Строение подвески автомобиля – что это такое? Виды подвесок автомобиля особенности конструкции и основные неисправности — Словарь автомеханика

Подвеска автомобиля: строение, элементы, назначение

Ходовая часть транспортного средства – важнейшая высокотехнологичная группа, от работы которой зависят многие характеристики транспортного средства. Исправность всех ее узлов и агрегатов – залог безопасности на дороге. В свою очередь, ядром ходовой является подвеска автомобиля. Система амортизации служит для связи колес с кузовом машины, и главная ее цель – максимально сгладить все колебания, причиной которых являются дефекты дорожного полотна, и при этом эффективно реализовать энергию движения транспортного средства.

Строение

К современным машинам предъявляется множество требований. Они должны быть хорошо управляемыми и при этом устойчивыми, бесшумными, комфортными и безопасными. Чтобы претворить в жизнь все эти пожелания, инженерам требуется тщательно продумать устройство подвески.

На сегодняшний день не существует какого-либо универсального эталона. В арсенале каждого автопроизводителя свои хитрости и современные разработки. Однако, для всех типов подвесок характерно наличие таких объектов:

• Упругий элемент.
• Направляющая часть.
• Стабилизатор устойчивости.
• Амортизирующие устройства.
• Колесная опора.
• Крепежи.

Упругий элемент

Автомобильная подвеска содержит упругие элементы, изготовленные из металла и неметаллические части. Они необходимы для перераспределения ударной нагрузки, получаемой колесами при встрече с неровностями дороги. К металлическим упругим деталям относятся рессоры, торсионы и пружины. Неметаллические элементы — это резиновые отбойники и буферы, пневматические и гидропневматические камеры.

Металлические объекты

Исторически самыми первыми появились рессоры. С точки зрения конструкции — это металлические полосы разной длины, соединенные между собой. Помимо эффективного перераспределения нагрузки, рессоры хорошо амортизируют. Чаще всего они используются в ходовой части грузовиков.

Торсионы представляют собой наборы пластин или стержней, работающих на скручивание. Обычно торсионной бывает задняя подвеска автомобиля. Устройства этого типа используют, кроме того, японские и американские производители машин увеличенной проходимости.

Металлические пружины входят в состав ходовой части любого современного авто. Эти элементы могут иметь постоянную или переменную жесткость. Их упругость зависит от геометрии прутка, из которого они изготовлены. Если диаметр прутка меняется на всем протяжении, то пружина имеет переменную жесткость. В противном случае упругость является постоянной.

Неметаллические объекты

Упругие неметаллические детали используются совместно с металлическими. Резиновые элементы – отбойники и буферы – не только участвуют в перераспределении динамических нагрузок, но и амортизируют.

Пневматические и гидропневматические камеры используются в конструкциях активных подвесок. Их действие определяется свойствами только сжатого воздуха (пневмокамеры) или газа и жидкости (гидропневматические камеры). Эти упругие элементы дают возможность менять клиренс транспортного средства и жесткость системы амортизации автоматически. Кроме того, они обеспечивают высокую плавность хода. Первыми были разработаны гидропневматические камеры. Они появились на машинах марки Citroen в 1950-х годах. Сегодня пневматическими и гидропневматическими подвесками опционно оснащают авто бизнес-класса: Mercedes-Benz, Audi, BMW, Volkswagen, Bentley, Lexus, Subaru и др.

Направляющая часть

Направляющие элементы подвески – это стойки, рычаги и шарнирные соединения. Их основные функции:

• Удерживать колеса в правильном положении.
• Поддерживать траекторию движения колес.
• Обеспечивать соединение системы амортизации и кузова.
• Передавать энергию движения от колес на кузов.

Стабилизатор поперечной устойчивости

Подвеска автомобиля не обеспечивала бы транспортному средству необходимой устойчивости без стабилизирующего устройства. Оно борется с центробежной силой, стремящейся опрокинуть машину при повороте, и уменьшает крены кузова.

В техническом отношении стабилизатор поперечной устойчивости – это торсион, связывающий систему амортизации и кузов. Чем выше его жесткость, тем лучше авто держит дорогу. С другой стороны, излишняя упругость стабилизатора уменьшает ход подвески и снижает плавность движения транспортного средства.

Стабилизаторами поперечной устойчивости оснащают, как правило, обе оси машины. Но если задняя подвеска автомобиля торсионная, устройство устанавливают только спереди. Полностью отказаться от него смогли инженеры Mercedes-Benz. Они разработали особый тип адаптивной подвески с электронным контролем положения кузова.

Амортизирующие устройства

Для того чтобы смягчить сильные колебания, подвеску снабжают амортизаторами. Эти объекты представляют собой пневматические цилиндры или цилиндры с рабочей жидкостью. Выделяют два основных типа амортизаторов:

• Односторонние.
• Двусторонние.

Односторонние амортизаторы длиннее двусторонних. Они обеспечивают большую плавность хода. Однако при езде по дорогам с плохим покрытием, односторонние амортизаторы не успевают перед следующей неровностью своевременно вернуть подвеску в исходное состояние, и ее «пробивает». По этой причине большее распространение получили двусторонние «гасители колебаний».

Колесная опора

Опоры колес необходимы для принятия и перераспределения нагрузок, приходящихся на колеса.

Крепежи

Шаровая опора

Крепежи нужны для того, чтобы подвеска автомобиля была единым целым. Для связи узлов и агрегатов используют три типа соединений:

• Болтовые.
• Шарнирные.
• Эластичные.

