Любой автомобиль состоит из ряда составляющих, каждая их которых выполняет свои функции. Двигатель преобразовывает энергию в механическое движение, трансмиссия позволяет менять тяговое усилие и крутящий момент, а также передавать его дальше, ходовая часть обеспечивает перемещение авто. Последняя составляющая состоит из нескольких компонентов, среди которых и подвеска.
Назначение, основные составляющие
Подвеска в автомобиле выполняет ряд важнейших функций:
- Обеспечивает упругое крепление колес к кузову (что позволяет им перемещаться относительно несущей части);
- Гасит колебания, получаемые колесами от дороги (тем самым достигается плавность хода авто);
- Обеспечивает постоянный контакт колеса с дорожным полотном (сказывается на управляемости и устойчивости);
С момента появления первого авто и по наше время было разработано несколько видов этой составляющей ходовой части. Но при этом создать идеальное решение, которое устраивало бы по всем параметрам и показателям так и не удалось. Поэтому из всех существующих типов подвесок автомобиля выделить какую-то одну невозможно. Ведь в каждой из них имеются свои положительные и отрицательные стороны, которые и предопределяют их использование.
В целом любая подвеска включает в себя три основных составляющих, каждая из которых выполняет свои функции:
- Упругие элементы.
- Демпфирующие.
- Направляющие системы.
В задачу упругих элементов входит восприятие всех ударных нагрузок и плавная передача их на кузов. Дополнительно обеспечивают постоянный контакт колеса с дорогой. К этим элементам относятся пружины, торсионы, рессоры. Ввиду того, что последний тип – рессоры, практически сейчас не используются, далее рассматривать подвеску, в которой они использовались – не будем.
Наибольшее распространение в качестве упругих элементов получили витые пружины. На грузовых же авто нередко используется еще один вид – пневмоподушки.
Витые пружины подвески
Демпфирующие элементы используются в конструкции для гашения колебаний упругих элементов путем их поглощения и рассеивания, что предотвращает раскачивание кузова во время работы подвески. Эту задачу выполняют амортизаторы.
Передний и задний амортизаторы
Направляющие системы связывают колесо с несущей частью, обеспечивают возможность перемещения по требуемой траектории, при этом с удержанием его в заданном положении относительно кузова. К этим элементам относятся всевозможные рычаги, тяги, балки, и все остальные компоненты, принимающие участие создании подвижных соединений (сайлент-блоки, шаровые опоры, втулки и т. д.).
Виды
Хоть все перечисленные составляющие характерны для всех существующих типов подвесок автомобиля, но конструктивное исполнение этого компонента ходовой части – разное. Причем разница в устройстве оказывает влияние на эксплуатационные, технические параметры и характеристики.
В целом все использующиеся сейчас типы подвесок автомобиля делятся на две категории – зависимые и независимые. Также существует промежуточный вариант – полузависимая.
Зависимая подвеска
Зависимая подвеска начала использоваться на автомобилях с момента их появления и «перекочевала» она на авто с конных повозок. И хоть за время существования этот тип значительно усовершенствовался, но суть работы осталась неизменной.
Особенность этой подвести заключена в том, что колеса соединены между собой осью, и не имеют возможности перемещаться отдельно относительно друг друга. В результате передвижение одного колеса (к примеру, при попадании в яму) сопровождается смещением второго.
В заднеприводных автомобилях соединяющей осью выступает задний мост, одновременно являющийся элементом трансмиссии (в его конструкцию входит главная передача с дифференциалом и полуоси). В переднеприводных же авто применяется специальная балка.
Зависимая подвеска Dodge Ram 2009 года
Изначально в качестве упругих элементов использовались рессоры, но сейчас их уже полностью вытеснили пружины. Демпфирующим элементом в этом типе подвески выступают амортизаторы, которые могут быть установлены отдельно от упругих элементов или же располагаться с ними соосно (амортизатор установлен внутри пружины)
В верхней части амортизатор крепиться к кузову, а в нижней – к мосту или балке, то есть помимо гашения колебательных движений, он выступает еще и в качестве крепежного элемента.
Что касается направляющей системы, то в конструкции зависимой подвески она состоит из продольных рычагов и поперечной тяги.
4 продольных рычага (2 – верхних, и 2 – нижних) обеспечивают полностью предсказуемое движение оси с колесами по всем существующим направлениям. В некоторых случаях количество этих рычагов уменьшено до двух (верхние не используются). В задачу же поперечной тяги (так называемая тяга Панара) входит уменьшение кренов кузова и удержание траектории движения.
Основными достоинствами зависимой подвески такой конструкции являются простота конструкции, что сказывается на надежности. Также она обеспечивает отличное сцепление с дорожным полотном колес, но только в случае движения по ровной поверхности.
