результаты показали, что ходовые качества и управляемость могут быть улучшены путем независимой регулировки жесткости по тангажу и демпфирования, особенно в тяжелых транспортных средствах. Чжан и Смит разработали исследования динамики многотельных систем транспортных средств, оснащенных системами HIS [22–24]. Систематический метод был представлен для исследования механики HIS катящейся плоскости во временной и частотной областях, и результаты были подтверждены экспериментами.Ding et al. представили новую систему HIS для исследования динамики трехосных тяжелых грузовиков [25]. Теоретические результаты показали, что предлагаемая система HIS способна уменьшить шаг подрессоренной массы и одновременно поддерживать комфорт езды. В настоящее время многие исследователи уделяют больше внимания изучению преимуществ системы HIS.

С другой стороны, стабилизатор поперечной устойчивости представляет собой наиболее распространенное и простое устройство для соединения в современных системах подвески.Стабилизатор поперечной устойчивости обеспечивает более высокую жесткость в режимах движения по крену и деформации за счет механического соединения между левой и правой колесной парой, но более высокая жесткость шарнирного сочленения неблагоприятна для устойчивости к земле. Таким образом, этот антиоппозиционный механизм не может уравновесить противоречие между креном и деформацией транспортных средств. Кроме того, хотя более высокая жесткость пружины благоприятна для управляемости, она ухудшает комфорт езды. Следовательно, обычные системы подвески со стабилизаторами поперечной устойчивости неспособны разрешить противоречие между комфортом езды, управляемостью и устойчивостью к грунту.Полуактивные или активные системы подвески могут иметь возможность выполнять эти функции, но это будет реализовано за счет высокой стоимости и огромного энергопотребления. Учитывая вышеупомянутые проблемы для стабилизаторов поперечной устойчивости и преимущества, предоставляемые системой HIS, в этом исследовании предлагается новая система кинетической динамической подвески (KDS), которая представляет собой пассивную гидравлическую систему без потребления энергии, чтобы разрешить противоречие между различными требованиями к производительности. для внедорожников. Система KDS реализована через гидравлическую систему и определенный механизм.Примечательно, что система KDS состоит из двух гидроцилиндров, действующих на стабилизаторы поперечной устойчивости, причем стабилизаторы поперечной устойчивости соединены между собой через гидросистему. Таким образом, стабилизаторы поперечной устойчивости не заменяются полностью гидравлической системой, но обе системы устанавливаются для координации режимов движения отскока, крена и перекоса. Чтобы подтвердить эффективность предложенной системы KDS, в данной статье представлено исследование характеристик внедорожников, оснащенных системой KDS, как в частотной, так и во временной областях с точки зрения модального анализа системы и динамических откликов в различных условиях.Из численных результатов видно, что предлагаемая система KDS может обеспечить более высокую жесткость в режиме крена, чем обычный стабилизатор поперечной устойчивости, для улучшения управляемости и может снизить жесткость в режиме деформации для повышения характеристик удержания на земле по сравнению с традиционной системой подвески со стабилизаторами поперечной устойчивости. Кроме того, система KDS не добавляет дополнительной жесткости при отскоке и способна поддерживать комфорт езды.

Остальная часть документа организована следующим образом. В разделе 2 представлено описание системы автомобиля с KDS.Моделирование транспортного средства, оснащенного KDS, описано в разделе 3. Анализ характеристик системы KDS представлен в разделе 4. Раздел 5 представляет сравнительный анализ транспортных средств с традиционной системой подвески и предлагаемой системой KDS. Раздел 6 описывает обсуждения и будущую работу, а выводы сделаны в Разделе 7.

2. Описание системы автомобиля с KDS

Принципиальная схема двухосного автомобиля с системой KDS показана на рисунке 1 (а).Система автомобиля, оснащенная KDS, включает две подсистемы: обычную систему автомобиля и гидравлическую систему (система KDS). Система автомобиля состоит из колес в сборе, систем подвески (винтовые пружины) и шасси автомобиля. Кузов автомобиля опирается на четырехколесные агрегаты. Винтовые пружины служат для соединения шасси автомобиля с колесными парами. Кроме того, винтовые пружины также могут поддерживать шасси и смягчать воздействие дорожных волнений, обеспечивая комфорт при езде. Гидравлическая система, называемая системой KDS, включает в себя некоторые гидравлические элементы, включая два гидравлических привода, которые могут напрямую обеспечивать силы между корпусом транспортного средства и колесными узлами, и гидроаккумуляторы, которые могут контролировать давление в гидравлических контурах, трубопроводах, гидравлической арматуре и гибких шлангах.Система KDS вместе со стабилизаторами поперечной устойчивости и гидравлически взаимосвязанная система установлены на передней и задней частях автомобиля. Стабилизаторы поперечной устойчивости представляют собой простейшее соединение для уменьшения крена и закреплены на передней и задней осях автомобилей. На рисунке 1 (а) стабилизаторы поперечной устойчивости соединены между собой посредством узлов гидравлического привода двойного действия, которые отличаются от обычных стабилизаторов поперечной устойчивости. Каждый гидравлический привод имеет цилиндр и поршень, причем цилиндр разделен на верхнюю и нижнюю камеры.Цилиндр установлен на конце одной пары стабилизаторов поперечной устойчивости, а поршень — на конце другой пары стабилизаторов поперечной устойчивости. Камеры двух исполнительных механизмов соединены между собой гидравлическими контурами для обеспечения проточного сообщения между камерами [26]. Согласно вышеупомянутому описанию системы гидроцилиндры фактически устанавливаются между кузовом транспортного средства и колесными узлами через стабилизаторы поперечной устойчивости. Кроме того, через стабилизаторы поперечной устойчивости на них воздействуют действующие силы, создаваемые системой KDS.Таким образом, стабилизаторы поперечной устойчивости не заменяются полностью гидравлической системой, а работают вместе через гидравлическую систему.