Крепежи, осуществляемые при помощи болтов, являются жесткими. Они необходимы для неподвижного сочленения объектов. К шарнирным соединениям относится шаровая опора. Она является важной частью передней подвески и обеспечивает ведущим колесам возможность правильного поворота. Эластичные крепежи – это сайлент-блоки и резино-металлические втулки. Помимо функции соединения частей и крепления их к кузову, эти объекты препятствуют распространению вибраций и снижают шумность.

Все элементы ходовой части взаимосвязаны и чаще всего выполняют несколько функций одновременно, поэтому определение принадлежности запчасти к той или иной группе является условным.

Подвеска автомобиля

Подвеска служит для обеспечения плавного хода автомобиля, так как смягчает воспринимаемые колесами удары и толчки при наезде на неровности дороги. Подвеска может быть зависимой и независимой.

При зависимой подвеске перемещение одного колеса моста зависит от перемещения другого колеса. При независимой подвеске такая связь отсутствует.

Наиболее распространенным упругим элементом подвески является рессора. Ее широкое применение на автомобилях объясняется тем, что она не только смягчает толчки воспринимаемые колесами автомобиля от неровной дороги, но и выполняет роль направляющего устройства, передает силу тяги и тормозную силу от колес раме автомобиля.

«Кроме рессорной, подвеска может быть пружинной, торсионной, пневматической и гидропневматической».

В качестве упругого элемента в указанных подвесках используют соответственно пружины, торсионы-стержни, работающие на скручивание, пневматические или гидропневматические элементы, использующие упругие свойства жидкости и воздуха. Для передачи сил тяги и тормозной силы при установке этих подвесок необходимы дополнительные устройства.

ЗАВИСИМАЯ ПОДВЕСКА АВТОМОБИЛЯ

На грузовых автомобилях и в качестве задней подвески на легковых автомобилях применяют зависимую подвеску. В этом случае передний мост подвешен к лонжерону рамы на двух рессорах при помощи кронштейнов и серег. Упругими элементами в такой подвеске служат продольные полуэллиптические рессоры, собранные из выгнутых стальных листов разной длины (чем выше расположен лист, тем он длиннее). В загнутые ушки самого длинного (коренного) листа запрессовывают втулки, через которые проходят рессорные пальцы, шарнирно соединяющие рессору с кронштейном и серьгой. Листы стянуты между собой и связаны с мостом стремянками. Через стремянки и шарниры в кронштейнах силы от колес при движении автомобиля передаются раме.

Хомуты препятствуют сдвигу отдельных листов в боковом направлении. Перемещения моста при зависимой подвеске определяются перемещениями колес в поперечной плоскости.

НЕЗАВИСИМАЯ ПОДВЕСКА АВТОМОБИЛЯ

Колебание одного из колес моста при независимой подвеске не вызывает колебаний другого колеса. Обычно такую подвеску используют для передних колес легковых автомобилей. При этом каждое колесо отдельно от другого соединяется с кузовом или рамой.

Различают шкворневую и бесшкворневую независимые подвески. В подвеске первого типа к поперечине подрамника шарнирно прикреплены рычаги концы которых также шарнирно соединены со стойкой. Н стойке при помощи шкворня укреплен поворотный кулак колеса. Рычаги и стойка подвески образуют направляющее устройство подвески, служащее для передачи сил от колеса раме. Упругим элементом является пружина, установленная между нижними рычагами и поперечиной подрамника.

Бесшкворневая подвеска

Бесшкворневая подвеска также состоит из верхнего и нижнего рычагов и пружины. В отличие от шкворневой подвески у нее поворотная стойка непосредственно прикреплена к поворотному кулаку и шарнирно соединена шаровыми пальцами с верхним и нижним рычагами подвески. При такой конструкции меньше силы, действующие в шарнирах стойки

АМОРТИЗАТОРЫ

Наибольшие удобства при движении автомобиля достигаются при наличии мягкой подвески. Удары и толчки, которые испытывают колеса автомобиля при движении по неровной дороге, передаются на раму тем меньше, чем мягче рессоры. Чем длиннее рессора и чем больше листов меньшей толщины в нее входит, тем она мягче. Но мягкие рессоры обладают существенным недостатком – их колебания, имеющие большую амплитуду, затухают очень медленно. Колебания рессор гасятся благодаря трению между их листами. Для более быстрого гашения собственных колебаний рессор и повышения их долговечности на автомобиле устанавливают специальные устройства — амортизаторы. Амортизаторы гидравлического типа ставят на всех легковых автомобилях и на большинстве грузовых.

Сопротивление колебательным движениям рамы в гидравлическом амортизаторе создается при перекачивании жидкости через небольшие отверстия в его корпусе. При увеличении скорости относительных перемещений оси и рамы резко возрастает сопротивление амортизатора. Амортизаторы заполняют специальной жидкостью, вязкость которой мало изменяется в зависимости от температуры окружающей среды. Колебание рамы можно представить состоящими из двух следующих движений : хода сжатия рессоры, когда рама и мост сближаются; хода отдачи, когда рама и мост расходятся.

Амортизатор одностороннего действия гасит колебания лишь во время хода отдачи. Амортизатор двустороннего действия способствует более плавной работе подвески, так как поглощает энергию колебаний как при отдаче ,так и при сжатии. Вследствие этого амортизаторы двойного действия почти полностью вытеснили амортизаторы одностороннего действия.

Сопротивление, создаваемое амортизатором двустороннего действия, неодинаково при сжатии и отдаче. Сопротивление при сжатии состовляет 20-25% сопротивления при отдаче, так как необходимо, чтобы амортизатор гасил в основном свободное колебание подвески при отдаче и не увеличивал жесткость рессор при сжатии. В подвесках легковых автомобилей и автобусов ставят четыре амортизатора, а в подвесках грузовых автомобилей – два (только в передней подвеске).