Большим недостатком этого вида является возможность потери сцепления при вхождении в повороты. При этом из-за совмещения оси с элементами трансмиссии, задний мост имеет массивную и габаритную конструкцию, для которой необходимо обеспечить достаточно много места. Ввиду этих особенностей использование такой подвески для передней оси практически невозможно, поэтому она применяется только сзади.
Использование этого типа подвески на легковых авто сейчас уже сведено к минимуму, хотя она еще встречается на грузовиках и полноразмерных рамных внедорожниках.
Независимая подвеска
Независимая подвеска отличается тем, что колеса одной оси между собой не связаны и движение одного из них не оказывает никакого влияния на другое. По сути, в этом типе для каждого колеса предусмотрен свой комплект составляющих частей – упругой, демпфирующей, направляющей. Между собой эти два комплекта практически не взаимодействуют.
Стойки Макферсона
Разработано было несколько типов независимой подвески. Одним из самых популярных видов является подвеска МакФерсона (она же – «качающаяся свеча»).
Особенность этого вида заключена в использовании так называемой амортизационной стойки, которая выполняет одновременно три функции. В состав стойки входит и амортизатор, и пружина. В нижней части этот составной элемент подвески крепиться к ступице колеса, а вверху посредством опор – к кузову, поэтому он помимо принятия и гашения колебаний еще и обеспечивает крепление колеса.
Устройство газомасляной стойки MacPherson
Также в конструкции имеется еще одни компоненты направляющей системы – поперечные рычаги, в задачу которых входит помимо обеспечения подвижного соединения колеса с кузовом еще и предотвращение его продольного перемещения.
Для борьбы с кренами кузова во время движения в конструкции подвески используется еще один элемент – стабилизатор поперечной устойчивости, который является единственным связующим звеном между подвесками двух колес одной оси. По сути, этот элемент является торсионом и принцип его работы основан на возникновении противодействующей силы при скручивании.
Подвеска со стойками МакФерсона является одной из самых распространенных и может использоваться как на передней, так и задней оси.
Она отличается сравнительно компактными размерами, простотой конструкции и надежностью, за что и получила популярность. Недостатком же ее является изменение угла развала при значительном ходе колеса относительно кузова.
Рычажный тип
Рычажные независимые подвески – тоже достаточно распространенный вариант, применяемые на автомобилях. Этот тип делится на два вида – двухрычажную и многорычажную подвески.
Конструкция двухрычажной подвески сделана так, что амортизационная стойка выполняет только свои прямые задачи – гасит колебания. Крепление же колеса полностью лежит на управляющей системе, состоящей из двух поперечных рычагов (верхнего и нижнего).
Используемые рычаги имеют А-образную форму, что обеспечивает надежное удержание колеса от продольного перемещения. К тому же они разной длины (верхний – короче), благодаря чему даже при значительных передвижениях колеса относительно кузова, угол развала не меняется.
В отличии от «МакФерсона» двухрычажная подвеска более габаритна и металлоемка, хотя чуть большее количество составных частей на надежности не сказывается, но она несколько сложнее в обслуживании.
Многорычажный тип, по сути, является доработанной двухрычажной подвеской. Вместо двух А-образных в ее конструкции используется до 10 поперечных и продольных рычагов.
Многорычажная подвеска
Такое конструктивное решение оказывает положительное влияние на плавность хода и управляемость авто, сохранности углов положения колеса во время работы подвески, но при этом она более дорогостоящая и сложная в обслуживании. Из-за этого по применяемости она уступает стойкам МакФерсона и двухрычажному типу. Ее можно встретить на более дорогостоящих авто.
Полузависимая подвеска
Некой срединой между зависимой и независимой подвеской выступает полузависимая.
Внешне этот вид очень схож с зависимой подвеской – имеется балка (в которую не входят элементы трансмиссии), выполненная заодно с продольными рычагами, к которым крепятся колесные ступицы. То есть, и имеется ось, соединяющая два колеса. К кузову балка крепиться тоже при помощи этих же рычагов. В качестве упругих и демпфирующих элементов выступают пружины и амортизаторы.
Полузависимая подвеска с механизмом Уатта
Но в отличие от зависимой подвески, балка является торсионной и может работать на скручивание. Это позволяет в определенном диапазоне колесам независимо друг от друга перемещаться в вертикальном направлении.
Благодаря простоте конструкции и высокой надежности торсионная балка достаточно часто применяется на задних осях переднеприводных автомобилей.
Иные виды
Выше рассмотрены основные виды подвесок, применяемые на автомобилях. Но типов их несколько больше, хотя остальные сейчас не используются. Такой к примеру, является подвеска «ДеДион».