В соответствии с рисунком 1 (а) система KDS является пассивной системой, не требующей внешних датчиков для обнаружения движения транспортного средства. Во время поворота крен может привести к увеличению разницы давлений между поршневыми узлами на одной стороне транспортного средства, и это может предотвратить перенос жидкости между соединенными жидкостными камерами и удерживать поршни цилиндра на месте.Таким образом, он может подавлять ход подвески и обеспечивать жесткость подвески, чтобы уменьшить крен автомобиля. Когда автомобиль движется по бездорожью, не все точки соприкосновения четырех колес с землей находятся в одной плоскости. Это приводит к сжатию подвески двух диагонально противоположных колес, но расширению двух других диагонально противоположных колес. Режим движения подвески, называемый движением основы, может минимизировать изменение разницы давлений между поршневыми узлами, чтобы обеспечить поток жидкости в подключенных гидравлических контурах и перемещать поршень цилиндра вверх и вниз.Это выгодно для увеличения хода подвески, а длинный ход подвески помогает колесам контактировать с землей. Как показано на Рисунке 1 (b), система KDS может обеспечить отличную производительность как для дорожных, так и для внедорожных транспортных средств. Однако современные автомобили с высоким центром тяжести обычно оснащены жесткими стабилизаторами поперечной устойчивости, чтобы предотвратить крен автомобиля. Выгодным последствием установки стабилизаторов поперечной устойчивости является то, что качество езды неудобно для пассажиров, поскольку два колеса оси функционально взаимосвязаны на определенном уровне, поэтому входы одного колеса не являются независимыми, когда одно колесо транспортных средств движется по неровностям или наклонным блокам. .

3. Моделирование транспортного средства с KDS

В этой статье в качестве транспортного средства рассматривается модель автомобиля с семью степенями свободы (семь степеней свободы), которая часто используется в литературе [27]. с обычной системой подвески (VCS). Полная модель автомобиля с семью степенями свободы и системой KDS, показанная на рисунке 2, определяется как транспортное средство с системой KDS (VKDS), где сосредоточенная подрессоренная масса равна, а неподрессоренные массы — и. Считается, что сосредоточенная подрессоренная масса модели транспортного средства имеет три степени свободы (движение отскока в вертикальном направлении, движение по тангажу и движение крена вокруг центра ЦТ () подрессоренной массы), и каждое колесо имеет одну степень свободы (движение отскока / в вертикальном направлении).Усилия стойки передней и задней подвески прикладываются на фиксированном расстоянии (и) от оси -оси и на фиксированном расстоянии (и) от оси -оси. Предполагается, что подвески имеют линейную жесткость пружины (/) и коэффициент демпфирования (/), а вертикальная жесткость (/) шины считается линейной. Чтобы получить линейные физические параметры для двухосного транспортного средства, Чжэн и др. [28] предложили новый метод идентификации физических параметров. Основываясь на предположении о линейности, они ввели метод переменных состояния (SVM) для определения модального параметра транспортного средства.Затем была разработана известная матрица масс для добавления к транспортному средству, чтобы сделать возможным определение матриц массы, демпфирования и жесткости транспортного средства. Цель этой процедуры — увеличить количество уравнений, чтобы количество уравнений было больше, чем одно из количества неизвестных параметров. Следовательно, физические параметры двухосного транспортного средства, такие как инерционные параметры, жесткость и демпфирование, могут быть рассчитаны с использованием метода наименьших квадратов. Согласно описанию системы в Разделе 2, единственная разница между системой транспортного средства, оснащенной KDS, и традиционной системой подвески состоит в том, что гидравлическая система устанавливается на обычном транспортном средстве через отсоединенные стабилизаторы поперечной устойчивости.Следовательно, физические параметры транспортного средства, оснащенного системой KDS, такие же, как и для транспортного средства с традиционной системой подвески, и приведены в разделе 5.

В соответствии со вторым законом Ньютона и диаграммами твердых тел в форме свободного тела уравнения движения для интегрированной механико-гидравлической системы полной модели автомобиля могут быть получены как где, и — матрицы массы, демпфирования и жесткости; — вектор смещения; — матрица ввода силы возбуждения дороги; описывает силы в стабилизаторах поперечной устойчивости за счет их углов кручения, где — матрица жесткости стабилизаторов поперечной устойчивости на кручение; — угол кручения стабилизаторов поперечной устойчивости.Стабилизатор поперечной устойчивости является ключевым компонентом для передачи усилий между колесами / шинами и шасси, возникающими из-за кручения. — силы четырех колес, создаваемые стабилизаторами поперечной устойчивости, и они выражаются в следующей форме: где — длина внешнего рычага переднего и заднего стабилизаторов поперечной устойчивости; — жесткость на кручение переднего и заднего стабилизаторов поперечной устойчивости; — углы передних и задних стабилизаторов поперечной устойчивости. Согласно третьему закону Ньютона, — вектор, передаваемый стабилизатором поперечной устойчивости на кузов автомобиля; — матрица коэффициентов.Они определяются как следующая форма:

3.1. Модель стабилизаторов поперечной устойчивости

Стабилизаторы поперечной устойчивости соединяют левое и правое колеса, которые обычно используются в системе подвески для увеличения жесткости по крену и уменьшения крена транспортного средства. В связи с тем, что стабилизаторы поперечной устойчивости работают только при крене транспортных средств, уравнения движения моделей переднего и заднего стабилизаторов поперечной устойчивости описываются в следующей форме, основанной на втором законе Ньютона: где и — матрицы инерции и жесткости стабилизатор поперечной устойчивости соответственно; описывает матрицу сил стабилизатора поперечной устойчивости, создаваемую системой подвески.Матрица сил стабилизатора поперечной устойчивости из-за давления в камерах цилиндра записывается как, где матрица площадей и вектор давления, относящиеся к соответствующим камерам цилиндра, определяются как и, а матрица коэффициентов определяется как следующая форма: где — длина внутреннего рычага стабилизаторов поперечной устойчивости, действующих на гидроприводы. Комбинируя (1) и (4), уравнения движения для полностью интегрированной системы транспортное средство-KDS могут быть заданы следующим образом:

Вектор состояния интегрированной системы определяется как.Кроме того, исходные матрицы массы, демпфирования и жесткости из (1) модифицированы в, и путем добавления эффектов, относящихся к стабилизаторам поперечной устойчивости, и описывают эффект нелинейной связи между механической и гидравлической подсистемами.