1- нижняя проушина крепления амортизатора         9 — перепускное отверстие при ходе сжатия;

к мосту автомобиля;                                              12- поршень амортизатора;

3 — корпус клапана сжатия;                                    13- отверстие прохода жидкости при ходе 4 — клапан сжатия; отдачи;

5- перепускной канал;                                            15- рабочий цилиндр;

17 — резервуар амортизатора;                                 16- шток амортизатора;

36 — пружина перепускного клапана;                       37-перепускной клапан;

38-наружное отверстие прохода жидкости              39-клапан отдачи;

при ходе сжатия;                                                    42- гайка-седло клапана сжатия;

44-пружина клапана сжатия;                                   49 — воздушная подушка;

51 — боковое перепускное отверстие;

РЕССОРЫ

Рессора состоит из нескольких листов, стянутых хомутами. Каждый хомут прикреплен к нижнему скрепляемому листу рессоры и стянут болтом, на который надета распорная трубка, препятствуюящая зажатию листов рессоры.

К концам двух коренных листов и прикреплены чашки, которые упираются в резиновые опоры, зажатые вместе с концами рессор в кронштейнах и с крышками.

Анализ развития подвесок грузовых автомобилей как в нашей стране, так и за рубежом показал, что на грузовых автомобилях средней грузоподъемности применяются зависимые подвески с листовыми рессорами. Широкое распространение таких подвесок объясняется простотой их изготовления и обслуживания, а также тем, что они обеспечивают вполне удовлетворительные плавность хода и устойчивость автомобиля при современных скоростях движения. В подвеске, где полуэллиптическая листовая рессора выпол­няет функции направляющего устройства, большое значение имеет правильный выбор конструкции крепления рессор к раме автомобиля. Это связано с тем, что коренные листы рессор подвергаются воздействию комплекса сил и моментов, значительно возрастающих при эксплуатации автомобилей в тяжелых дорож­ных условиях. Если недооценить влияния этих нагрузок, эксплу­атационная надежность подвески резко снизится. Поэтому при выборе типа крепления рессор к раме был рассмотрен и проана­лизирован ряд наиболее распространенных на грузовых автомо­билях конструкций с учетом их надежности, удобства и простоты обслуживания (количество точек смазки), а также экономиче­ской целесообразности.

Основные типы крепления концов рессоры к раме или кузову автомобиля следующие:

— фиксированного конца рессоры (т. е. конца рессоры, воспринимающего все силы, действующие на подвеску) — с витым или отъемным ушком или на резиновой опоре;

— свободного конца рессоры (т. е. конца рессоры, восприни­мающего все силы, кроме продольных, возникающих при дви­жении автомобиля) — на серьге, на резиновой или скользящей опоре.

Сочетание креплений концов рессоры может быть самым раз­личным. На практике чаще всего применяется крепление фикси­рованного конца рессоры с витым ушком и свободного конца на серьге или скользящей опоре. Резиновые опоры обычно используют одновременно для креп­ления обоих концов рессоры. На автомобиле ЗИЛ-130 было решено применить отъемное ушко для крепления переднего конца рессоры и скользящую опору для заднего.

Соображения, которыми при этом руководствовались, приведены ниже. Крепление фиксированного конца рессоры с витым ушком отличается простотой конструкции, малой стоимостью и наи­меньшей массой по сравнению с креплениями других типов. Однако применение такого типа крепления на автомобилях, эксплуатируемых в тяжелых дорожных условиях, встречает ряд затруднений, связанных с обеспечением необходимой прочности ушка.

Наиболее распространенный и простой способ повышения прочности ушка путем увеличения толщины коренного листа не всегда дает положительный результат. Если увеличивать тол­щину только одного коренного листа, оставляя толщину осталь­ных листов неизменной, то это может привести к значительному снижению долговечности рессоры из-за преждевременной уста­лостной поломки утолщенного коренного листа. Если одновре­менно увеличить толщину коренного и остальных листов, то для сохранения заданных в расчете прогиба и среднего расчетного напряжения потребуется удлинить рессору, что не всегда воз­можно по компоновочным соображениям, и, кроме того, может привести к нерациональному увеличению массы рессоры в связи с уменьшением числа листов.

Крепление концов рессор на резиновых опорах используется в подвесках автобусов и некоторых моделей грузовых автомоби­лей. Резиновые опоры являются хорошим изолятором от шума и гасителем вибраций, их не надо смазывать и, кроме того, они позволяют при необходимости повысить долговечность рессор, когда по соображениям компоновки нельзя существенно увели­чить их длину. Тем не менее эта конструкция в мировой практике автомобилестроения получила весьма ограниченное применение на грузовых автомобилях по следующим причинам: повышенная масса узла по сравнению с узлами с другими способами крепле­ния; большая стоимость узла из-за необходи­мости применения резины высокого качества; снижение долго­вечности резиновых опор при работе с большими угловыми и продольными перемещениями.

Следует добавить, что при износе резиновых опор передних рессор передний мост получает возможность перемещаться в продольном направлении, в связи с чем нарушается кинема­тика рулевого управления. Это обстоятельство в сочетании с другими причинами способствует возникновению  вынужденных колебаний, которые при определенной скорости автомобиля вступают в резонанс с собственными колебаниями всей системы управляемых колес.

Крепление фиксированною конца рессоры с отъемным ушком применяется в тех случаях, когда витые ушки не обеспечивают надежного соединения. При этом креплении толщина коренного листа, а следовательно, н длина рессоры определяются в зави­симости только от вертикальных нагрузок. Отъемные ушки, так же как и резиновые опоры, позволяют при необходимости повы­сить долговечность рессор, когда по компоновочным соображе­ниям нельзя значительно увеличить их длину.