В целом, «ДеДион» отличалась не сколько конструкцией подвески, а устройством трансмиссии заднеприводных автомобилей. Суть разработки сводилась к тому, что главная передача была вынесена из конструкции заднего моста (она жестко крепилась к кузову, а передача вращения выполнялась полуосями со ШРУСами). Сама же задняя ось могла иметь как независимую, так и зависимую подвеску. Но из-за ряда негативных качеств этот тип на авто широкого распространения не получил.
Подвеска De Dion
Также стоит упомянуть об активной (она же – адаптивная) подвеске. Она не является каким-то отдельным типом, а является, по сути, независимой подвеской, и отличается от описанных выше некоторыми конструктивными нюансами.
В этой подвеске используются амортизаторы (гидравлические, пневматические или комбинированные) с электронным управлением, что позволяет в некотором роде менять параметры работы этого узла – повышать и понижать жесткость, увеличивать клиренс.
Но ввиду сложности конструкции встречается она очень редко и только на автомобилях премиум сегмента.
Подвеска – как много в этом звуке… Во всех смыслах. Что что, а звучать она умеет. В зависимости от конструкции, подвеска может быть простой, а может иметь сложнейшую конструкцию. Точно так же она может быть и надежной, и наоборот, «сыпаться» после каждой тысячи километров.
За время своего существования подвеска автомобиля прошла огромный эволюционный путь. Когда-то рессорная система считалась верхом прогресса, а сегодня конструкцию современных подвесок можно можно сравнить с произведением искусства – настолько это совершенные, сложные и дорогие устройства.
Назначение и устройство подвески автомобиля
Итак, каково назначение автомобильной подвески? Она, как и ее далекие предшественники, устанавливаемые еще в конные экипажи, предназначена для того, чтобы сделать передвижение более комфортным и безопасным. Упругие элементы подвески демпфируют удары, толчки и вибрацию, которые сопровождает любую поездку по любой дороге.
Однако одним только комфортом задачи подвески не ограничиваются. Вторая ее функция – помощь при маневрах. Сложность конструкции подвески зачастую обусловлена именно этой причиной: инженеры пытаются еще добавить устойчивости, управляемости, безопасности автомобилю.
И, наконец, современная подвеска здорово помогает тормозить, поглощая инерцию движения вперед. По качеству торможения иногда можно определить, как настроена и насколько функциональна подвеска.
Что входит в устройство подвески? Говоря просто, всё, что находится между колесами и силовой рамой автомобиля. Это всем известные амортизаторы (куда ж без них), пружины, рычаги, тяги, стабилизаторы, шаровые опоры, сайлентблоки и другие элементы. Условно их можно разделить на такие категории:
- Все виды пружин, рессор и торсионов относятся к упругим элементам подвески. Их задача – принимать на себя и отпружинивать толчки от езды по неровностям.
- Все виды амортизаторов (обычные масляные и газомасляные, пневматические, магнитные) относятся к демпфирующим элементам подвески. Они должны поглощать удары и тряску, не пуская их дальше на кузов автомобиля.
- Рычаги, поворотные кулаки, поперечные тяги с это направляющие элементы. Их задача – формировать правильное положение колеса при повороте и движении по прямой. Для разворота колес достаточно рулевого механизма, но для того, чтобы колесо занимало правильное положение во время маневров, нужны элементы подвески.
- Сайлентблоки, шаровые опоры и другие мелкие резинометаллические детали нужны не только для скрепления между собой всех элементов подвески, но и для частичного смягчения вибрации и ударов.
- Стабилизатор поперечной устойчивости, как понятно из названия, предназначен для выравнивания кузова в поворотах, чтобы автомобиль при резких маневрах не заваливался набок.
Принцип работы подвесок автомобиля
Будь это подвеска КамАЗа, Мерседеса или старенькой Оки, принцип ее работы не меняется. И вряд ли изменится в ближайшее время, несмотря на обилие новых инженерных идей.
Основной принцип действия любой подвески заключается в следующем: энергию удара (это попавшее в ямки или наскочившее на камень колесо) преобразовывается в энергию движения отдельных частей подвески. Как это проявляется?
- Колесо наехало на камень. Оно приподнялось над плоскостью, по которой катилось, и вместе с ним изменили положение рычаги, поворотный кулак, тяги.
- Дальше в дело включается амортизатор: он сжимается, задействуя для этого кинетическую энергию толчка колеса снизу вверх. Одновременно с ним сжимается и пружина, которая до того была в относительно спокойном положении.
- Упругое сжатие амортизатора и пружины, перемещение штока, частичное поглощение удара резинометаллическими втулками – всё это гасит удар и не дает ему пройти дальше на силовой каркас машины.
- А дальше должна быть «отдача», и ее роль выполняют опять-таки пружины. Распрямляясь, пружина возвращает в исходное положение амортизатор – вот последний шаг, который делает подвеска, сталкиваясь с трудностями.
Конечно, есть и альтернативные виды конструкции, но если разобраться, их принцип работы точно такой же.