3.2. Модель механической жидкостной системы

На рис. 3 показаны гидроцилиндры двустороннего действия, закрепленные на стабилизаторах поперечной устойчивости в новой системе автомобиля, оснащенной KDS. Как показано на рисунке 3, поршень разделяет цилиндр на верхнюю и нижнюю камеры, образуя границу внутри механической жидкостной системы.Относительная скорость между концами штока поршня приводит к пограничному потоку жидкости в направлении / от гидравлических линий. Таким образом, объем и давление в верхней и нижней камерах изменяются соответственно. Основываясь на хорошо известном соотношении сжимаемости текучей среды, сжимаемость текучей среды в верхней и нижней камерах описывается следующим образом: где — объемный модуль упругости камеры цилиндра; и обозначают выход и приток верхней и нижней камер переднего и заднего гидроцилиндров соответственно; и являются исходными объемами верхней и нижней камер.и являются поперечными потоками утечки из-за разницы давлений в каждом поршне и задаются коэффициентами утечки, и. Они определены в следующих формах:

Предположим небольшое креновое движение транспортного средства и относительную скорость поршневых штоков переднего и заднего цилиндров и даются как

При применении (9) и (10) согласно (8) вектор потока можно записать в следующем виде: где — постоянная матрица линейного преобразования; — матрица сопротивления потоку утечки; представляет собой изменяющуюся во времени матрицу условий объема цилиндра и модуля объемной упругости.

Для исследования свойств движения системы, связанной механической жидкостью, в (6) используется уравнение гидравлической системы, описывающее взаимосвязь между потоком и давлением. Метод гидравлического импеданса предлагается для моделирования в частотной области из-за его вычислительных преимуществ в этой статье. Более того, этот метод был использован для изучения модальных характеристик трехосных грузовиков с HIS Дингом и др. [25]. Уравнение жидкостной системы задается следующим образом: где — матрица импеданса элементов жидкостной системы.Кроме того, на основе (12) преобразование Лапласа (11) с нулевыми начальными условиями записывается как

Уравнение (6) описывает движение интегрированной механико-гидравлической системы. Согласно преобразованию Лапласа (13), (6) можно переписать как

В этом разделе определяется как вектор состояния связанной системы. Согласно методу пространства состояний, уравнение движения может быть получено путем комбинирования (13) с (14): где — преобразование Лапласа вектора состояния и — преобразование Лапласа вектора приложенных неподвесных сил; — матрица характеристик системы; — входная матрица возмущений дороги.Они описаны в следующей форме:

Уравнение (15) представляет собой общее уравнение движения для полностью интегрированной системы в частотной области. Чтобы изучить модальные характеристики, в этой статье необходимо получить решения вышеупомянутых уравнений с помощью численного итерационного подхода. Прежде чем решать уравнения связанной системы, можно увидеть, что расчет характеристической матрицы системы — непростая задача из-за матрицы импеданса. Матрица импеданса зависит от точного расположения гидравлически связанной системы, которая включает в себя контуры жидкости и отдельные компоненты.Подробности определения матрицы импеданса приведены в литературе [22].

3.3. Динамические уравнения механической жидкостной системы

В этом разделе в основном описывается динамическая модель, которая включает в себя представление в пространстве состояний интегрированной системы с полным вагоном для анализа переходных процессов. Подробности вывода динамических уравнений многотельной системы и гидравлических цепей сцепленного транспортного средства с помощью метода пространства состояний для анализа переходных процессов можно найти в литературе [23, 29].Согласно описанию связанной системы в вышеупомянутых разделах, вектор состояния, который описывает движение подрессоренной и неподрессоренной модели с сосредоточенными массами, определяется в следующей форме: Вектор состояния, который описывает динамические состояния гидравлической подсистемы, задается следующим образом: в следующей форме: где, опишите давление в двух гидроаккумуляторах. Кроме того, определяется как вектор состояния связанной механико-жидкостной системы путем интегрирования двух векторов состояния и вместе.

На основе подхода диаграмм свободного тела и второго закона Ньютона уравнение пространства состояний системы с полным вагоном выводится в следующей форме: Таким образом, (19) может быть записано в следующей форме:

Согласно В упомянутом выше исследовании сопряженной системы отмечается, что внешние силы, и включают элементы взаимодействия между механической и гидравлической системами. Они могут быть описаны как где,,, и являются матрицами линейных коэффициентов, относящимися к движениям механической системы и динамике контуров жидкости подвески; и — матрицы линейных коэффициентов гидравлических контуров; описывает нелинейное воздействие на жидкую систему.

Для изучения динамического поведения транспортного средства, оснащенного системой KDS, динамическое состояние многотельной системы и жидкостной системы может быть определено одновременно с использованием первых 22 уравнений многотельной системы и последних 10 уравнений многотельной системы. жидкостная система. Кроме того, для получения решений дифференциального уравнения (19) используется метод численного интегрирования Рунге – Кутты четвертого порядка.

4. Анализ характеристик системы KDS

Гидравлическая схема системы KDS, включая два идентичных контура жидкости, показана на Рисунке 4.Два идентичных поршневых цилиндрических привода двустороннего действия, которые закреплены на передней и задней стабилизаторах поперечной устойчивости, кинетически связаны друг с другом через два гидравлических трубопровода, гидроаккумуляторы и гидравлические фитинги. Во время поворота автомобиля крен может привести к длительному смещению подвесок B и D и короткому смещению подвесок A и C. Из-за перемещений четырех подвесок гидравлическое масло в контуре B перетекает в аккумулятор B, а гидравлическое масло масло в контуре А вытекает из аккумулятора А.Газ аккумулятора B сжимается, а газ аккумулятора A выпускается, что может привести к повышению давления в гидравлическом контуре B и падению давления в гидравлическом контуре A. Создаваемая гидравлическая сила, передаваемая через стабилизаторы поперечной устойчивости, препятствует крену кузова автомобиля. Восстанавливающие моменты качения системы KDS () и традиционной системы подвески () могут быть выражены следующим образом: где — восстанавливающий момент качения, развиваемый за счет возвращающих сил пружин; — восстанавливающий момент качения обычных стабилизаторов поперечной устойчивости; — восстанавливающий момент крена, развиваемый за счет возвращающей гидравлической силы, и записывается как где — передаточное число рычагов, относящееся к отсоединенным стабилизаторам поперечной устойчивости.Из-за нелинейного изменения давления масла для двух гидравлических контуров, может быть значительно больше, чем. Таким образом, поперечная жесткость системы KDS выше, чем у традиционной системы подвески, и система KDS может улучшить маневренность.