Отъемное ушко имеет отверстие правильной геометрической формы, поэтому втулку можно подвергнуть термообработке, что значительно повышает долговечность шарнира. Данная конст­рукция по сравнению с витым ушком отличается несколько по­вышенной трудоемкостью изготовления и большей массой.

Крепление свободного конца рессоры с помощью скользящей опоры было выбрано для подвески автомобиля ЗИЛ-130 прежде всего потому, что в этом случае наипростейшим образом исклю­чаются точки смазки. По долговечности указанный узел после соответствующей доводки конструкции не уступает креплению с помощью серьги н превосходит крепление на резиновой опоре

устройство, виды и принцип работы

Назначение и устройство подвески

К сожалению дорожное полотно не всегда ровное и гладкое, а все возникающие колебания передаются на кузов машины. Подвеска предназначена для смягчения этих колебаний. Другими словами, подвеска предотвращает излишнюю тряску при езде, обеспечивая максимальный комфорт пассажирам. Она, на ряду с колесами, входит в число обязательных элементов ходовой части автомобиля.

Функции подвески:

1. Соединение мостов и колес с кузовом автомобиля. Благодаря наличию подвески, колеса могут поворачиваться, задавая направление движению транспортного средства.
2. Передача крутящего момента от двигателя и основной несущей силы.
3. Обеспечение плавности хода и сглаживание отдачи от дорожных неровностей. Большая нагрузка на ходовую часть происходит во время движения по разбитому дорожному полотну, что может привести к быстрой поломке.

Подвеска должна быть прочной и долговечной для качественного выполнения своих функций, поэтому все производители ищут всевозможные решения в этом направлении, внедряя нововведения.

В современном автомобиле подвеска представляет собой достаточно сложную техническую систему, в которую входят:

• Упругие элементы. К ним относятся металлические (торсионы, пружины, рессоры) и неметаллические (резиновые, пневматические и гидропневматические) детали, которые принимают на себя нагрузку от колебаний, связанных с неровностью дороги, и равномерно распределяют ее по всему кузову. Эти детали обладают упругими характеристика, в связи с чем и относятся к данной группе элементов.
• Направляющие элементы — детали, обеспечивающие соединение подвески с кузовом. Это различные рычаги (поперечные или продольные), регулирующие взаимодействие колес и кузова по отношению друг к другу.
• Амортизаторы — гасящие устройства, предназначенные для выравнивания колебаний кузова, полученных от упругого элемента. Они имеют гидравлическое (принцип работы основан на протекании масляной жидкости через систему отверстий и создании гидравлического сопротивления), пневматическое (действующим веществом выступает газ) и гидропневматическое (комбинированное) строение.
• Стабилизатор поперечной устойчивости. Это некая металлическая штанга, препятствующая образованию чрезмерного крена в процессе движения автомобиля.
• Опоры колеса — элементы на передней оси, принимающие на себя, и распределяющие по всей подвеске нагрузку, исходящую от колес.
• Крепежные элементы, соединяющие детали между собой (например, болты, втулки шаровые шарниры и т. д.)

СПРАВКА: на передней подвеске обычно располагаются две шаровые опоры, иногда четыре (например на внедорожниках), реже три

Принцип работы

Подвеска функционирует за счет того, что в момент наезда на неровность, перемещаются упругие элементы (например, пружины), преобразуя ударную энергию. Жесткость перемещения этих элементов контролируется, сопровождается и смягчается при помощи амортизирующих устройств. В конечном итоге, благодаря подвеске, сила удара на кузов автомобиля воздействует гораздо слабее, что обеспечивает более плавный ход транспорта.

В зависимости от уровня жесткости различают подвески:

• Жесткие — позволяют повысить информативность и эффективность управления автомобилем, но при этом уменьшается комфорт.
• Мягкие — обеспечивают лучшую комфортабельность при поездке, но управляемость ухудшается.

Опытные водители стараются выбрать оптимальный вариант, сочетающий лучшие качества устройства.

Помимо помощи в преодолении неровностей дорожного покрытия, подвеска участвует в прохождении поворотов и совершении бокового маневра, в разгоне и торможении.

Какие подвески бывают

В связи с особенностями конструкции подвески принято разделять на 3 вида: зависимая, независимая и полунезависимая подвеска

Зависимая подвеска

Подразумевает жесткое соединение противоположных колес, при котором перемещение одного колеса в поперечной плоскости влечет за собой перемещение другого. В состав моста автомобиля входит жесткая балка, заставляющая колеса двигаться параллельно. Изначально в качестве направляющих и упругих элементов использовались рессоры, но в современных автомобилях связующая колеса поперечина фиксируется двумя продольными рычагами и поперечной тягой.

Преимущества:

• невысокая стоимость
• легкость конструкции
• высокий центр поперечного крена
• постоянство развала и колеи

Другими словами, на ровной поверхности, не зависимо от раскачки, угол наклона колес относительно дороги не меняется, а машина имеет наилучшее сцепление с дорожным покрытием. На плохой дороге, к сожалению, это преимущество теряется, т. к. провал одного колеса влечет за собой провал и второго, в результате чего сцепление ухудшается.

Конструкция очень простая и надежная, потому широко используется для грузовых автомобилей и на задней оси легковых.

Полунезависимая

Включает в себя жесткую балку, которую торсионы удерживают на кузове. Эта конструкция делает подвеску относительно самостоятельной по отношению к кузову. Для примера можно изучить подвеску переднеприводного автомобиля ВАЗ.