Классификация подвесок
Совершенствуя конструкцию автомобильной подвески, инженеры пускались во все тяжкие. Тут тебе и многорычажка, и обычная зависимая балка, и прыгающая подвеска Боуза… И все они нашли своих поклонников и ненавистников. Классификация подвесок уже довольно сложная, поскольку в одном автомобиле могут комбинироваться разные конструктивные особенности и решения.
Что, вы еще не видели прыгающую подвеску?
Зависимая
Работа зависимой подвески
Самая старая конструкция, пришедшая в автомобилестроение их эпохи конных экипажей. Основной ее элемент – жесткая неразрывная ось, которая связывает два колеса, в результате чего они не могут смещаться относительно друг-друга. То есть, если одно колесо наехало на камень, второе отклонится в сторону вместе с ним. Самый простой для понимания вариант – это колёсики в детских машинках, именно так их насаживают на одну ось.
Правда, наши автомобили ушли далеко вперед от игрушечных, поэтому балка (ось), соединяющая два колеса, снабжена амортизаторами, пружинами, поперечными тягами. Однако из всех разновидностей это самая простая, неубиваемая и дешевая подвеска, в которой редко возникают неисправности.
Независимая
Работа независимой подвески
Творение сумрачного немецкого гения. Независимая – потому что каждое колесо движется независимо от второго в паре. То есть, если одно колесо наехало на камень, оно поднимется вместе с рычагами и пружинами со своей стороны, в то время как второе на это не среагирует и не меняет своего положения. Независимая подвеска очень комфортна для пассажиров, но может иметь много отдельных элементов, каждый из который рано или поздно выходит из строя.
Полунезависимая
Работа полунезависимой подвески
Это особый вид подвески с торсионной балкой. В качестве общей оси для двух колес установлена П-образная торсионная (скручивающаяся) балка. Схема ее конструкции дает колесам небольшую степень свободы, поскольку установленная с преднатягом балка слегка «играет», частично гася крены в поворотах.
Пневматическая
Работа пневматической подвески
Она перекочевала в легковые автомобили с тяжелого транспорта. Вместо металлических пружин в ней используются баллоны со сжатым воздухом, которые накачиваются до определенного давления. Давление в баллонах может быть разным, в результате меняются и характеристики подвески. Ставят ее на люксовые автомобили в качестве дополнительной опции.
Торсионная
Работа торсионной подвески
Такой тип подвески в легковых автомобилях встречается редко. Больше подходить для крупногабаритного транспорта. Характерной особенностью в этой подвеске есть использование продольных торсионов, который работает на скручивание, пытаясь выровнять авто при попадании на неровности.
Рессорная
Работа рессорной подвески
Такая подвеска редко используется на легковом транспорте, разве что на некоторых внедорожниках. Зато очень распространенна на грузовых автомобилях и автобусах. Особенность подвески заключается в использовании рессор как демпферной составляющей, для гасения ударов.
Гидравлическая
Гидравлическая подвеска автомобиля — общий вид
Она отличается конструкцией амортизаторов, на которых установлен дополнительный резервуар с гидравлической жидкостью. Если в остальных вариантах подвески амортизаторы – просто скучный утилитарный элемент, в гидравлической подвеске для них открываются новые перспективы. Прежде всего это возможность контролировать высоту клиренса и жесткость реакции подвески. Также она может адаптироваться под манеру вождения и дорожные условия.
МакФерсон
Устройство подвески МакФерсон
Та же независимая подвеска, на редкость удачная – со стойкой МакФерсон (она же MacPherson, она же качающаяся свеча), благодаря которой удалось избавиться от одного из рычагов. Стойка МакФерсон крепится к ступице колеса и корпусу автомобиля, так что успешно заменяет один из рычагов подвески. В большинстве случаев так делается передняя подвеска.
Особенность стойки не только в точках крепления. Она объединила в одной конструкции амортизатор и пружину, что серьезно экономит место. Кроме того, многие производители выпускают стойку, которая состоит из отдельного амортизационного блока и держателя-«стакана», что серьезно удешевляет техническое обслуживание.
Многорычажная
Работа электромагнитного амортизатора
Самый прогрессивный на сегодняшний день вид подвески. Вместо жидкости или воздуха в ней использованы преобразователи с мощными магнитами. По команде от блока управления на магниты подается электричество, благодаря чему электромагнитные амортизаторы меняют жесткость, клиренс автомобиля, управляемость. Если вы хоть раз видели танцующие или прыгающие автомобили, на них точно будет стоять именно электромагнитная подвеска.
Заключение
Это всего лишь краткое описание основных видов подвесок легковых автомобилей. Если разбираться более глубоко, есть другие, довольно необычные конструктивные решения. Да и выводы можно сделать неоднозначные, ведь каждый автопроизводитель привносит какие-то свои «фишки» в конструкцию подвески. Зато потребителям предоставляются любые типы подвесок на выбор: мягкие, спортивные, стандартные и эксклюзивные. И это отлично.