Когда автомобиль движется по бездорожью, не все четыре колеса, соприкасающиеся с землей, находятся в одной плоскости. Как показано на фиг. 4, подвески A и D двух диагонально противоположных колес сжаты, а подвески B и C двух других диагонально противоположных колес растянуты.Для системы KDS гидравлическое масло в верхней камере переднего привода течет в верхнюю камеру заднего привода через контур A, и масло не поступает в / из аккумулятора A. Кроме того, гидравлическое масло в нижней камере задний привод протекает в заднюю камеру переднего привода через контур B, и масло не поступает в / из гидроаккумулятора B. Следовательно, давление масла в двух гидравлических контурах A и B не может быть изменено. При движении основы крутящие моменты кузова транспортного средства системы KDS () и традиционной системы подвески () могут быть выражены как где — крутящий момент кузова транспортного средства, возникающий из-за восстанавливающих сил пружин; — восстанавливающий момент крена кузова за счет штатных стабилизаторов поперечной устойчивости; — крутящий момент кузова транспортного средства из-за восстанавливающей гидравлической силы и записывается как где — гидравлические силы, действующие на кузов транспортного средства через отключенные стабилизаторы поперечной устойчивости.Их можно выразить как

Из-за неизменности давлений масла крутящий момент из-за восстанавливающей гидравлической силы очень мал. Но крутящий момент обычно больше из-за ограничения обычных стабилизаторов поперечной устойчивости в движении основы. Таким образом, система KDS может обеспечивать меньший крутящий момент, чем обычная система подвески. При движении основы меньший крутящий момент полезен для кузова транспортного средства, но больший крутящий момент может повредить кузов транспортного средства.Из-за отсутствия масла в гидравлических контурах движения подвески при движении основы не могут быть ограничены. Таким образом, система KDS может улучшать характеристики удержания на земле и сохранять баланс положения тела при движении основы.

5. Численный анализ

В этом разделе представлен сравнительный анализ автомобилей с традиционной системой подвески и предлагаемой системой KDS. Сравнение проводится как по модальной характеристике, так и по динамическому отклику.Физические параметры модели транспортного средства с семью степенями свободы, которые могут быть идентифицированы с помощью метода идентификации физических параметров [28], показаны в параметрах. В разделе «Параметры» также перечислены гидравлические параметры системы KDS на основе литературы [23]. Решения уравнений движения получаются в соответствии с параметрами транспортного средства и соответствующим численным методом.

5.1. Модальный анализ системы механическая жидкость

Согласно разделу 3 очевидно, что частотно-зависимый коэффициент Â ( с ) является матрицей модальных характеристик системы, и эта матрица изменяется с входной частотой с .Согласно определению собственного значения, решения уравнения являются собственными значениями. Поскольку точные собственные значения трудно получить численно, приближенные корни приемлемы, если функция приближается к минимальному значению в районе s . На основе этой теории функция библиотеки оптимизации Matlab fminsearh используется для определения реальных собственных значений из локальных минимальных значений.

Трехмерный график функции относительно действительной и мнимой частей ясно показывает, что модуль определителя достигает минимального значения на собственной частоте.Значение логарифма на рисунке 5 используется для оценки численных решений в заданном диапазоне частот. Видно, что числовое значение вертикальной оси теоретически может иметь бесконечно малое значение, но это зависит от изменений параметров и точности компьютера.

Согласно численному решению модальных уравнений в разделе 3.2, идентифицированные собственные значения и собственные векторы, собственные частоты и формы свободных колебаний показаны в таблице 1.Результаты в таблице 1 показывают, что первые три формы колебаний включают в себя отскок, крен и тангаж подрессоренной массы, а следующие четыре формы колебаний связаны с скачкообразными движениями колес для VKDS и VCS. По сравнению с VCS, система KDS может эффективно увеличивать частоту колебаний подрессоренной массы в режиме крена (2-й режим) (с 1,528 Гц до 1,689 Гц) и поддерживать частоты в режимах отскока и тангажа (1-й и 3-й режимы) подрессоренной части. массовая вибрация (от 1,493 и 1,842 Гц до 1.492 и 1.840 Гц). Кроме того, он может уменьшить собственные частоты перекосов перекоса и оппозиции между левым и правым колесами (с 10,552 и 10,110 Гц до 9,040 и 9,930 Гц) и удерживать собственные частоты оппозиционных и синхронных скачков между передними и задними колесами (от От 9,837 и 10,211 Гц до 9,840 и 10,210 Гц). Система KDS может одновременно увеличивать коэффициенты демпфирования, соответствующие режимам валков и деформации интегрированной системы.