Независимая подвеска

Предполагает автономную работу каждого колеса. Т.е. их перемещения не зависят друг от друга, что приводит к более плавному ходу. Независимая подвеска может быть как передней так и задней, и в свою очередь ее принято разделять на:

• Подвеска с качающимися полуосями — основным элементом конструкции выступают полуоси. При наезде на неровности колесо всегда сохранит перпендикулярное положение относительно полуоси.
• Подвеска с косыми рычагами — оси качания рычагов находятся под косым углом. Преимуществами такого вида прибора можно назвать уменьшение колебаний колесной базы и крена авто на поворотах.
• Подвеска на продольных рычагах — самый простой тип, среди независимых. Каждое колесо удерживается при помощи рычага, воспринимающего боковые и продольные усилия. Обычно рычаг крепится к кузову при помощи шарниров и обладает высокой устойчивостью. Недостаток такой подвески заключается в том, что на поворотах колеса наклоняются вместе с кузовом, создавая большой крен.
• С продольными и поперечными рычагами. Этот вид подвесок сложен в техническом плане и громоздок, поэтому слабо популярен (использовался на таких марках как Rover, Glas и т.д.).
• С двойными продольными и поперечными рычагами.
• Торсионно-рычажная подвеска — включает в свою конструкцию два продольных рычага и торсионную скручиваемую балку. Используется на задней оси переднеприводных автомобилей, в современном автомоделировании в основном на бюджетных китайских моделях. Преимуществом считается надежность и простота, а недостатком — излишняя жесткость, лишающая комфорта пассажиров заднего ряда.
• Подвеска МакФерсон — самая распространенная схема передней подвески современных автомобилей. Это обусловлено небольшой шириной, легкостью и простотой конструкции. Однако у такой подвески есть и существенный минус: высокое трение в амортизаторной стойке и, как следствие, снижение фильтрации дорожных шумов и неровностей.
• Гидропневматическая и пневматическая подвеска. Роль упругих элементов исполняют пневматические баллоны и гидропневматические элементы, объединенные в одно целое с системой гидроусилителя руля и гидравлической системой тормозов.
• Адаптивная подвеска отличается тем, что степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от качества дорожного полотна, параметров движения и запросов водителя. Результатом можно отметить повышенную маневренность и безопасность.

Все подвески имеют свои положительные характеристики и недостатки. Некоторые до сих пор широко используются, а какие-то давно не актуальны.

Характеристики подвески автомобиля

Автомобильную подвеску можно характеризовать по нескольким направлениям:

Упругая характеристика

Под ней понимают зависимость вертикальной нагрузки на колесо от прогиба подвески. Помимо этого, за упругую характеристику принимают статический прогиб, динамический ход, жесткость подвески, и т. д.

• Статический прогиб (статический ход) подвески — прогиб под весом автомобиля. При нагрузке, как правило, рычаги подвески принимают горизонтальное положение, а рессоры распрямляются. Статический прогиб приблизительно равен динамическому ходу или чуть меньше.
• Динамический ход — прогиб под воздействием ответных сил дороги при движении по ней.
• Жесткость подвески (жесткость хода) не стоит путать с жесткостью упругого элемента. Жесткая подвеска делает управление более четким.

Другими словами, упругая характеристика определяет качество самой подвески.

Плавность хода

Колебания автомобиля влияют практически на все его основные свойства, такие как плавность хода, комфортабельность, расход топлива и качество управления. Они возрастают в связи с увеличением скорости или ухудшением качества дороги. Плавность хода напрямую влияет на ощущения пассажиров во время поездки. Чем ровнее дорога, тем приятнее в пути, без тряски и сильных вибраций. Установлены некие стандарты допустимых колебаний, от которых зависят цена и качество авто. Эти стандарты призваны защитить пассажиров и груз от быстрой утомляемости, и повреждений в пути.

Невозможно полностью исключить вибрации, но производители стараются максимально повысить уровень комфорта. Если по колебаниям колес оценивают устойчивость и сложность в управлении машины, то колебания кузова определяют плавность хода.

Под плавностью хода принято понимать свойство авто обеспечивать максимальную защиту пассажиров и груза от сильных толчков и ударов, возникающих при контакте автомобиля с дорогой. Частота колебаний кузова в пределах от 0,5 до 1,0 Гц свидетельствует о том, что плавность хода нормальная.

СПРАВКА: частота от 0,5 до 1,0 Гц схожа с частотой толчков, испытываемых при ходьбе

Во время поездки пассажиры испытывают медленные колебания с большими амплитудами и быстрые, с малыми рывками. Если быстрые можно устранить с помощью сидений, виброизоляций, резиновых опор и т. д., то для защиты от медленных используется упругая подвеска колес.

Таким образом, можно сказать, что плавность хода является важной характеристикой, на которую стоит обратить внимание при выборе автомобиля.

Кинематика

Эта характеристика обуславливает изменения положения колес во время движения. Как было написано ранее, в зависимости от вида подвески колеса могут двигаться как параллельно друг другу, так и с небольшими отклонениями не зависимо друг от друга. Казалось бы, особой разницы в том, как перемещаются колеса нет, но это не так, поскольку кинематика влияет на безопасность передвижения.

Эластокинематика

Процесс изменения положения колес относительно кузова, с применением в подвеске эластичных элементов (рессоров, сайлент-блоков и др.) принято называть эластокинематикой. Благодаря этим элементам, подвеска может подстраиваться под дорожные условия. Для примера можно рассмотреть ситуацию, при которой во время торможения с одной стороны дорожное покрытие состоит из гравия, а с другой — асфальт. В этом случае углы схождения колес меняются индивидуально. Эластокинематическая подвеска позволяет произойти более равномерному сцеплению колес и дорожного полотна во время поворотных маневров, реагирует на отклонение кузова от горизонтального положения, осуществляя небольшой доворот задних колес. Благодаря чему водитель может увереннее чувствовать себя во время поворотов и перестройки.