Дорога для движения транспортных средств редко бывает идеальной. Даже на трассе с твердым покрытием всегда присутствуют трещины, выбоины и неровности. Без системы амортизации комфортное движение было бы невозможным, а кузов автомобилей долго не выдержал бы ударных нагрузок, передающихся с колес. Подвеска автомобиля создана для гашения такой нагрузки, и, в зависимости от назначения и стоимости, имеет разную конструкцию.
Назначение и устройство подвески автомобиля
При движении транспортного средства все колебания, возникшие от неровностей дороги, передаются на кузов. Задача подвески – смягчать или гасить подобные колебания. Дополнительной функцией является обеспечение соединения кузова и колес, при этом колеса имеют возможность менять расположение независимо от кузова, регулируя направление движения. Вместе с колесами, подвеска входит в число обязательных элементов ходовой части машины.
Подвеска – это технически сложное устройство, состоящее из следующих частей:
- Упругих элементов – металлических и неметаллических деталей, принимающих на себя всю нагрузку от движения по неровностям, и, в силу своих свойств, распределяющих ее на конструкцию кузова.
- Гасящих устройств (амортизаторов) – агрегатов с пневматическим, гидравлическим или комбинированным строением, нивелирующих колебания кузова, полученных от упругих частей.
- Направляющих деталей – различных рычагов, соединяющих подвеску с кузовом, и контролирующих смещение колес относительно друг друга и кузова.
- Стабилизаторов поперечной устойчивости – упругих штанг из металла, связывающих подвеску и кузов, и устраняющих возможный крен машины при движении.
- Колесных опор – деталей передней оси в виде поворотных кулаков, принимающих нагрузки от колес, и распределяющих их по подвеске.
- Средств крепления деталей, агрегатов и узлов, задача которых – соединять подвеску и кузов между собой. Это жесткие соединения на болтах, шаровые опоры или шарниры, композитные сайлентблоки.
Демпфирующие элементы
Части подвески, гасящие колебания во время движения автомобиля называют демпфирующими элементами. К ним относятся следующие устройства:
- Двухтрубные амортизаторы, состоящие из внутренней и внешней труб, и выполняющие функцию резервуара и поршня, которые сообщаются отверстиями и разнонаправленными клапанами, которые из-за инерционности рабочей среды тормозят возвратно-поступательные движения и гасят колебания.
В зависимости от внутренней рабочей среды, амортизаторы делятся на:
- Гидравлические;
- Газонаполненные;
- Газо-гидравлические.
Упругие элементы
Задача данных элементов подвески – гасить удары, поступающие с колес автомобиля на кузов, и представляют собой следующие детали:
- Пружина. Самый простой элемент, присутствующий почти во всех видах подвески. Для эффективности работы может иметь различную форму.
- Рессора. Самый древний элемент подвески, представляет собой набор стальных листов, соединенных вместе, и гасящих колебания за счет взаимного трения.
- Пневматический элемент. Выполняет роль альтернативы пружине и представляет собой подушку из резины, куда закачивается воздух.
- Торсион. Упругий компактный элемент в виде стержня, один конец которого соединен с рычагом подвески, а другой зажат кронштейном на кузове. При перемещении рычага подвески стержень выполняет роль упругого элемента и скручивается.
- Подрамник. Представляет собой промежуточную деталь между кузовом и элементами подвески, образуя с ними одну сборочную единицу.
- Стабилизатор поперечной устойчивости. Представляет собой стержень, связанный через стойки или рычаги подвесок колес для стабилизации движения автомобиля.
Принцип работы подвески
Автомобильная подвеска работает, преобразовывая силу удара от наезда колеса на неровное покрытие, в движение упругих частей (пружин). Жесткость таких перемещений контролируется и смягчается гасящими устройствами (амортизаторами). Благодаря этому сила ударов, передающихся на кузов, снижается, что обеспечивает плавность движения.
Жесткость подвески у разных автомобилей сильно различается: чем она жестче – тем легче и более предсказуемо управление, но уменьшается комфорт езды. Мягкая создает удобство эксплуатации, но за счет заметно сниженной управляемости (чего не рекомендуется допускать). По этой причине производители транспортных средств всегда стараются найти компромисс между комфортом и безопасностью.
Классификация подвесок
В современном автомобилестроении наиболее часто применяются следующие виды подвесок:
1. МакФерсон. Разработана в 1960 г. инженером, давшим конструкции свою фамилию. Состоит из следующих частей:
- Стабилизатора поперечной устойчивости, или «качающейся свечи». Крепится к кузову шарниром и имеет свойство качаться при вертикальном движении колеса.
- Блока (пружинного элемента и амортизатора телескопического типа);
- Рычага.