9018 VCS 9018 9018 формы, система KDS способна обеспечить более высокую жесткость режима крена для улучшения характеристик перемещения, а также обеспечивает более мягкую жесткость режима деформации для улучшения характеристик удержания на земле.Более того, система KDS не изменяет жесткость режимов отскока и тангажа и, следовательно, гарантирует комфорт езды. 5.2. Динамический отклик В этом разделе представлен отклик во временной области полной модели автомобиля, чтобы подтвердить преимущества системы KDS для внедорожника в условиях бокового ускорения и дорожных воздействий. В следующих реальных сценариях вождения сравниваются движения крена / деформации и отскока VKDS и VCS для исследования характеристик транспортных средств. 5.2.1. Движение по крену Хорошо известно, что движение по крену важно для управляемости, а слишком сильное движение по крену может вывести транспортное средство из-под контроля. Управляемость определяется как процент доступного трения или максимально достижимого бокового ускорения согласно Харти [30]. Когда центробежная сила, которую испытывает транспортное средство во время поворота, превышает имеющуюся силу трения, может возникать скольжение или рыскание транспортного средства. В этом разделе исследуются хорошо известные слаломные испытания и маневры с рыболовным крючком VKDS и VCS.Эквивалентные моменты качения кузова автомобиля, вызванные этими двумя испытаниями, применяются к полной модели автомобиля. На рисунках 6 (a) и 6 (b) показаны эти два эквивалентных входных поперечного ускорения как функция времени. На рисунках 7 (a), 7 (b), 8 (a) и 8 (b) сравниваются углы крена подрессоренной массы и скоростные характеристики моделей транспортных средств с двумя конфигурациями подвески (VKDS и VCS) при моделировании слалома. испытание и маневр рыболовного крючка показаны на рисунках 6 (a) и 6 (b). В этих испытаниях для описания характеристик управляемости используются как угол крена подрессоренной массы, так и скорость.Расчетная жесткость стабилизатора поперечной устойчивости определяется как минимальное целевое значение, чтобы жесткость стабилизатора поперечной устойчивости системы KDS была не меньше значения стабилизатора поперечной устойчивости. Из рисунков 7 (a), 7 (b), 8 (a) и 8 (b) ясно видно, что VKDS испытывает значительно меньшие угол крена и скорость. Согласно формуле (- частота колебаний качения, — жесткость в режиме качения и — инерция момента качения подрессоренной массы), более высокая жесткость VKDS в режиме качения также подтверждается относительно более высокой частотой колебаний в режиме качения. по сравнению с VCS (от 1.528 Гц — 1,689 Гц) в таблице 1. Кроме того, результаты показывают, что характеристики скорости качения VKDS затухают быстрее, чем VCS, что объясняется улучшенными характеристиками демпфирования в режиме качения системы KDS и более высоким демпфированием в режиме качения. обладает способностью в короткие сроки обеспечивать баланс положения тела. На рисунках 9 (a) и 9 (b) показано сравнение характеристик угла крена подрессоренной массы VKDS при различных давлениях масла (20 бар, 30 бар и 40 бар) в этом наборе моделирования.Результаты показывают, что угол крена подрессоренной массы VKDS с давлением масла 40 бар меньше, чем значение стабилизатора поперечной устойчивости, но угол крена в условиях давления масла 20 бар почти идентичен значению стабилизатора поперечной устойчивости. . По сравнению со стабилизаторами поперечной устойчивости пассивная система KDS может автоматически генерировать потоки текучей массы в / из приводов, так что давления масла в верхней и нижней камерах гидравлических приводов быстро меняются для создания сил реакции для управления относительным смещением валков между приводами. Подрессоренная масса и неподрессоренные массы.Видно, что более высокое давление масла может обеспечить более высокую жесткость при качении и предотвратить перекат внедорожников. 5.2.2. Warp Motion Для внедорожников режим жесткой деформации вреден для управляемости и конструкции шасси. Когда внедорожники движутся по пересеченной дороге, четыре колеса транспортного средства не все находятся в одной плоскости, как показано на рисунке 10. Режим жесткой деформации может ухудшить неравномерное распределение веса четырех колес и ограничить относительное движение колес. , что может привести к подъему колеса на неровной дороге.Подъем ведущих колес и рулевых колес отрицательно сказывается на крутящем моменте переднего хода, рулевом управлении и управляемости. Кроме того, слишком большой крутящий момент может повредить шасси из-за пары моментов качения. Направления этой пары моментов качения противоположны друг другу, что приводит к скручиванию шасси автомобиля по оси — . Таким образом, это движение четырех колес определяется как режим деформации. Стабилизаторы поперечной устойчивости обычно применяются для соединения колес передних и задних осей внедорожников с целью повышения жесткости по крену, но они могут привести к возникновению режима жесткой деформации.По сравнению со стабилизаторами поперечной устойчивости система KDS соединяет передние и задние колеса между собой и не может обеспечить дополнительную жесткость в режиме перекоса. Когда входы левых колес противоположны правым колесам, стабилизаторы поперечной устойчивости могут создавать силы стабилизации поперечной устойчивости, действующие на кузов транспортного средства, чтобы предотвратить крен. Когда входы двух диагонально противоположных колес находятся напротив двух других диагонально противоположных колес, как показано на рисунке 10, они могут поворачивать шасси транспортного средства по оси. Режим деформации возникает из-за неровностей грунта и может влиять на характеристики управляемости на низких частотах, и это возбуждение дороги определяется следующим уравнением: где m и Гц. На рисунках 11 (a) и 11 (b) показано сравнение прогибов передней левой и задней правой подвески моделей транспортных средств с двумя конфигурациями подвески (VKDS и VCS) при возбуждении режима деформации. Внедорожники обычно оснащаются передними и задними стабилизаторами поперечной устойчивости, а передний стабилизатор поперечной устойчивости обычно способствует большей жесткости автомобиля по крену. Результаты показывают, что прогиб передней левой подвески VCS меньше, чем VKDS, из-за установки обычного переднего стабилизатора поперечной устойчивости.