Демпфирующая характеристика

Демпфирование — искусственное подавление механических колебаний. Учитывая то, что колебания кузова выводят пассажиров из зоны комфорта, данная характеристика очень важна при выборе авто. Затухание колебаний происходит благодаря работе, в первую очередь, амортизаторов, которые выравнивают вибрации, путем равномерно распределения ударной силы. Свойства их работы описывает данная характеристика.

Подрессоренные и неподрессоренные массы

Для начала необходимо определиться с отличием подрессоренной и неподрессоренной массы.

Неподрессоренная масса включает в себя массу колес и других деталей, прикрепленных непосредственно к ним. Это диски, шины, детали тормозной системы, находящиеся на колесе.

Подрессоренная масса — это та часть автомобиля, которая воздействует на подвеску. Грубо говоря — это детали верхней части машины.

Соотношение подрессоренной и неподрессоренной массы существенно влияет на плавность хода и безопасность езды. Большая величина неподрессоренных масс оказывает влияние на характер работы подвески, что выражается, например, в большой силе инерции, возникающей в подвеске при преодолении неровностей. Если взять за основу волнообразную поверхность, то на скорости, задний мост под воздействием упругих элементов, не будет успевать приземляться, что приведет к ухудшению сцепления колес с дорогой.

Меньшая величина неподрессоренных масс меньше воздействует на плавность хода на неровной дороге, поэтому производители стремятся к ее снижению.

Неисправности и обслуживание подвески авто

Несмотря на то, что производители активно улучшают износостойкость оборудования, из-за плохого состояния дорог их усилия сводятся на «нет» и водители сталкиваются с таким проблемами, как:

1. Деформация рычагов подвески. Причиной такого рода поломки можно назвать низкое качество материала, из которого изготовлена деталь. Проявляется, как правило, при наезде на высокое препятствие или наоборот, въезде в глубокую яму. При достаточно серьезной поломке, появляется характерная вибрация от работы двигателя. Обслуживание на СТО заключается в снятии деформированного рычага, замене вышедших из строя деталей или полной замене оборудования.
2. Изменение углов установки передних колес. Зачастую это происходит в результате изнашивания шарниров передней подвески и приводит к ухудшению вращения колес, чрезмерному расходу топлива. При такой поломке помогает регулировка развала схождения.
3. Износ или поломка амортизатора, нарушение герметичности. Происходит из-за длительной работы, большой нагрузки или попадания мусора. При перемещении жидкости, неисправно работающие клапаны подвержены излишней нагрузке, что со временем приводит к их поломке — образовании течи. Использование неисправных амортизаторов может серьезно навредить транспортному средству, вплоть до разрушения деталей подвески.
4. Поломка опоры амортизатора. Обычно происходит по двум причинам: а) в опоре изнашивается резина; б) выходит из строя подшипник. Характерным признаком поломки является стук, даже при езде по незначительным неровностям.
5. Износ креплений подвески. Крепления можно отнести к расходному материалу, во время эксплуатации их износ неизбежен. Своевременная замена не позволит разрушениям перейти на остальные детали.

Основной причиной поломок подвески является некачественное дорожное покрытие. Кроме того, на срок службы агрегата влияет стиль вождения водителя, качество технического обслуживания или низкопробные комплектующие.

Изучив строение, принцип работы и характеристики подвески, мы можем сделать вывод, что это сложный механизм, требующий внимательного контроля и качественного обслуживания, прежде всего, в целях безопасности в пути. Подвеска оказывает огромное влияние на работу всего автомобиля и условий вождения. Классификация подвесок разнообразна, поэтому каждый сможет выбрать авто по своим критериям.

Независимая подвеска автомобиля. Принцип работы, типы и устройство

Независимая подвеска – самый популярный вид подвесок. Он отличается от других тем, что каждое колесо не влияет на другие, и между колесами нет жесткой связи. Типов независимой подвески существует много, но самой популярной остается многорычажная «МакФерсон». Она отличается от других хорошими характеристиками и сравнительно низкой стоимостью.

Типы независимых подвесок

Подвеска с качающимися полуосями

В такой подвеске применяется две полуоси вместо одной. Каждая ось закрепляется на шасси с помощью шарнира, благодаря чему обеспечивается перпендикулярное положение колеса по отношению к полуоси. Помимо этого, при поворотах боковые силы подвески могут подбрасывать машину, из-за чего страдает устойчивость автомобиля. Чаще всего этот вид подвески используется для грузовых машин.

Подвеска на продольных рычагах

Этот тип подвески заключается в том, что каждое колесо на одной оси с обеих сторон прикрепляется к рычагу, намертво закрепленного на раме. При использовании этой подвески может изменяться колесная база, но колея остается такой же, как и была. Устойчивость этого типа независимой подвески автомобиля не отличается хорошими характеристиками, из-за чего колеса могут поворачиваться вместе с кузовом. Это негативно сказывается на сцеплении шин с дорогой. При движении продольные рычаги берут на себя всю нагрузку со всех направлений. По этой причине данному типу подвески не хватает жесткости и утяжеления. Плюсом подвески на продольных рычагах является возможность сделать ровный пол в машине, благодаря чему внутри увеличивается объем салона. Такая подвеска нередко применяется в производстве легких прицепов.

Подвеска Дюбоне

Этот тип независимой подвески автомобиля применялся на машинах в первой половине ХХ века. На каждом борте автомобиля был рычаг с реактивной тягой. Рычаг оказывал действие на пружину, а реактивная тяга соединялась с кожухом, в котором находилась пружина и передавала усилия при торможении. Этот тип подвески не прижился, потому как из кожуха постоянно вытекала жидкость.