Преимущество подвески в невысокой цене, простоте и надежности. Недостатком выступает заметное изменение угла развала на колесах.
2. Двурычажная. Состоит из двух рычагов разной длины – верхнего короткого и нижнего длинного. Данная схема является одной из самых совершенных, так как автомобиль на ней имеет отличную поперечную устойчивость и низкий износ шин в виду минимальных поперечных перемещений колес.
3. Многорычажная. Имеет сходное строение с двурычажной, но намного совершеннее и сложнее. В ней все шарниры, рычаги и сайлент-блоки крепятся к специальному подрамнику. Множество шаровых опор и прорезиненных втулок прекрасно гасят удары при наезде на неровность, и уменьшают шумность в салоне. Данная схема подвески обеспечивает наилучшее сцепление шины с поверхностью, плавность хода и управляемость. Достоинства многорычажной подвески следующие:
- Оптимальная поворачиваемость колеса;
- Изолированные продольные и поперечные регулировки;
- Небольшие неподрессоренные массы;
- Независимость колес друг от друга;
- Отличный потенциал при полном приводе.
Но главным недостаток подвески – ее большая стоимость, хотя в последнее время таким агрегатом оснащают не только представительские машины, но и авто гольф-класса.
4. Адаптивная. Несет в себе принципиальные отличия от других типов механизмов, являясь логическим и усовершенствованным продолжением гидропневматической подвески, впервые реализованной фирмами Ситроен и Мерседес. Ее достоинства следующие:
- Малая раскачка на высокой скорости и минимальный крен кузова;
- Принудительно меняющееся демпфирование;
- Автоматическая адаптация к любому дорожному покрытию;
- Отличная устойчивость при прямом движении;
- Адаптация под водителя;
- Высокая степень безопасности.
Разные фирмы при изготовлении агрегата разрабатывают свою оригинальную схему, но в общем конструкция состоит из следующих компонентов:
- Регулируемых стабилизаторов поперечной устойчивости;
- Блока управления ходовой;
- Активными амортизаторными стойками;
- Различными датчиками (дорожного просвети, неровностей и т.д.).
Главный минус устройства состоит в его сложности.
5. Типа «Де Дион». Изобретение французского инженера имеет главную цель – максимально разгрузить задний мост транспортного средства отделением корпуса главной передачи, при этом он крепится непосредственно к кузову. Крутящий момент передается через полуоси и ШРУСы, что позволяет подвеске быть как зависимой, так независимой. Главные недостатки конструкции – «приседание» на задние колеса при резком старте и «клевки» при торможеии.
6. Задняя зависимая. Устройство можно наблюдать на классических моделях ВАЗа, где отличительной чертой в роли упругих элементов выступают цилиндрические винтовые пружины. На них «висит» балка заднего моста и крепится к кузову четырьмя продольными рычагами. Поперечная реактивная тяга гасит крены и улучшает управляемость. Конструкция не обеспечивает хорошего комфорта и плавности хода из-за неподрессоренных масс, и массивного заднего моста, но актуальна при креплении к балке картера главной передачи, редуктора и других массивных частей.
7. Полузависимая задняя. Широко применяется во многих полноприводных автомобилях, и состоит их пары продольных рычагов, крепящихся в центре к поперечине. Такая подвеска имеет следующие преимущества:
- Компактные размеры и относительно небольшой вес;
- Простота ремонта и обслуживания;
- Заметное снижение неподрессоренных масс;
- Самая лучшая кинематика колес.
Главный минус подвески – невозможность ее установки на заднеприводных машинах.
8. Пикапов и внедорожников. В зависимости от назначения и веса автомобиля, различают три вида подвески:
- Независимая передняя и зависимая задняя;
- Полностью независимая;
- Полностью зависимая.
В большинстве случаев на задней оси ставится рессорная или пружинная подвеска, взаимодействующая с жесткими неразъемными мостами. Рессоры применяют у тяжелых джипов и пикапов из-за способности выдержать внушительную нагрузку, неприхотливости и надежности. Такая подвеска недорога по стоимости, что повлияло на оснащение ею отдельных бюджетных автомобилей.
Пружинная схема – длинноходная, мягкая, и по строению не сложная, потому устанавливается чаще на легких джипах. На передних осях устанавливают пружинные и торсионные схемы.
9. Грузовиков. На грузовики устанавливают зависимые подвески с продольными и поперечными рессорами, и гидравлическими амортизаторами. Такая схема максимально проста и дешева в производстве. Но на высоких скоростях водитель сталкивается с плохой управляемостью, так как рессоры плохо выполняют функцию направляющих элементов.
Статья об автомобильной подвеске - история, типы подвесок, классификация и назначение, особенности функционирования. В конце статьи - интересное видео по теме и фото.