Когда возбуждение от дороги применяется к передним колесам, передний стабилизатор поперечной устойчивости может толкать весь кузов автомобиля, вращающийся из-за большой жесткости автомобиля по крену, вызванной передним стабилизатором поперечной устойчивости. Движение кузова автомобиля противодействует движению задних колес, что может увеличить прогиб подвески заднего правого колеса VCS. В этом случае прогиб подвески заднего правого колеса VKDS меньше, чем VCS, из-за отсутствия масла в гидравлических контурах. Результаты также показывают, что крутящий момент кузова транспортного средства для VCS больше, чем для VKDS в режиме деформации.Таким образом, это означает, что обычные стабилизаторы поперечной устойчивости сильно нагружают автомобиль на два диагонально противоположных колеса, где винтовые пружины уже сжаты, но два других диагонально противоположных колеса имеют тенденцию подниматься, чтобы еще больше уменьшить нормальные силы. Таким образом, обычные стабилизаторы поперечной устойчивости могут ухудшить курсовую устойчивость транспортного средства при движении по перекосу. На рисунках 12 (a) и 12 (b) показано сравнение углов крена подрессоренной массы и скоростных характеристик VKDS и VCS.Движение в режиме крена кузова автомобиля также возбуждается при возбуждении деформации из-за разницы жесткости передней и задней подвески. Результаты показывают, что угол и скорость крена кузова заметно ниже для автомобиля, оснащенного системой KDS, которая разделяет режимы крена и деформации и не оказывает отрицательного влияния на режим деформации. Из таблицы 1 видно, что собственная частота 9,040 Гц VKDS меньше 10,552 Гц VCS в режиме деформации. Это означает, что жесткость основы VKDS ниже, чем VCS.Эти результаты во временной и частотной области могут подтвердить производительность системы KDS. Для дальнейшего тестирования производительности системы используется типичный профиль неровной дороги для имитации входных сигналов деформации. Смещение грунта для изолированной неровности на гладкой дорожной поверхности может быть выражено как где — высота и длина неровности, а также скорость движения транспортного средства. В этой статье мы выбираем м, м и км / ч. Входные сигналы дороги на передние и задние колеса имеют одинаковую пиковую амплитуду с задержкой по времени, показанной на Рисунке 13 . В этом случае вводы передних и задних колес с временной задержкой применяются для возбуждения движения основы. На рисунке 14 показано сравнение динамических сил в шинах для четырех колес (fl, fr, rl и rr) VKDS и VCS. Динамическая сила в шине пропорциональна прогибу шины и рассчитывается как жесткость шины. Из рисунка 14 видно, что система KDS создает меньшую динамическую силу шины, чем обычная система подвески. Как упоминалось в разделе 4, система KDS не может ограничить движение подвески в режиме перекоса, что способствует контакту колес с землей, но обычный стабилизатор поперечной устойчивости может ограничивать движение подвески из-за связи между левое и правое колесо.Это приводит к небольшому колебанию динамической силы шины для VKDS. Следовательно, система KDS может улучшить характеристики удержания на земле. 5.2.3. Bounce Motion VKDS и VCS оцениваются для относительного анализа динамики движения при случайных дорожных условиях и различных скоростях транспортного средства. Чтобы разумно оценить комфорт езды транспортного средства, в этом наборе моделирования применяются спектры дорожного покрытия, которые в основном состоят из четырех случайных дорог (гладкие, средне-гладкие, средне-неровные и неровные).Характеристики спектральной плотности мощности (PSD) вертикального смещения трех профилей дороги при поступательной скорости 90 км / ч показаны на рисунках 15 (a), 15 (b), 15 (c) и 15 (d), которые определяются как входные данные четырех колес для динамического анализа. На основе характеристик смещения PSD четырех колес, показанных на рисунке 15, эти четыре колеса описываются как переднее левое колесо (fl), переднее правое колесо (fr), заднее левое колесо (rl) и заднее правое колесо ( rl). Подобные характеристики PSD смещения трех дорог можно найти в литературе [31]. Кроме того, среднеквадратичное значение вертикального ускорения кузова транспортного средства используется для количественной оценки комфорта езды. Частотно-взвешенные среднеквадратичные уровни ускорения интерфейса сиденья человека определяются как оценка человеческого восприятия комфорта езды в соответствии с ISO-2631-1 [32], но невзвешенная среднеквадратичная реакция на вертикальное ускорение подрессоренной массы также может оценить транспортное средство езда вибрация в значительной мере. Рисунки 16 (a), 16 (b), 16 (c) и 16 (d) иллюстрируют сравнение RMS вертикального ускорения подрессоренной массы с VKDS и VCS при различных скоростях транспортного средства (50, 60, 70, 80 и 90 км / ч).Результаты показывают, что VKDS и VCS испытывают сопоставимое среднеквадратичное вертикальное ускорение подрессоренной массы под большинством дорожных покрытий и с разными скоростями транспортных средств. Сравнимые характеристики вертикальной езды VKDS и VCS также подтверждаются по аналогичной частоте колебаний режима отскока по сравнению с VCS (от 1,492 Гц до 1,493 Гц) в таблице 1. Результаты показывают, что система KDS не обеспечивает дополнительной жесткости. режима отскока и не оказывает негативного влияния на комфорт движения автомобиля. 6. Обсуждения и дальнейшая работа Исследование, приведенное в этой статье, в основном сосредоточено на анализе производительности недавно предложенной системы KDS. Согласно описанию системы, система KDS устанавливается на обычный автомобиль через отключенные стабилизаторы поперечной устойчивости, поэтому основные физические параметры VCS и VKDS совпадают. Из-за сходства характеристики системы подвески и шины в сборе определены как линейные для упрощения анализа системы KDS.Кроме того, линейная модель подвески может быть применима в некоторых приложениях с малой и средней амплитудой [24]. В общих условиях многие легковые автомобили могут не иметь большего угла крена кузова и большего смещения подвески при движении по крену. При движении по основанию автомобиль движется по неровной дороге с меньшей скоростью и меньшей частотой срабатывания. Хотя колесо и шина в сборе играют важную роль в ослаблении высокочастотных вибраций, можно предположить, что динамические характеристики колес являются линейными при низкочастотных колебаниях, чтобы проанализировать вертикальную динамическую силу шины.