Подвеска на косых рычагах

Данный тип подвески – это всего лишь усовершенствованная подвеска на продольных рычагах. Она используется для ведущей оси. Конструкция подвески делает минимальной вероятность изменения ширины между колесами, а также оказывает влияние кренов на наклон колес. Когда во время поворота усиливается подача топлива, задняя часть машины немного приседает, из-за чего происходит развал передних колес. Когда уменьшается подача топлива, передняя часть становится ниже, а задняя часть машины поднимается.

Подвеска на двойных поперечных рычагах

С каждой стороны подвески есть два рычага, которые крепятся на раму внутри на эластичном креплении. Снаружи они соединяются со стойкой колеса. Преимущество данного типа подвески в том, что у Вас есть возможность отрегулировать все необходимые параметры и ее характер во время работы. Эта подвеска очень популярна на спорткарах, потому как на ней можно отрегулировать:

• Высота центров крена;
• Ширину колеи;
• Развал колес;
• Продольные и поперечные показатели;

Подвеска «МакФерсон»

В данном типе подвески имеется направляющая стойка и дополнительный нижний рычаг. Это позволяет качаться, когда работает верхний шарнир. Макферсон – это продолжение свечной подвески. Поворотный кулак скользит вверх и вниз по раме направляющей, которая обеспечивает поворот. Тип подвески макферсон очень популярен, потому как подвеска этого типа проста, компактна и недорогая.

Многорычажная подвеска

Многорычажная подвеска – это подвид подвески на двойных поперечных рычагах. Они применяются на машинах с задним приводом. Долгое время ее использовали спереди, но потом конструкторы смогли повысить управляемость и устойчивость машины. В новой подвеске уже не было ввинчивания.

Недостатки и преимущества независимых подвесок

В основном, этот тип подвески используется на легковых машинах. Они лучше переносят выбоины на дорожном покрытии. Когда одно колесо попадает в яму, на втором это никак не сказывается. Если машина на большой скорости попадает в большую яму, то у нее меньший риск перевернуться, если установлена независимая подвеска автомобиля. Машины с этим типом подвески более безопасны и мобильны. Также у них более высокий уровень сцепления с дорогой, что отчетливо видно на хорошей скорости.

Главный недостаток подвесок такого типа – это более высокая вероятность того, что она быстрее выйдет из строя, чем зависимая подвеска автомобиля. Этот момент хорошо заметен во время поездки по горным дорогам, когда одно колесо идет по препятствию, а второе идет по своей траектории. Из-за этого клиренс становится меньше, в результате чего может повредиться дно машины. Одно можно сказать точно: асфальтовые дороги – стихия независимых подвесок автомобилей.

Секреты подвески автомобиля

Одним из основных элементов автомобиля является его подвеска. Она является связующим звеном между кузовом или рамой автомобиля и дорогой. За время развития автомобильной промышленности подвеска претерпела множество конструктивных изменений, направленных на улучшение управляемости машиной и комфорта для пассажиров. Сегодня мы расскажем о существующих видах подвесок, и о том, какие функции они выполняют.

История изобретения подвески

Первым автомобилям «повезло», что у них были предшественники в виде карет. Именно на этих повозках, движущей силой которых были лошади, а затем – паровые двигатели, инженеры совершенствовали конструкции, которые через много лет «перекочевали» на машины. Уже на первых автомобилях появилась рессорная подвеска, которая выполняла несколько довольно важных функций. Во-первых, она связывала кузов машины с дорогой. Во-вторых, подвеска обеспечивала передачу через колеса сил от дороги на несущую систему. И, наконец, в-третьих, она отвечает за плавность движения автомобиля, а также регулирует необходимое перемещение колес относительно кузова машины.

Ford Model T Landaulet ’1909. Каретообразный автомобиль

Подвески, которые были «унаследованы» от карет, имели рессорное строение и относились к классу зависимых – то есть, оба колеса на одной оси имели жесткую связку между собой, что отражалось на плавности движения не самым лучшим образом. Затем из конструкции подвесок инженеры начали изымать рессоры, и добавлять рычаги. Но сама конструкция при этом оставалась зависимой. Впрочем, рычажная подвеска уже отличалась более прогрессивными характеристиками, что не преминуло сказаться на плавности хода автомобилей. Настоящий комфорт водители почувствовали, когда автомобильные конструкторы изобрели независимую подвеску, в которой оба колеса одной оси не были жестко связаны между собой. Вершиной эволюции подвесок стала так называемая активная конструкция, при которой водитель или бортовой компьютер автомобиля может изменять параметры подвески в зависимости от скорости движения автомобиля и качества дорожного покрытия.

Устройство и основные параметры подвесок

Подвеска представляет собой сложную конструкцию, в которой выделяют три группы деталей. Первая группа – упругие элементы, воспринимающие и передающие адекватные силы реакции дорожного покрытия, которые возникают, когда колеса машины наезжают на разного рода препятствия. Вторая группа – направляюще элементы, передающие боковые и продольные силы и их моменты, а также определяют характер перемещения колес и их связи друг с другом и с рамой или кузовом. Третья группа – амортизаторы, детали подвески, отвечающие за поглощение колебаний, которые через колеса передаются от неровностей дорожного полотна на элементы подвески. Нередко в различных типах подвески (например, рессорной), один элемент может выполнять функции как первой, так и второй группы, а иногда даже всех трех групп сразу.

Схема подвески автомобиля

Чтобы оптимально настроить подвеску для определенного типа дорожного покрытия (например, для российских дорог), инженеры используют несколько параметров.