Содержание статьи:
Автомобильная подвеска выполнена в виде конструкции из отдельных элементов, которые в своей совокупности связывают основание кузова и мосты автомашины. Причем, это соединение должно быть упругим, чтобы была амортизация в процессе следования машины.
Назначение подвески
Подвеска служит для погашения колебаний в определенной степени и для смягчения ударов и прочих кинетических воздействий, негативно влияющих на содержимое автомобиля, грузы, а также на конструкцию самой машины, особенно при передвижении по некачественной дорожной поверхности.
Другая роль подвески – осуществление регулярного соприкосновения колес с дорожным покрытием, а также передача на дорожную поверхность силы тяги двигателя и силы торможения, чтобы колеса при этом не нарушали нужного положения.
В исправном состоянии подвеска работает правильно, в результате чего водителю управлять машиной безопасно и комфортно. Несмотря на внешнюю простоту конструкции, подвеска принадлежит к одним из самых важных устройств в современной машине. Ее история уходит корнями в далекое прошлое, и с момента ее изобретения подвеска прошла через многие инженерные решения.
Немного истории о подвеске автомобиля
Еще до автомобильной эпохи были попытки смягчить передвижение карет, у которых изначально оси колес неподвижно прикреплялись к основанию. При такой конструкции малейшая неровность дороги мгновенно передавалась корпусу кареты, что тут же ощущали сидящие внутри пассажиры. Первое время эта проблема решалась при помощи мягких подушек, которые устанавливались на сидения. Но эта мера была малоэффективна.
Впервые для карет были применены так называемые эллиптические рессоры, которые представляли собой гибкое соединение между колесами и днищем кареты. Намного позднее этот принцип использовали и для автомобилей. Но при этом сама рессора изменилась - из эллиптической она превратилась в полуэллиптическую, и это позволяло устанавливать ее поперечно.
Однако машина с такой примитивной подвеской управлялась с трудом даже на самых низких скоростях. По этой причине впоследствии подвески стали монтировать в продольном положении на каждое колесо в отдельности.
Дальнейшее развитие автомобильной промышленности позволило эволюционировать и подвеске. На сегодняшний день эти устройства имеют десятки разновидностей.
Функции подвески и технические данные
Каждая разновидность подвесок обладает индивидуальными признаками, охватывающими комплекс рабочих свойств, от которых непосредственно зависит управляемость машины, а также безопасность и удобство находящихся в ней людей.
Однако несмотря на то, что все типы подвесок автомобиля разные, они выпускаются для одних и тех же целей:
- Погашение вибрации и ударов со стороны неровного дорожного покрытия в целях минимализации нагрузок на корпус кузова, а также для улучшения комфорта водителя и пассажиров.
- Стабилизация положения машины в процессе следования путем регулярного соприкосновения резины с дорогой, а также уменьшение возможных кренов корпуса кузова.
- Сохранения необходимой геометрии положения и перемещения всех колес для обеспечения точности маневрирования.
Разновидности подвесок по упругости
В отношении упругости подвески можно разделить на три категории:
- жесткая;
- мягкая;
- винтовая.
Мягкая подвеска устанавливается в основной массе легковых машин. Ее достоинство в том, что она достаточно качественно сглаживает дорожные неровности, но с другой стороны машина с такой конструкцией подвесок более склонна к заваливаниям, и при этом хуже управляется.
Винтовая подвеска нужна в тех случаях, когда возникает необходимость в изменяемой жесткости. Она сделана в виде стоек-амортизаторов, на которых сила тяги пружинного механизма регулируется.
Ход подвески
Ходом подвески принято считать промежуток от нижнего положения колеса в свободном состоянии до верхнего критического положения при максимальном сжатии подвески. От этого параметра во многом зависит так называемая «внедорожность» машины.
То есть, чем больше ход, тем большую по размеру неровность способна пройти машина без ударов по ограничителю, а также без провиса ведущего моста.
Каждая подвеска содержит следующие компоненты:
- Упругое устройство. Берет на себя нагрузки, предоставляемые дорожными препятствиями. Может состоять из пружины, пневмоэлементов и проч.
- Демпфирующее устройство. Необходимо для погашения вибрации кузова в процессе преодолении дорожных неровностей. В качестве этого устройства применяются все разновидности амортизационных приспособлений.
- Направляющее устройство. Контролирует необходимое смещение колеса относительно корпуса кузова. Выполняется в виде поперечных тяг, рычагов и рессор.
- Стабилизатор поперечной устойчивости. Гасит наклоны кузова в поперечном направлении.
- Резино-металлические шарниры. Служат для упругого соединения частей механизма с машиной. Дополнительно они в небольшой степени выполняют роль амортизаторов – частично гасят толчки и колебания.
- Ограничители хода подвески. Фиксируют ход устройства в критической нижней и в критической верхней точках.