Кроме того, в этой статье частотно-зависимые факторы в механической системе, такие как демпфирование шины, не учитываются в модели, не усложняя решение. Хроват предполагает, что эта полная модель транспортного средства обычно предсказывает реакцию на ускорение примерно до 10 или 12 Гц на неровной дороге, с повышенной точностью [33]. Метод гидравлического сопротивления может быть применим для любой мыслимой аналитической модели транспортного средства в приложениях с малой амплитудой, в которых нелинейностями в гидравлической системе можно пренебречь [25].Учитывая вышеупомянутые причины, линейная модель транспортного средства также вводится для анализа модальных характеристик VCS и VKDS. Тем не менее, можно видеть, что наиболее очевидным ограничением принятого метода анализа является его линейность в данной статье. При практическом применении мы часто сталкиваемся с множеством нелинейностей в гидравлической системе подвески и сборке шин, таких как обычные характеристики амортизаторов, нелинейности в гидравлической системе и нелинейные характеристики колес.Следовательно, в будущих работах необходимо рассмотреть возможность распространения предложенной методологии на полную нелинейную модель транспортного средства. Это расширение было бы более применимо в концептуальном плане и было бы необходимо для регистрации динамического отклика между всеми режимами жесткого тела транспортного средства. Между тем будет проведен эксперимент, подтверждающий преимущество системы KDS. Михлин использовал метод нелинейных нормальных мод (ННМ) для получения свойства отскока модели транспортного средства с семью степенями свободы с передними и задними пружинами нелинейной упругой характеристики [34].Таким образом, нелинейные нормальные режимы будут применяться для анализа модальных свойств нелинейной модели транспортного средства в будущих работах, которые могут предложить надежный теоретический и математический инструмент для интерпретации широкого класса нелинейных модальных явлений. Другое ограничение заключается в том, что в этой статье не было детально исследовано движение высоты тона. Можно видеть, что адаптивная стратегия управления вибрацией была предложена для нелинейных неопределенных систем подвески для стабилизации как отскока, так и тангажа автомобиля в литературе [35, 36].Основываясь на этих теориях, стратегия активного управления будет рассматриваться в качестве будущих работ, направленных на повышение комфорта езды и управление движением по тангажу пассивного VKDS. 7. Выводы В этой статье предлагается новая система KDS для улучшения характеристик движения транспортного средства по крену и деформации без ущерба для комфорта езды. На основе мультидисциплинарного подхода разработана гидромеханическая сопряженная модель автомобиля с системой KDS. Представлены характеристики транспортного средства, оснащенного KDS, относительно отскока, крена и перекоса транспортного средства в частотной и временной областях.Собственные частоты и модальные формы системы были получены в частотной области, а динамические отклики на отскок, крен и деформацию были проанализированы при различных дорожных возбуждениях во временной области. Чтобы проиллюстрировать потенциальные преимущества предлагаемой подвески, в этом исследовании был проведен сравнительный анализ автомобилей, оснащенных обычной подвеской и предлагаемой системой KDS. Из сравнения результаты показали, что (1) предлагаемая система KDS может разделять режимы валков и деформации, (2) система KDS может обеспечивать более высокую жесткость при валке для повышения производительности погрузочно-разгрузочных работ, (3) система KDS может снизить жесткость деформации до улучшают характеристики удержания колес на земле, и (4) система KDS вряд ли может обеспечить дополнительную жесткость для режимов отскока и тангажа, так что VKDS имеет такой же комфорт езды, как и VCS. Параметры (i) Физические параметры модели транспортного средства с семью степенями свободы Форма режима 1-й 2-й 3-й 4-й 5 6-й 5-й 6-й (Гц) 1.493 1.528 1.842 9.837 10.110 10.211 9018 9018 2 1.492 1,689 1,840 9,040 9,840 9,930 9018 : Подрессоренная масса транспортного средства, 1558 кг : Шаг инерции момента инерции подрессоренной массы, 2381 кг · м 2 : Инерция момента качения подрессоренной массы, 600 кг · м 2 : Расстояние от подрессоренной массы CG до передней оси, 1,25 м Расстояние от подрессоренной массы CG до задней оси, 1.53 м : Половина передней оси, 0,6 м : Половина задней оси, 0,5 м : Передние неподрессоренные массы, 96,4 кг : Задние неподрессоренные массы, 105,6 кг : Жесткость пружины передней подвески, 36,6 Н / мм : Жесткость пружины задней подвески, 42,7 Н / мм : Коэффициент демпфирования передней подвески, 3000 Нм / с : Коэффициент демпфирования задней подвески, 2700 Нм / с : Вертикальная жесткость шин, 381 Н / мм : Жесткость переднего стабилизатора поперечной устойчивости, 45 Н / мм : Жесткость заднего стабилизатора поперечной устойчивости, 8 Н / мм. (ii) Гидравлические параметры : Плотность гидравлической жидкости, 870 кг / м 3 : Объемный модуль, 1400 МПа Объем накопителя , 0,65 л : Давление предварительной зарядки аккумулятора, 20 бар : Диаметр поршня цилиндра, 0,05 м : Диаметр штока поршня цилиндра, 0.03 м : Среднее давление в системе, 40 бар. Конкурирующие интересы Авторы заявляют об отсутствии конкурирующих интересов относительно публикации этой статьи. Благодарности Эта работа была поддержана Национальным фондом естественных наук Китая (грант № 51175157) и проектом Государственной ключевой лаборатории перспективного проектирования и производства кузовов транспортных средств (грант № 71575005). Авторы выражают благодарность профессору Хайпин Ду за помощь в окончательном языковом редактировании этой статьи. Современные системы подвески для автомобильной техники и методы их испытаний 2. Подвесные системы Роль пружинных компонентов в обычных подвесках выполняют в основном винтовые пружины (реже торсионы и листовые рессоры) [1]. Этот элемент имеет постоянные пружинные характеристики. Независимый вид подвески — стойки McPherson показан на рис. 1. Рис. 1. Обычная независимая подвеска — стойки МакФерсон Чтобы соответствовать все более строгим требованиям, современные автомобильные системы подвески фактически превратились в очень сложные мехатронные блоки, которые позволяют изменять параметры систем виброизоляции.Исполнительные элементы позволяют регулировать параметры, связанные, например, с жесткостью в определенном диапазоне значений. Примером такого решения является дополнительная зона гидроактивной системы подвески, которая может быть соединена или отсоединена с гидравлической подвеской данной оси транспортного средства. Однако наиболее типичное решение связано с изменением параметров демпфирования. Можно наблюдать непрерывную эволюцию полуактивных, активных и адаптивных систем подвески (рис. 2). В отличие от пассивных систем подвески, все вышеперечисленные типы позволяют адаптировать параметры подвески к индивидуальным дорожным условиям и стилям вождения.