Чтобы правильно выставить переднюю и заднюю подвески автомобиля необходимо знать параметры его колеи (поперечное расстояние между колесами одной оси) и колесной базы (продольное расстояние между передней и задней осей). Также важны знания центров поперечного (воображаемая точка, проходящая через центры колес в вертикальной плоскости, которая остается неподвижной при любом крене авто) и продольного (воображаемая точка, проходящая через центры колес, которая остается неподвижно при разгоне и торможении авто) кренов, оси кренов и их расположения по отношению к центру тяжести автомобиля. В случае с поперечным центром крена, чем ближе он к центру тяжести, тем меньше машина кренится в поворотах на скорости. В случае же с продольным центром крена, то чем ближе он к центру тяжести, тем меньше кузов машины наклоняется вперед или назад при торможении и разгоне соответственно. Помимо этих характеристик, на правильность настройки подвески влияют углы установки колес, а также значение подрессоренных и не подрессоренных масс.

Типы и виды подвесок

Все подвески по характеру работы их конструктивных элементов делятся на два типа – зависимые и независимые. О том, что они собой представляют, мы указывали выше.

Зависимые подвески, в свою очередь, делятся на четыре вида. Остановимся на каждом из них подробнее.

Первым видом зависимой автомобильной подвески стала подвеска на поперечных рессорах. Именно она была заимствована у карет. Конструкция этой подвески проста: неразрезная балка моста, над которой крепится полуэллиптической формы поперечная рессора. Когда в конструкцию подвески добавили редуктор, она приобрела форму буквы Л. Чтобы сделать рессоры менее податливыми, инженера внесли в конструкцию подвески такие элементы как продольные реактивные тяги.

Ford Model T Runabout ’1912

Такую подвеску имели самые первые автомобили, например Ford T. К достоинствам подвески на поперечных рессорах можно отнести дешевизну производства (и, как следствие, ремонта и обслуживания) и простоту устройства. К недостаткам – особенности конструкции (увеличенная податливость при кренах в продольном направлении, при которых угол поворота моста мог резко измениться при наезде на препятствие), что сказывалось на управляемости автомобилем. Еще одним минусом такой подвески была ее недолговечность, особенно при использовании автомобиля на дорогах с плохим покрытием.

Вторым видом зависимой подвески стала конструкция на продольных рессорах. Устройство ее тоже не отличалось сложностью: пара продольных рессор, и на них подвешена балка моста. Причем, в зависимости от конструкции, балка моста могла находиться как над рессорами (характерно для легковых автомобилей), так и под ними (характерно для грузовых автомобилей).

Схема зависимой подвески на продольных рессорах

В силу своего устройства рессора на свою переднюю часть принимает боковые и продольные силы реакции от дорожного полотна, выступая, тем самым, своеобразным рычагом подвески. Рессора в этом виде подвески многолистовая, в ней различают коренные, подкоренные, внутренние листы. Коренный лист крепится своими концами к другим частям подвески. Сами рессоры, к слову, бывают разного строения: эллиптические, полуэллиптические, 3/4 –эллиптические, 1/4 –эллиптические, кантилеверные и балансирные. Подвеска с продольными рессорами ставилась и ставится на многие автомобили – Chevrolet, Chrysler, Volvo, Dodge и так далее. К достоинствам такой подвески относится ее простота (ее характеристики, в частности, способность принимать различные типы усилий, позволяют обойтись без многих деталей – реактивные тяги, рычаги и так далее), относительная дешевизна, возможность варьирования жесткости (путем подбора листов рессор различной длины и толщины). Кроме того, опять же из-за особенностей конструкции, такая подвеска отличается долговечностью, высокой грузоподъемностью и плавностью хода. К недостаткам подвески на продольных рессорах можно отнести слабое противодействие продольным и боковым силам при движении на высокой скорости, что приводит к ухудшению управляемости автомобилем.

Третий вид зависимой подвески – подвеска с направляемыми рычагами. В зависимости от количества рычагов, такие подвески бывают двух, трех, четырех и пятирычажные. Самая распространенная в настоящее время – пятирычажная зависимая подвеска с тягой Панара (поперечный рычаг). Устанавливается эта подвеска на множество современных легковых автомобилей, в числе которых – Fiat, Volvo, Kia, Hyundai. Рычаги такого вида подвески с одной стороны крепятся к раме или кузову автомобиля, а со второй – к балке моста. В конструкции таких подвесок присутствуют амортизаторы, которые гасят неровности дорожного покрытия.

Зависимая подвеска с направляющими рычагами.

Различают подвески с тягой Панара (бывают разрезными и сплошными), с механизмом Ватта (есть вертикальный рычаг, который компенсирует колебания от воздействия боковых и вертикальных сил) и механизмом Скотта-Рассела (есть длинный и короткий рычаги, которые соединены таким образом, что позволяют улучшить курсовую устойчивость машины). К плюсам такой подвески можно отнести надежность конструкции, плавность хода. К минусам – сложность конструкции, дороговизну обслуживания и ремонта.

Четвертый вид – подвеска «Де-Дион», являющаяся промежуточной между зависимыми и независимыми подвесками. Особенность конструкции этой подвески (наличие подпружиненной неразрезной балки, отсутствие, за исключением ступиц колес и самих колес, неподрессоренных масс) позволяет применять ее только на задних ведущих мостах автомобиля.

Схема подвески Де-дион

Устанавливалась такая подвеска на модели Alfa Romeo, Fiat, Mercedes-Benzб Smart. Плюс такой подвески – самая лучшая среди перечисленных выше плавность хода. Минус – дисбаланс при разгоне и торможении, высокая стоимость производства, ремонта и обслуживания.

(о независимых подвесках читайте во второй части материала)