Классификация подвесок
Подвески можно разделить на две категории – зависимые и независимые. Такое подразделение продиктовано кинематикой направляющего устройства подвески.
При такой конструкции колеса автомобиля жестко связываются за счет балки или монолитного моста. Вертикальное расположение парных колес всегда одинаковое и изменению не подлежит. Устройство задней и передней зависимых подвесок аналогичное.
Разновидности: пружинная, рессорная, пневматическая. Монтаж пружинной и пневматической подвесок требует использования специальных тяг, чтобы зафиксировать мосты от возможного смещения во время монтажа.
Преимущества зависимой подвески:
- большая грузоподъемность;
- простота и надежность в применении.
- затрудняет управление;
- слабая устойчивость на высокой скорости;
- недостаточный комфорт.
При установленной независимой подвески колеса машины способны менять вертикальное положение независимо друг от друга, продолжая при этом находиться в той же плоскости.
Преимущества независимой подвески автомобиля:
- высокая степень управляемости;
- надежная устойчивость машины;
- повышенный комфорт.
- устройство довольно сложное и, соответственно, затратное в экономическом отношении;
- пониженная долговечность в эксплуатации.
Примечание: существует еще полузависимая подвеска или так называемая торсионная балка. Такое устройство - нечто среднее между независимой и зависимой подвесками. Колеса продолжают быть жестко соединенными между собой, но, тем не менее, способность небольшого смещения отдельно друг от друга у них все-таки есть. Такую возможность предоставляют упругие качества мостовидной балки, которая соединяет колеса. Данная конструкция зачастую используется для задних подвесок недорогих автомобилей.
Виды независимых подвесок
Подвеска МакФерсон (McPherson)
На фото подвеска McPherson
Данное устройство характерно для передней оси современных автомобилей. Шаровая опора соединяет ступицу с нижним рычагом. Иногда форма этого рычага позволяет использовать продольную реактивную тягу. Оснащенная пружинным механизмом амортизационная стойка закрепляется к ступичному блоку, а ее верхняя часть фиксируется в основании кузовного корпуса.
Поперечная тяга, которая соединяет оба рычага, крепится на днище машины и служит своеобразным противодействием наклону автомобиля. Колеса свободно поворачивают благодаря подшипнику стойки-амортизатора и шаровому креплению.
Конструкция задней подвески сделана таким же образом. Разница лишь в том, что задние колеса не могут поворачиваться. Вместо нижнего рычага установлены поперечные и продольные тяги, которые закрепляют ступицу.
Преимущества подвески МакФерсон:
- несложность изделия;
- занимает небольшое пространство;
- долговечность;
- доступная цена как в приобретении, так и в ремонте.
- легкость управления на среднем уровне.
Двухрычажная передняя подвеска
Эта разработка считается довольно результативной, но и весьма непростой по устройству. Для верхнего крепления ступицы служит второй поперечный рычаг. Для упругости подвески может применяться либо пружина, либо торсион. Задняя подвеска устроена точно так же. Такая сборка подвески придает машине максимальное удобство в управлении.
В этих устройствах упругость обеспечивают не пружины, а пневматические баллоны, наполненные сжатым воздухом. С подобной подвеской можно менять высоту кузова. Кроме того, с такой конструкцией ход автомобиля становится более плавным. Как правило, устанавливается на машинах класса люкс.
Гидравлическая подвеска
В данной конструкции амортизаторы соединены с мололитным замкнутым контуром, заполненным маслом для гидравлики. С такой подвеской можно регулировать степень упругости и дорожный просвет. А если в машине имеется электроника, предусматривающая функции адаптивной подвески, то она может сама адаптироваться в самых разных дорожных условиях.
Спортивные независимые подвески
Их еще называют койловерами или винтовыми подвесками. Выполнены в виде амортизационных стоек, у которых можно настраивать степень жесткости непосредственно на машине. Нижняя часть пружины имеет резьбовое соединение, и это позволяет менять ее вертикальное положение, а также настраивать размер дорожного просвета.
Подвески push-rod и pull-rod
Такая конструкция была разработана специально для гоночных автокаров, у которых открытые колеса. Базируется на двухрычажной схеме. Основное отличие от других разновидностей проявляется в том, что демпфирующие механизмы установлены в кузове. Устройство этих двух типов идентично, р азница лишь в размещении тех частей, которые подвергаются наибольшему напряжению.
Спортивная подвеска push-rod. Несущий нагрузку компонент, называемый толкателем, функционирует на сжатие.
Спортивная подвеска pull-rod. Та же часть, которая испытывает наибольшее напряжение, работает на растяжение. Такое решение делает центр тяжести более низким, за счет чего машина становится более устойчивой.
Однако несмотря на перечисленные небольшие различия, эффективность этих двух разновидностей подвесок находится примерно на одном уровне.
Видео о подвеске 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.