Системы управления подвеской регулируют характеристики упругих и демпфирующих компонентов в соответствии с заданными критериями, такими как, например, комфортный или спортивный режим вождения. Рис. 2. Автомобильные подвесные системы [10] а) Пассивный б) Полуактивный c) Действует Применение различных конструктивных решений подвески влияет на многие важные параметры, одним из которых является частота свободных колебаний системы.Для системы с классической пассивной механической подвеской (пружиной) частота свободных колебаний системы снижается с увеличением нагрузки. В системах пневматической подвески (пружины с постоянным объемом газа) частота также уменьшается по мере увеличения нагрузки в системе с такой пружиной, однако не так значительно, как в системе, указанной на рис. 3. Рис. 3. Изменение частоты свободных колебаний для различных систем подвески [8] В системах механической подвески по мере увеличения нагрузки статическое сжатие упругого элемента возрастает, тогда как в случае полной нагрузки диапазон доступного хода колеса при сжатии уменьшается (см.рис.4), что является одним из самых существенных недостатков подобных подвесных систем. Поэтому в системах пружинной подвески, как правило, требуются прогрессивные характеристики, которые достигаются за счет соответствующих конструктивных решений (две параллельные пружины и т. Д.). Чтобы иметь возможность управлять и создавать силы в системе, содержащей подвеску автомобильного транспортного средства, необходимо применять сложные алгоритмы управления (принципы управления, такие как, например, SkyHook, которые оптимизируют параметры демпфирования в соответствии с критерием снижения скорости для подрессоренных масс. ).Что доказывает ограничение этих решений, так это временная задержка (инерция) исполнительных элементов мехатронной системы. Среди наиболее передовых решений, применяемых в системах активной подвески, следует выделить MPCD (Model Predictive Controller), алгоритм управления которого использует информацию о профиле дороги (специальные датчики позволяют калибровать профиль для дороги перед автомобилем), и такого рода информация позволяет заранее рассчитать и согласовать параметры системы подвески с входной функцией. Рис. 4. Система подвески без а) механической и с компенсацией статического прогиба б) пневматической или гидропневматической [8] Управляемые решения обычно основаны на мехатронных системах, которые управляют работой амортизаторов с регулируемыми характеристиками (амортизаторы с регулирующим клапаном, который регулирует поток жидкости через так называемые байпасы или те, которые используют магнитореологическую жидкость).Решение, заключающееся в использовании систем подвески с регулируемыми параметрами, существенно не увеличивает сложность системы механической подвески (амортизатор, пружина и рычаги подвески). Некоторые примеры этого решения включают следующие амортизаторы: • Sachs CDC (Continuous Damping Control), также известный как Skyhook или IDS и используемый в автомобилях таких марок, как WV, BMW, GM, Opel, Fiat, Porsche, Ferrari, Maserati. В основе этого решения лежит электронная система регулируемого гашения вибрации с помощью амортизаторов с двумя электромагнитными клапанами (обеспечивающими раздельное регулирование сжатия и растяжения). • Bilstein ADS (Adaptive Damping Control) — решение, используемое Mercedes-Benz в таких моделях, как S, E, CLS и SL, CL, SLK. В нем также используется электронная система регулируемого гашения вибрации с помощью амортизаторов с электромагнитными клапанами. • Monroe CES (непрерывно управляемая электронная подвеска) — также известная как Four-C и используется в Volvo S60R / V70R и S80. В основе этого решения также лежит электронная система регулируемого гашения колебаний с амортизаторами с электромагнитными клапанами. • Delphi MagnetiRide — решение, обычно именуемое Magnetic Ride Control и используемое в автомобилях, производимых корпорацией GM, а также в Chevrolet Corvette. Он основан на использовании свойств магнитореологической жидкости. Под воздействием магнитного поля система адаптирует свои физические свойства, что позволяет регулировать параметры демпфирования амортизатора за время менее 1 мс. Вместо соленоидного клапана это решение включает набор каналов соответствующего диаметра, используемых для подачи магнитореологической жидкости.Контроль работы амортизатора не сложен, поскольку зависимость между демпфирующей силой и величиной силы тока, генерирующего магнитное поле, фактически линейна. Диапазон изменений достаточно велик, что позволяет создавать силу, в 14 раз превышающую силу, создаваемую при нулевом питании. • Kayaba DRC (Dynamic Ride Control) — решение, используемое в Audi RS6 Quattro. В его основе лежит гидравлическая связь между амортизаторами отдельных колес и клапанами, регулирующими поток жидкости. • Амортизаторы PDC (Pneumatic Damping Control), используемые в Audi Allroad. Это решение известно конкретной конструкции, предполагающей, что параметры настройки пружины пневмоподвески соответствуют соответствующим характеристикам амортизатора. Давление воздуха в пружине подвески регулирует настройки специального клапана PDC, установленного в амортизаторе. Есть также еще более расширенные системы, использующие решения на основе пневматических или гидравлических систем.Пневмоподвески устанавливаются на такие модели автомобилей как: . • Jaguar XJ с системой подвески CATS (Computer Active Technology Suspension). Mercedes-Benz модели E и S с подвеской AIRmatic, • Volkswagen Phanteon с системой 4CL. В вышеупомянутых решениях пружина постоянного объема газа (позволяющая регулировать зазор транспортного средства как во время движения, так и на остановке) взаимодействует с амортизаторами с регулируемыми характеристиками демпфирования. Масса газа в газовых рессорах, используемых в системах гидропневматической подвески [11-13], установленных на легковых автомобилях, постоянна. Это решение в основном использовалось Citroen в таких моделях, как: • BX, XM, Xantia и опционально в C5 и C6. В этих системах подвески используются пружины с постоянной массой газа, взаимодействующие с гидроцилиндрами. Элементы гидравлической подвески, регулируемые давлением, позволяют регулировать величину клиренса автомобиля. . Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт