Призначення

Елементи підвіски повинні мати якомога меншу вагу та забезпечувати максимальну ізоляцію від дорожніх шумів. Крім цього, слід зазначити, що підвіска передає на кузов сили, що виникають при контакті колеса з дорогою, тому її проектують таким чином, що вона має підвищену міцність і довговічність (див. рисунок 6.1).

У зв'язку з високими вимогами до підвіски, кожен з її елементів повинен проектуватися за певними критеріями, а саме: застосовувані шарніри повинні легко повертатися, але в той же час бути досить жорсткими і водночас забезпечувати шумоізоляцію кузова, важелі повинні передавати сили, підвіски, що виникають при всіх напрямках, а також сприймати зусилля, які виникають при гальмуванні і наборі швидкості; при цьому вони не повинні бути надто важкими чи дорогими у виготовленні.

Влаштування підвіски

СКЛАДОВІ ЧАСТИНИ

Будь-яка, якою б вона не була, підвіска повинна включати наступні елементи:

· Напрямні / зв'язуючі елементи (важелі, штанги);

· Демпфуючі елементи (амортизатори);

· Пружні елементи (пружини, пневматичні подушки).

Про кожен з цих елементів ми поговоримо нижче, тому не лякайтеся.

КЛАСИФІКАЦІЯ ПІДВІСОК

Для початку давайте розглянемо класифікацію існуючих типівпідвісок, що застосовуються на сучасних автомобілях. Отже, підвіска може бути залежною та незалежною. При використанні залежної підвіски колеса однієї осі автомобіля пов'язані, тобто при переміщенні правого колеса почне змінювати своє положення і ліве колесо, як це наочно показано на малюнку 6.2. Якщо підвіска незалежна, то кожне колесо приєднано до автомобіля окремо (рисунок 6.3).

Підвіски також класифікують за кількістю та розташуванням важелів. Так, якщо в конструкції два важелі, то і підвіска називається двоважелевою. Якщо важелів більше двох, то підвіска – багатоважільна. Якщо два важелі, наприклад, будуть розташовані впоперек поздовжньої осі автомобіля, то в назві з'явиться доповнення - з поперечним розташуванням важелів. Однак конструкцій безліч, тому важелі можуть розташовуватися і вздовж поздовжньої осі автомобіля, тоді в характеристиках напишуть: «з поздовжнім розташуванням важелів». А якщо не так і не так, а під певним кутом до осі автомобіля, то кажуть, що підвіска з косими важелями.

Підвіски класифікуються і на кшталт застосовуваного демпфирующего елемента - амортизатора. Амортизатори можуть бути телескопічними (нагадують вудку «телескоп» чи підзорну трубу), як на всіх сучасних автомобілях, або важелевими, яких зараз за всього бажання не знайдеш.

І остання ознака, за якою підвіски відносять до різних класів, - це тип пружного елемента, що застосовується. Це може бути ресора, кручена пружина, торсіон (є стрижнем, один кінець якого закріплений і ніяк не рухається на кузові, а другий кінець приєднаний до важеля підвіски), пневматичний елемент (заснований на здатності повітря стискатися) або гідропневматичний елемент (коли повітря виступає дуетом з гідравлічною рідиною).

Отже, підіб'ємо підсумки.
Підвіски розрізняють за такими ознаками:

· За конструкцією: залежна, незалежна;

· За кількістю та розташування важелів: одноважільний, двоважільний, багатоважільний, з поперечним, поздовжнім і косим розташуванням важелів;

· За типом демпфуючого елемента: з телескопічним або амортизатором важеля;

· За типом пружного елемента: ресора, пружинна, торсіонна, пневматична, гідропневматична.

На додаток до всього вищесказаного слід зазначити, що підвіски також розрізняють і за керованістю, тобто за рівнем контролю стану підвіски: активні, напівактивні і пасивні.

Хочеться ще сказати про підвіски з електронно-керованими амортизаторами, які здатні змінювати свою жорсткість у залежності від дорожніх умов. Наповнені дані амортизатори не звичайною, а спеціальною рідиною, яка під впливом електричного поля може змінювати в'язкість. Якщо спрощено уявити принцип дії, то вийде наступне: коли струму немає, автомобіль дуже м'яко проїжджає по всіх нерівностях, а після підведення струму по нерівностях їхати буде не дуже приємно, зате буде дуже приємно керувати автомобілем на швидкісних трасах та поворотах.

ПОВОРОТНИЙ КУЛАК І СТУПИЦЯ КОЛІСА

ПОВОРОТНИЙ КУЛАК

Поворотний кулак є сполучною ланкою між важелями підвіски та колесом. Схематичне зображення цієї деталі наведено малюнку 6.4. Загалом таку деталь називають цапфою. Однак, якщо цапфа встановлена ​​на підвісці з керованими колесами, вона називається поворотним кулаком. Якщо колеса не керовані, залишається назва «цапфа».

Якщо поворотний, отже, повертається, бере участь у процесі зміни напрямку руху. Саме до поворотного кулака кріпляться елементи кермової трапеції або кермові тяги (про ці елементи докладно описано у розділі «Рульове управління»). Поворотний кулак - масивна деталь, тому що сприймає всі удари та вібрації від дороги.

Конструкція поворотних кулаків залежить від типу приводу автомобіля. Так, якщо привід комбінований (коли колеса і керовані, і тягові одночасно, що характерно для передньопривідних автомобілів), поворотний кулак матиме наскрізний отвір для зовнішньої частини приводного валу, як показано на малюнку 6.4. Якщо колеса тільки керовані, то поворотний кулак матиме опорну вісь з конусним перетином, як, наприклад, показано на малюнку 6.7.

СТУПИЦЯ КОЛЕСА

Ступиця колеса (показана на малюнку 6.4) є сполучною ланкою між колесом та поворотним кулаком/цапфою. Поворотний кулак тільки передає зусилля на елементи підвіски, а сам не обертається. Для забезпечення вільного обертання колеса необхідна маточина. На маточину встановлюється гальмівний диск (або гальмівний барабан, про які докладно сказано в розділі «Тормозна система».), до неї ж кріпиться колесо, а маточина, у свою чергу, встановлена ​​в поворотний кулак у випадку, показаному на малюнку 6.4, на підшипниках , що забезпечують плавне обертання колеса.

За допомогою напрямних та зв'язуючих елементів колесо кріпиться до кузова або підрамника. Ці елементи кріплення поділяються на важелі та штанги. Штанга – це пустотілий профіль, зазвичай круглого перерізу, рідше – квадратного. По суті, це просто трубка з привареними до обох кінців вушками для встановлення гумових втулок, за допомогою яких виконується кріплення до кузова і поворотного кулака або цапфі. Важелі - конструктивно складніші елементи. Вони можуть бути зварені з трубок (така конструкція застосовується, в основному, у спортивних автомобілях), відлиті, наприклад, з алюмінієвого сплаву (щоб були легшими) або відштамповані з листового металу (щоб були дешевшими). Кількість та розташування важелів впливають на плавність ходу та керованість автомобіля.

ПІДВІСКА МАК-ФЕРСОНА

Мабуть, одна з найпоширеніших в даний час конструкцій підвісок - зі стійкою Мак-Ферсона (рисунок 6.5), вона ж свічка (найяскравіший приклад - це передня підвіска у ВАЗ 2109 і йому подібних). Вона відрізняється простотою конструкції, дешевизною, ремонтопридатністю (тобто ремонтувати її буде нескладно) і відносною комфортністю. Так звана стійка амортизатора зверху кріпиться до кузова і має можливість обертатися в опорі, а знизу - до поворотного кулака. Поворотний кулак, у свою чергу, приєднаний до нижнього поперечного важеля підвіски, який з'єднаний з кузовом - все кільце зімкнулося. Іноді для надання додаткової жорсткості в конструкцію вводять поздовжню тягу, приєднуючи її до поперечного важеля (знов, наприклад, ВАЗ 2109). На стійці є плече, до якого кріпиться рульова тяга. Так, при керуванні автомобілем обертається вся стійка, повертаючи колесо, не припиняючи стискатися та розтягуватися, долаючи нерівності дорожнього покриття. Але слід звернути увагу і на недоліки одноважеля (а в описаному вище випадку вона саме одноважільна) підвіски. Це "клювання" автомобіля при гальмуванні і невелика енергоємність підвіски.

Залежна

позитивні характеристики :

Простота конструкції; - міцність; - дешевизна; - стійкість до пошкоджень; - прохідність.

недоліки:

Недостатня керованість, особливо за високої швидкості руху;
- незначний рівень комфорту;
- неінформативне кермо.

Незалежна

позитивні властивості, до яких належать:

Хороша керованість автомобілем, особливо на високій швидкості;
- Висока інформативність при управлінні;
- Можливість налаштування параметрів підвіски під конкретні умови руху;
- підвищений комфорт під час руху

Серед її недоліківпотрібно відмітити:

Короткі ходи підвіски;
- Досить велика кількість деталей і, як наслідок, підвищена ймовірність їх пошкодження у складних дорожніх умовах:
- Проблеми в польових умовахремонту пошкодженої підвіски;
- Висока вартість обслуговування та труднощі регулювання.

- це сукупність механізмів, які забезпечують пружний зв'язок між рамою (або кузовом) і мостами або колесами машини, зменшення динамічних навантажень на колеса і кузов, загасання їх коливань, а також налаштування кузова авто в процесі руху. Підвіска транспортного засобу виконує потрійне завдання: вести безпечно, м'яко та точно. Іншими словами, підвісці автомобіля необхідно забезпечувати активну безпеку, прийнятний комфорт та хорошу керованість.

Підвіска автомобіля – це проміжна ланка між дорогою та кузовом автомобіля. Вона має бути м'якою поряд із високою комфортабельністю, а також надавати максимальний рівень безпеки їзди. Для цього необхідні висока інформативність керування, точна кінематика автомобільних коліс та ізоляція автомобільного кузова від жорсткого кочення радіальних шин і дорожніх шумів. Також слід взяти до уваги, що підвіска автомобіля передає на кузов автомобіля сили, що виникають у процесі взаємодії коліс із дорогою, тому їй необхідно бути дуже міцною та довговічною. Шарніри, що використовуються, повинні з легкістю провертатися, бути практично непіддатливими, одночасно з цим забезпечувати хорошу шумоізоляцію кузову. Важелів необхідно передавати сили майже у всіх напрямках, а також гальмові і тягові моменти, при цьому мати не надто велику масу. Пружні складові при ефективному використанні матеріалів повинні бути компактними та простими та допускати достатній хід підвіски.

На автомобільну підвіску накладаються такі вимоги:

• Кінематична схема повинна створити середовище для можливо малої зміни кутів установки коліс та колії, відповідність кінематики рульового приводу кінематиці коліс, що виключають коливання коліс навколо осі повороту;
• Пружна характеристика автомобільної підвіски повинна протидіяти «клюванню» при розгоні та гальмуванні автомобіля, нахилам при повороті, надавати плавність ходу, а також відсутність ударів в обмежувачі ходу;
• Надійна передача від коліс рамі чи кузову поперечних та поздовжніх моментів та зусиль;
• Оптимальна величина згасання коливання коліс та кузова;
• Мала маса складових підвіски і переважно безпружинних елементів;

Різновидів підвісок існує досить багато, вони класифікуються за видом направляючого апарату (незалежні та залежні) та за видом пружних елементів (пневматичні, ресорні, торсіонні, пружинні тощо). Будь-яка підвіска автомобіля має свої переваги і недоліки. Підвіска залежного типу більш дешева і проста, має постійну колію, але одночасно з цим балка не є підресореною, таким чином віднести цю підвіску до «легких» не можна. Також при протилежних ходах правого та лівого коліс однієї осі виявляється значний їх нахил, наслідком цього є мимовільні коливання коліс (ефект шиммі). Підвіски незалежного типу мають великі переваги, тому їх використання зараз дуже поширене. Вони різняться за кількістю важелів: свічкові, багатоважільні, двоважільні, одноважільні. І за розташуванням площини хитання коліс: діагональна на косих важелях, поперечна, поздовжня. До окремого класу можна віднести так звану напівзалежну підвіску. Її правильна назва - підвіска автомобіля з балкою, що закручується. В основному вона використовується у задній частині передньопривідних бюджетних автомобілів. У підвісці транспортного засобу можна виділити три великі групи елементів: демпфуючі – амортизатори, пружні – стабілізатори та пружини, напрямні – важелі.

Амортизатори, пружини та стабілізатори є основою у багатьох дискусіях про ходові якості автомобіля. Перелічені елементи визначають такі важливі та відчутні параметри, як характер управління та валкість, плавність ходу. Конструкція підвіски часто залишається в тіні, але за своїм впливом і значущістю на поведінку машини анітрохи не поступається решті факторів.

Конструкція автомобільної підвіски задає напрямок руху колеса в процесі відбою та стиснення. В ідеальному випадку дана траєкторія має бути такою, щоб колесо завжди займало перпендикулярне положення щодо дороги, щоб площа зіткнення шини з дорожнім покриттям була максимальна, але отримати це при експлуатації складно – у процесі стиснення підвіски колеса змінюють розвал, а під час повороту вони разом з кузовом, що крениться, нахиляються вбік. І що більше відхилення коліс, то менше площа контакту шин. У результаті рівень зчеплення з дорожнім полотном та стійкість автомобіля – параметри, що визначаються конструкцією автомобільної підвіски.

Майже геометрія важелів впливає на керованість авто, тільки тут вже позначається нестабільність сходження коліс. Наслідки – ризик транспортного засобу на нерівних дорогах, схильність до недостатньої або надмірної повертаності.

Колія автомобіля також виявляється непостійною навіть незначний хід підвіски може стати причиною її зміни в кілька сантиметрів. Все це сприяє збільшенню опору руху, веде до збільшення паливної витрати та швидкого зносу шин. Також при цьому зменшується стійкість прямолінійного руху, так як зчіпні характеристики шин «витрачаються» не на утримання машини, а на опір в сторони колесам, що розходяться.

Конструкція підвіски автомобіля впливає і плавність руху. По-перше, кількістю безпружинних мас, до складу яких входить і маса всіх важелів, а по-друге, власним внутрішнім тертям. Справа в тому, що більшість сучасних автомобільних підвісок, особливо багатоважільних, мають здатність рухатися виключно завдяки деформації гумометалевих шарнірів, а також сайлент-блоків, що застосовуються для прикріплення важелів. Якщо змінити їх на жорсткі підшипники, то підвіска автомобіля стане «кам'яною», втратить всі свої здібності до пересування, тому що будь-який важіль навколо свого місця кріплення описує коло, яке, у свою чергу, перетинається максимум у двох точках. При використанні гумометалевих шарнірів вдається отримати складнішу кінематику важелів і змусити підвіску автомобіля рухатися, але тертя при цьому збільшиться. А чим воно більше, тим гірше відбуватиметься фільтрація нерівностей.

Підвіска автомобіля впливає на рівень кренів машини (йдеться про амортизатори та пружини, а саме про схему розміщення важелів). Конструктивна риса важелів задає центр поперечного крену - місце, навколо якого нахиляється автомобільний кузов. Ця точка зазвичай розташовується нижче центру тяжіння – місця застосування сили інерції. Саме за розташуванням важелів центр крену можна легко підвищити, зменшивши або повністю усунувши нахил автомобільного кузова. Якщо ця точка буде розташована вище центру тяжкості - крен утворюється знову, тільки вже в зворотний бік- Як у мотоцикла, всередину повороту. Але це тільки в теорії, на практиці ж дії щодо підвищення центру крену супроводжуються деякими проблемами, наприклад, надто сильної зміни колії, таким чином йдеться лише про незначне зменшення кренів, але цього не варто.

У результаті можна сказати, що проектування автомобільної підвіски – важкий та відповідальний процес, а вихід – пошук компромісу.

Розглянемо найпоширеніші типи підвісок автомобіля.

Підвіска залежного типу

Найстаріший тип підвісок, залежна підвіска застосовується і сьогодні, а її головною відмінністю незмінно залишається досить жорсткий зв'язок колісних осей за допомогою простої балки або картера моста. Спочатку як напрямні і пружні елементи застосовувалися ресори, але в сучасних автомобілях сполучна колеса поперечка фіксується двома поздовжніми важелями і поперечною тягою, яка сприймає бічні сили. Використовується на задній осі передньопривідних бюджетних автомобілів, а також багатьох позашляховиків.

Вважають, що крім невисокої вартості, простоти використання перевагами залежна підвіска автомобіля не має - це зовсім не так. Її плюси – невелика вага, якщо йдеться про ведену осі, досить високий центр поперечного крену і найголовніше – сталість розвалу та колії. Незалежно від нахилу та розгойдування на рівній дорозі кут нахилу коліс до дорожньої поверхні не змінюється, це означає, що в будь-яких режимах машина має найкраще зчеплення з поверхнею. Хотілося б сказати, що більше жодна підвіска не може похвалитися такими властивостями.

На жаль, ситуація погіршується на поганому дорожньому покритті - провал колеса в яму сприяє зміні іншого розвалу, а це зменшує зчіпні властивості. При русі прямо це не дуже відчутно, але при повороті може призвести до несподіваного занесення.

Також є значні проблеми з керованістю автомобіля. Різноспрямований хід коліс відбувається з поворотом балки мосту, що провокує погану обертальність та повну відсутність стабільності на прямій. Також тут потяг Панара смикає вісь вліво-вправо, що погіршує ситуацію.

На щастя, це можна виправити. Для того, щоб поперечина перестала розвертатися, з кожної сторони замість одного поздовжнього важеля можна використовувати два, розташовані за системою механізму Уатта. Усунути проблему осьових зсувів допоможе монтаж поздовжнього важеля, який утримує балку по центру замість тяги Панара. Але на практиці стає ясно, що така зміна безглузда – конструкція помітно ускладнюється і потребує більше місця у висоту. Адже головна сфера застосування підвіски залежного типу – бюджетні автомобілі.

Типовим представником даної конструкції може бути задня підвіска з гвинтовими циліндричними пружинами як пружних елементів. Як приклад можна розглянути конструкцію задніх підвісок класичних моделей "Жигулі". Тут за допомогою двох гвинтових пружин балка заднього мосту"підвішується", а також додатково прикріплюється до кузова автомобіля завдяки чотирьом поздовжнім важелям. На додаток до цього для збільшення плавності ходу, підвищення керованості та зменшення крену кузова при поворотах монтується реактивна поперечна штанга.

Задня напівнезалежна підвіска

Це два поздовжні важелі, з'єднані посередині поперечкою. Такий тип підвіски використовується лише ззаду, але практично на всіх автомобілях із передньопривідною системою. Плюси задньої напівнезалежної підвіски: компактність, легкість монтажу, невелика вага, як наслідок - зниження "безпружинних мас" і найголовніша перевага - найоптимальніша кінематика колеса. Мінус: підвіску такого типу можна використовувати тільки на задньому мосту, що не веде.

Якщо ж амортизатор і пружина конструктивно встановлені окремо, пружина замінюється на пневмоелемент з проставками потрібної величини. Проставками підбирається максимальний та мінімальний кліренс автомобіля. Якщо пружини і амортизатори включені у єдиний вузол, типу передньої стійки, то установка пневмоэлемента виконується як і, як і передній підвісці, тобто. одягається на шток амортизатора.

Підвіска на поздовжніх важелях

Серед підвісок незалежного типу, де колеса не мають жорсткого зв'язку між собою, такий тип підвісок є найпростішим. Тут кожне колесо утримується за рахунок спеціального важеля, який відповідно сприймає бічні та поздовжні зусилля. При цьому важіль повинен бути дуже міцним і мати широку опорну базу – зазвичай він прикріплюється до кузова за допомогою двох шарнірів.

Під час роботи підвіски автомобіля такого типу колеса переміщуються тільки в поздовжній площині автомобіля, а їх колія та сходження залишаються незмінними. У якомусь плані це значний плюс – на прямій машина економічніша та стабільніша, але з іншого боку – при повороті колеса нахиляються разом із кузовом, значно зменшуючи свої можливості у передачі бічних сил. Немаленькими виходять і крен - центр поперечного крен знаходиться низько, на рівні дороги. Зрозуміло, ситуацію можна виправити шляхом монтажу потужного стабілізатора, але на розбитому дорожньому полотні це може призвести до непередбаченої втрати стійкості.

На основі вищесказаного можна було б назавжди забути про таку конструкцію, але при цьому вона компактна і дуже проста - відмінно підходить для комерційних вантажопасажирських моделей. І зовсім не проблема в тому, що перед поворотом потрібно скидати швидкість, зате автомобіль економічний, добре управляється і стабільний на прямий.

Підвіска на поперечних подвійних важелях

Створена в 30-х роках, даний тип підвісок автомобіля і сьогодні виступає як незамінний компонент для спортивних автомобілів. Назва підвіски говорить про те, що колесо тут утримується на двох поперечних важелях, які кріпляться до кузова або підрамника. Плюси конструкції цього типу – широкі можливості налаштування. Наприклад, змінюючи кут нахилу важелів можна встановлювати висоту поперечного крену, а регулюючи їхню довжину – керувати зміною розвалу та колії.

Зазвичай нижній важіль роблять довшим за верхній, що при мінімальному розширенні колії дозволяє надати колесам негативний розвал в процесі стиснення - інакше, зробити так, щоб у процесі стиснення підвіска "завалювала" верхню частину колеса всередину. Навантажене зовнішнє колесо тепер у повороті виявляється набагато ближче до вертикалі, оскільки негативний розвал трохи компенсує нахил кузова та колеса. Чим далі один від одного знаходяться поперечні важелі, тим менші діючі сили в опорах і важелях, тобто менше піддатливість всіх елементів, а також точніше кінематика підвіски. Тут також є негативна сторона – розвал, що змінюється, значно погіршує умови роботи покришок в процесі гальмування, коли підвіска стискається. Тому інженерам доводиться подумати і над поздовжнім нахилом важелів - при деякому їх розташуванні підвіска може чинити опір клювання на гальмуванні. Значним плюсом даного типу підвісок є можливість отримання досить високого центру крену. У цьому випадку його можна розмістити на будь-якій висоті; з певного моменту цей підйом викликає мінливість колії під час стиснення.

У зв'язку з щодо великою висотоюпідвіска двоважільного типу найчастіше використовується на передній осі. Їй можна надати компактніший вигляд, але для цього важелі необхідно прикріплювати до підрамника, так як при їх зближенні один з одним зростає зусилля на опори. Таким чином, на задній осі, де зовсім небажано забирати вільне місце у багажного відділення, підвіска двоважільного типу збирається саме на підрамнику.

Напівзалежна (торсіонно-важільна)

Такий тип підвісок є щось середнє між залежною підвіскою автомобіля і варіантом на поздовжніх важелях. У ній також присутні поздовжні важелі і поперечка, але вона знаходиться не на осі, як у підвісці залежного типу, а зміщена вперед, до опор важелів. Сама поперечка при цьому крім сприйняття бічних сил також виконує стабілізуючі функції, скручуючись при різноспрямованому колісному ході. Для цього на ній нанесений спеціальний U-подібний переріз, що робить її податливою на кручення і жорсткою на вигин.

З погляду кінематики підвіска напівзалежного типу успадкувала все найкраще своїх попередників. У разі рівностороннього ходу, на прямій, колеса не змінюють розвал, рухаючись відповідно до площини кузова, а під час повороту при різноманому ході розвал коліс змінюється як щодо дорожньої поверхні, так і кузова – поздовжні важелі скручуються поперечиною, частково перешкоджаючи нахилу коліс та кузова . Величина цього «перешкоди» виявляється положенням поперечки – що більше вона зміщена назад, то менше відхилення коліс від вертикалі. Але не варто переборщувати, тому що в граничному випадку це буде вже підвіска залежного типу з її проблемами стійкості та керованості на поганій дорозі. Також збільшується навантаження на поздовжні важелі, які за досить великої жорсткості на вигин повинні надавати ще й значно скручування.

У підсумку, з підвіскою напівзалежного типу зовнішнє колесо до повороту нахиляється набагато сильніше, ніж хотілося б – наступні типи підвісок відрізняються здатністю утримувати колесо ближче до вертикалі, надаючи краще зчеплення з дорожнім полотном. Легкість та простота підвіски напівзалежного типу, непогана стійкість у поворотах та відмінна стабільність на прямій, забезпечили їй високу популярність. Більшість негабаритних автомобілів комплектуються саме цією задньою підвіскою. До недоліків можна віднести тільки підвищені вимоги до області під днищем і незначну протидію поперечному нахилу автомобільного кузова – центральна точка крену виявляється трохи нижчою, ніж у підвіски залежного типу, хоча й трохи вищою, ніж у схеми з поздовжньо розташованими важелями.

Підвіска на косих важелях

Цей тип підвісок у наш час дуже рідкісний - їй на зміну прийшла багатоважільна конструкція - проте до другої половини 90-х років саме вона використовувалася на задній осі більшої частини дорогих потужних задніпривідних автомобілів.

Її зовнішній вигляддуже простий: з кожного боку розташовується лише один косий важіль, вісь обертання якого має нахил, як у поперечному, так і в поздовжньому напрямку. Вибираючи кути нахилів, а також довжину важелів, можна досягти різних кінематичних властивостей підвіски – завдяки такій гнучкості в налаштуваннях вона припала до смаку безлічі розробників.

Слід сказати, що саме в цьому вона схожа на підвіску двоважільного типу, але можливостей у останньої більше. Зокрема, підвіска із застосуванням косих важелів не надає відносної сталості колії – чим значнішим необхідний розвал для виконання поворотів, тим більше колія розширюється в процесі стиснення. Але в результаті її відхилення виявляється набагато менше, ніж у підвісці типу Макферсон, а крім цього, крениться машина на косих важелях набагато менше - центральну точку крену можна розмістити високо, а його місце розташування меншою мірою залежить від завантаження автомобіля. Крім цього, дана підвіска автомобіля відрізняється корисними властивостями для задньої осі. По-перше, вона запобігає крену машини на гальмуванні, притискаючи кузов до дороги. По-друге, завдяки їй можна впливати на характер керованості, змінюючи надмірну повертаність, і навпаки. Для цього конструктори підбирають необхідний кут поперечного нахилу важеля, який впливає на сходження коліс у процесі стиснення – позитивне сходження сприяє недостатній повертаності, а негативне сходження – надлишковій. Зрозуміло, це також паліативне рішення, оскільки змінне сходження на хвилястій прямій дорозі означає нераціональне застосування зчіпних характеристик шин. І, незважаючи на це, в розумних межах цей механізм демонструє найкращий баланс машини в повороті. Радикальний метод - контрольоване електронікою сходження задніх коліс - обходиться дуже дорого.

Макферсон-підвіска

Макферсон – найвідоміший тип підвісок на сьогоднішній день. Це пояснюється невеликою шириною, простотою конструкції та легкістю, що робить її просто незамінною у тісних умовах сучасних відсіків для двигунів. Але на задній осі, де питання про компактність вже не таке актуальне, вона зустрічається рідко - через суттєві проблеми з кінематикою.

Кожне колесо обладнане лише одним важелем. А це – мінімум кульових опор та сайлент-блоків, тобто максимум надійності та мінімум ваги. Немає необхідності в зменшенні безпружинних мас застосовувати алюміній і вдаватися до інших хитрощів. Поперечний важіль через сайлент-блоки прикріплюється до поперечної балки (підрамника), через кульову опору він з'єднується з поворотним кулаком колеса. Функцію верхнього важеля тут виконує сам кузов транспортного засобу, до якого прикріплюється амортизаційна стійка. Втративши верхнього важеля, підвіска втратила здатність до зміни розвалу коліс при відносно стабільній колії, а регулювальні можливості різко зменшилися. Фактично інженерам доводиться вибирати: або нахилити важіль на зовнішній бік і домогтися сприятливої ​​зміни розвалу ціною непостійності колії, або помістити його ближче до горизонталі, стабілізувавши колію, зменшивши зчеплення в поворотах. Найчастіше дотримуються першого варіанта, в якому також можна отримати високий центр крену. Слід сказати, що його положення виявляється тим самим нахилом важеля, тому тут ховається ще один мінус - суттєве збільшення кренів за ступенем завантаження транспортного засобу, коли підвіска опускається вниз (просідає), і важіль змінює нахил. Це властиво й іншим видам підвіски, але вже меншою мірою, і тому для задньої колісної осі, яка, як правило, і сприймає додаткове навантаження, підвіска типу Макферсон застосовується дуже рідко. Для автомобілів із системою переднього приводу малого класу дана конструкція ще протягом тривалого часу буде дуже актуальна, навіть хоча б через її компактність, але при створенні автомобілів більше високого класувід Макферсон-схеми поступово відмовляються.

До мінусів можна віднести досить високе тертя в стійкій амортизаторі, що знижує фільтрацію дорожніх шумів і нерівностей, а також значно посилює навантаження на бризковик через верхню опору амортизаційної стійки. Саме тому Макферсон не зустріти на позашляхових моделях, хоча вона надає великий хід колеса.

До речі, на деяких спортивних моделях така підвіска використовується, зокрема на Porsche Cayman та 911 – жорсткі пружини та амортизатори обмежують хід коліс та мінуси підвіски майже не відчутні.

Підвіска типу «Де Діон»

Бажаючи якнайбільше зняти навантаження із заднього мосту, інженери та конструктори багатьох автомобільних фірм почали використовувати підвіску типу «Де Діон», яка була названа на честь свого творця, Альберта Де Діона. Її головна відмінність – картер основної передачі відокремлений від балки мосту та приєднаний безпосередньо до кузова автомобіля. Крутний момент тепер передається від силового агрегатудо провідної колісної пари через півосі, які гойдаються на ШРУСах (шарнірах рівних кутових швидкостей). Цей різновид підвіски може бути незалежним і залежним. Щось схоже використовується на позашляховиках у конструкції передньої частини підвіски незалежного типу.

Але, незважаючи на вдосконалення конструкції, всі підвіски залежного типу мають один істотний недолік: проявляється незбалансована поведінка машини при гальмуванні і старті. Автомобіль починає присідати при сильному розгоні і клювати в процесі гальмування. Для усунення цього ефекту стали використовувати додаткові напрямні механізми.

Multillink (многоважільна підвіска)

На сьогоднішній день даний тип підвісок є найбільш поширеним і застосовується на передній та задній осях легкового автомобіля. Підвіска багатоважільного типу встановлюється як на задньопривідні, так і на передньопривідні автомобілі.

На відміну від решти різновидів, даний тип підвісок - поняття розпливчасте. Сама її назва «багатоважільна» не пояснює її конструкцію. Незважаючи на це, ідея тут одна - поєднати переваги двоважільного підвіски з перевагами підвіски на косих важелях, тобто отримати ще й ефект, що підрулює, при оптимальній кінематиці. Відповідно, таку підвіску можна представити як двоважільна, яка оснащена косими або поздовжніми важелями, що «стягують» у ході стиснення колесо в бік для зміни сходження.

Настав час розглянути пристрій підвіски автомобіля. Уявимо себе в автомобілі, що рухається нерівною дорогою, у якого колеса жорстко пов'язані з рамою. Незважаючи на повітря в шинах, демпферні подушки між рамою та кузовом, вібрація буде така, ніби ви їдете на возі з дерев'яними колесами, а всі речі в салоні підстрибуватимуть по салону.

Саме для усунення вібрації та гасіння коливань служить підвіска автомобіля. Вона ніби підвішує колеса до рами замість жорсткого з'єднання коліс та рами.

На малюнку нижче представлено загальний пристрій підвіски автомобіля.

Будь-яка підвіска автомобіля обов'язково складається щонайменше з трьох елементів. Відсутність чи несправність одного з елементів порушує роботу підвіски автомобіля.

Пружний елемент. Це опора для кузова, яка не допускає жорсткого зв'язку з направляючим елементом коливання колеса.

Напрямний елементвідповідає за рух колеса у строго визначеному напрямку, виключаючи зачіплення колесом кузова або рами.

Гасний або демпфуючий елементслужить для швидкого та плавного припинення коливань колеса. Інакше безліч нерівностей змусить коливатися раму автомобіля настільки ж нескінченно, поки рухається автомобіль.

Як видно на малюнку, ці три елементи утворюють як би трикутник, сторонами якого вони є. А вершини трикутника – це місця з'єднання елементів. Розрізняють два види підвіски: залежна та незалежна. Їхні приклади показані на малюнку нижче.

Залежна підвіска автомобіля – простіша за конструкцією. У ній пара коліс пов'язана жорсткою зчіпкою. І коли одне колесо легкового автомобіля проходить нерівність, то частина навантаження за принципом гойдалок передається на друге і навпаки.

У незалежній підвісці автомобіля такого немає. Тут кожне колесо відчуває власне навантаження та коливання, що мінімально відбивається на коливанні рами чи кузова легкового автомобіля загалом під час проїзду незначних нерівностей. Але такий варіант має складнішу конструкцію.

Тут було розглянуто влаштування підвіски автомобіля. Тепер необхідно перейти до наступного розділу та розглянути роботу підвіски автомобіля.

Розібравши принцип роботи підвіски автомобіля, розглянемо її елементи окремо та докладніше.

Гасучим елементом у підвісці автомобіля є амортизатор. Це - трубка, в якій знаходиться рідина, поршень, що входить в трубку і пружина, розташована на поршні. Щоб наочніше зрозуміти принцип роботи амортизатора, згадайте про звичайний велосипедний насос. Якщо перекрити подачу повітря йому та спробувати його прокачати – ви відчуєте опір повітря, і ручка насоса після натискання повертатиметься назад. Приблизно те саме відбувається з амортизатором. При різкому ударі (наїзді на нерівність) пружина стискається, пом'якшуючи різке навантаження, роблячи її плавнішою, а рідина в трубці, перетікаючи з однієї порожнини в порожнину з поршнем це навантаження повністю гасить. Для прикладу: кожен хоч раз бачив, як господар будь-якої машини намагався різко натиснути на один із країв кузова і відразу відпускав його. Це проста перевірка роботи амортизатора. Якщо автомобіль після цієї процедури хитнеться 1-2 рази – амортизатор справний, якщо більше – треба шукати несправність, оскільки амортизатор не гасить коливання пружини.

Направляючим елементом є важільно-шарнірні з'єднання. Тобто це – кілька важелів, що мають як жорстке, так і шарнірне з'єднання, які своєю роботою «примушують» переміщатися колесо при коливаннях у потрібному напрямку, про що ми згадали раніше. Наприклад можна взяти долоню людини. Пальці – це важелі, а місця згинів – це шарніри. І якщо пальці можна стиснути в кулак, то вигнути їх фаланги навпаки або вже не можна. Ось приблизно за таким принципом і працює напрямний елемент.

Ну і, нарешті, пружний елемент. Залежно від виду транспортного засобу, ці елементи мають індивідуальні конструкції, основні види яких представлені на малюнку нижче.

Так, у великовантажних машин, де навантаження на осі досить велике, застосовують ресори. Це увігнуті залізні пластини, що центром кріпляться до кріплення колеса, а краями – до рами автомобіля. За рахунок своєї пружності вони при прогинанні все одно повертаються у вихідне положення, послаблюючи різке навантаження на колесо. Кількість і товщина пластин залежить від максимально можливої ​​маси автомобіля з вантажем, що перевозиться.

Ми вже говорили про пружини, коли розглядали амортизатор. Різниця в тому, що у важких машин пружини потужніші, і вони кріпляться поруч із амортизатором.

Ну і ще один тип пружного елемента – це пневмобалон. Це – порожнина, накачана повітрям, тиск якого регулюється компресором. Його робота заснована на принципі будь-якого м'яча, який можна накачати до краю, а можна приспустити, щоб він був м'якшим. Такий варіант застосовується для великовантажних автомобілів, що перевозять різні вантажі. Наприклад, сьогодні він везе великогабаритний вантаж вагою 1 тонну, а завтра вже інший, масою 10 тонн. Відповідно, і навантаження на пружні елементи буде різнитися в 10 разів. Ось щоб не було таких перепадів і застосовують пневмобалони з регулюванням тиску повітря.

Це лише типові варіанти підвіски, з якими ми ознайомились. Сучасні конструктори та інженери вигадують ще досконаліші варіанти, які ми опустимо. Тому переходимо до заключного елементу ходової частини, яке вже неодноразово згадувалося – це колеса.

Автомобіль складається з багатьох вузлів, кожен з яких виконує покладені на нього функції. Без їх точної роботи неможливий нормальний рух машини. Одним із найважливіших вважається підвіска авто. Вона допомагає гасити удари від нерівної поверхні і передає зусилля колес, що крутять, на корпус. Завдяки цьому транспортний засібрухається у потрібному напрямку.

Увага! Без підвіски кожен удар при наїзді на яму завдав би серйозної шкоди кузову.

Що таке підвіска можна дізнатися на відео:

Призначення підвіски та загальний пристрій

Підвіска для авто має кілька основних функцій, які визначають її роль роботі авто. Саме вона забезпечує комфорт пасажирів під час їзди. Одним із її основних елементів є амортизатори. Вони поглинають основну ударну силу.

Ще однією важливою функцією підвіски є утримання корпусу авто під час поворотів. Ця конструкційна особливість забезпечує високу надійність навіть на найкрутіших віражах. Загальний пристрій складається з таких елементів:

• кузов;
• колесо;
• шарнір;
• пружний, демпфуючий та напрямний елемент.

Увага! Зараз у більшості конструкцій підвісок для автомобілів як пружний елемент використовуються пружини, але досі можна знайти конструкції з ресорами.

Хороша підвіска авто забезпечує плавність під час їзди. Саме від неї залежить, наскільки комфортно ви почуватиметеся на трасі чи бездоріжжю. У процесі еволюції автомобільними інженерами було створено безліч конструкцій, кожна з яких унікальна. Багато хто з них знайшли своє практичне застосування.

Види підвісок та їх пристрій

Існує багато видів підвісок для автомобіля. Кожна має низку конструкційних особливостей, що забезпечує її функціональні можливості. Не дивно, що кожна конструкція визначається конкретного класу машин, розрахованого ті чи інші умови експлуатації.

Видів підвісок є дуже багато. У принципі, кожен серйозний автомобільний виробникнамагався винайти свою унікальну конструкцію, яка б максимально відповідала класу автомобілів, що випускаються ним. Перерахування їх займе занадто багато часу. Тому краще зосередитися на найпопулярніших.

Залежна підвіска

Мабуть, це найстаріша підвіска, яка застосовується досі. Головною її особливістю є жорсткий зв'язок. Подібного ефекту вдається досягти завдяки балці та картеру.

Примітно, що в перших моделях виробники навіть використовували ресори. Але невдовзі від цієї практики довелося відійти. Сучасні аналоги оснащуються поздовжніми важелями. За сприйняття бічної сили відповідає поперечна тяга.

Залежна підвіска авто має такі переваги:

• невисокою вартістю;
• малою вагою;
• гарним зчепленням із поверхнею.

На перший погляд, це не так вже й мало, але справа в тому, що і багато інших видів підвісок для авто мають такі якості. Головний недолік системи полягає в частих заметах. До того ж через те, що колеса рухаються різноспрямовано, спостерігаються проблеми з керованістю.

Задня напівнезалежна

Конструкція підвіски досить проста. Це два поздовжні важелі. Вони з'єднуються між собою поперечиною. Подібна підвіска встановлюється лише ззадуна машинах з переднім приводом. Інакше ефективність системи під великим питанням. До переваг системи можна зарахувати:

• компактність;
• мала вага;
• гарну кінематику.

Головна умова для використання підвіски такого типу - наявність заднього моста, що не веде. У деяких конструкціях амортизатори та пружини встановлюються окремо.

Увага! Головною альтернативоюдля пружини є пневматичний елемент із фіксацією певної величини.

Ще в деяких варіантах пристрою допустиме включення пружин та амортизаторів в одне ціле. В такому випадку пневматичний елемент встановлюється на шток амортизатора.

На поздовжніх важелях

Ця підвіска для авто належить до класу незалежних. Головною відмінністю є відсутність жорсткого зв'язку.Кожне колесо утримується важелем. Саме він робить бічні зусилля.

Увага! Важель повинен мати граничну міцність. Це запорука надійності всього пристрою.

Важель кріпиться до кузова двома шарнірами. У цьому сам елемент має широку опорну базу. Тільки так стає можливим забезпечити потрібну фіксацію та надійність.

Підвіска для авто такого типу може рухатися лише подовжньо. При цьому колія не змінюється. Подібна конструкторська особливість має як позитивний, так і негативний бік. Якщо авто їде лише вперед, спостерігається значна економія палива. До того ж кузов має підвищену стабільність, але варто машині увійти в поворот, як все кардинально змінюється.

Поздовжня підвіска дуже погано показує себе на поворотах.Колеса нахиляються разом із кузовом, і це, звичайно ж, не сприяє стійкості. Подібний вид конструкції має вкрай убогі можливості при передачі бічної сили. Великі крени — переконливе свідчення.

Додавання пристрою подовжньої підвіски стабілізатора дозволяє автомобілю позбутися надмірного крену. На жаль, подібне доповнення призводить до втрати стійкості на нерівному покритті.

Здавалося б, всіх перерахованих вище недоліків більш ніж достатньо, щоб забути про подовжню підвіску для авто. Але вона має вагомі переваги, про які не можна забувати. Вона дуже компактна та проста в монтажі. Через це її найчастіше встановлюють на автобусах та вантажівках.

Поперечні подвійні важелі

Цей пристрій підвіски для авто є різновидом попередньої модифікації. Вона була створена у 30-х роках минулого століття. Незважаючи на це, вона досі незамінна у машинах, які беруть участь у різних типах перегонів.

Колесо в такій підвісці для авто утримується за допомогою двох важелів, які розташовані поперечно. Кріплення може здійснювати як кузов, так і підрамник. Різні автомобільні компаніївикористовують той варіант, який найбільше підходить для їхньої мети.

Головною перевагою поперечної підвіски для авто є можливість широкого налаштування. Ви можете легко змінити нахил важелів, якщо вам це знадобиться.Завдяки такій корективі змінюється параметр поперечного нахилу. Мало того, є можливість міняти довжину. Це дозволяє проводити розвал.

Нижній важіль поперечної підвіски для авто повинен бути трохи довшим за верхній. Подібна конструкційна зміна дозволяє утворити негативний розвал коліс. Мало того, це відбувається за мінімального розширення колії.

На практиці подібне виглядатиме так: підвіска захопить колесо зверху. Через це при поворотах колеса спереду виявляються набагато ближчими до вертикалі. Даного ефекту вдається досягти рахунок негативного розвалу. Саме він компенсує нахил, хоч і не повністю.

Відстань між поперечними важелями дозволяє контролювати піддатливість підвіски авто. Також це впливає на кінематику. Залежність досить проста. Чим далі вони один від одного, тим більша жорсткість і вища точність.

Звичайно, без мінусів у поперечній підвісці авто обійтися не вдалося. Через мінливий розвал гірше себе проявляють покришки. Особливо це помітно під час гальмування. Не дивно, що згодом інженери почали встановлювати важелі поздовжньо.

Увага! Основною перевагою підвіски автомобіля з поздовжніми важелями є можливість отримання центру крену вище, ніж у інших модифікацій.

Де-діон

Шукаючи можливість зняти навантаження із заднього мосту, вчені винайшли підвіску для авто Де-діон. У ній картер відокремлюється від балки. При цьому він кріпиться безпосередньо до кузова. Таким чином, момент, що крутить, йде прямо до провідних коліс від силового агрегату. Провідниками є півосі. Конструкція може бути залежною та незалежною

Увага! Головний недолік цієї підвіски авто – відсутність балансу при гальмуванні.

Підвіска грає одну з самих важливих ролейв авто. Не дивно, що автомобільними інженерами було винайдено безліч модифікацій, кожна з яких оптимально підходить під певні умови експлуатації.

На відео - огляд видів підвісок для авто:

Важіль – елемент незалежної підвіски автомобіля. Служить для забезпечення обмеженого руху вертикальної площини колеса, яке він утримує на місці, не дозволяючи йому відкотитися вбік.

Види важелів підвіски

Залежно від конструкції підвіски важелі діляться типи за кількістю точок кріплення. Крім того, їх класифікують і в залежності від того, під яким кутом вони перебувають у напрямку руху автомобіля. За цим параметром важелі ділять на поздовжні та поперечні. Найчастіше зустрічаються важелі А-подібної конструкції (їх також називають трикутними важелями), прямі важелі з двома точками кріплення та Н-подібні важелі, які є 2 спареними простими важелями, що мають загальну перемичку.

Конструкція сучасного важеля підвіски

Важель – лита довгаста деталь з легкого сплаву з ребрами жорсткості, розташованими в поздовжньому напрямку, та з припливами на обох кінцях. Один кінець забезпечений циліндричним припливом, в який вставлений, вірніше, впресований сайлентблок - деталь, що є прокладкою при кріпленні важеля до кузова, рами або підрамника. Другий кінець забезпечений кільцеподібним припливом, що є місцем кріплення кульової опори. Конструкція важеля може змінюватись в залежності від інженерного рішення підвіски. Наприклад, припливу під кульову опору може бути, оскільки він виконаний на корпусі самої кульової опори, яка прикріплюється до важеля з допомогою болтів і гайок. Крім того, в задній підвісці багатоважільного нерідко застосовуються важелі з циліндричними припливами під сайлентблок на обох кінцях.

Піонерами відмови від сталевих важелів були компанії Volkswagen та Subaru, які почали активно використовувати легкі сплави у підвісці своїх автомобілів ще у 90-ті роки.

У підвісці автомобілів, зроблених на початок 2000-х років, зазвичай, застосовувалися сталеві важелі. При цьому вони можуть бути або порожнистою коробчастою структурою (так звану квадратну трубу), або структурою з трьома стінками, дві з яких служать ребрами жорсткості (так званий швелер). У більш сучасних конструкціях підвіски спостерігається тенденція поступової відмови від використання сталі з метою зниження як загальної ваги автомобіля, так і . Піонерами відмови від сталевих важелів у масових моделях були компанії Volkswagen та Subaru, які почали активно використовувати легкі сплави у підвісці своїх автомобілів ще у 90-ті роки.

Призначення важеля підвіски

Призначення важелів підвіски найчастіше залежить від розташування. Важель може бути поперечним, поздовжнім, верхнім і нижнім. Залежно від розташування вони виконують різні функції.

Основна особливість трикутного важеля в тому, що він працює як у поперечному напрямку, в якому він встановлений, так і в поздовжньому

Наприклад, завдання верхнього важеля передньої підвіски – утримувати верхню частину рульового кулака, не дозволяючи прикріпленому до нього колесу завалитися вбік під час руху. Нижній важіль також частково виконує цю функцію, допомагаючи верхньому, але при цьому він ще й контролює нижню частину, не дозволяючи їй розгойдуватися. Поздовжні важелі найчастіше застосовуються в конструкції задньої багатоважільного підвіски і служать для утримання задніх стійок в одному положенні при розгоні та прискоренні, коли на них впливають сили, спрямовані вздовж осі руху автомобіля.

Особливості конструкції трикутних важелів

Конструкція трикутного важеля виникла в процесі роботи над створенням спрощеної підвіски недорогих автомобілів. Основна особливість трикутного важеля в тому, що він працює як у поперечному напрямку, в якому він встановлений, так і поздовжньому. Маючи три точки кріплення (дві точки для кріплення до кузова, одна для кріплення до кулака), важіль може утримувати амортизаційну стійку як у поперечному, так і поздовжньому напрямку. Поява такої конструкції забезпечила можливість застосування меншої кількості деталей у підвісці, зробивши її дешевшою. Саме тому незалежна передня підвіска на трикутних важелях така популярна.

Особливості експлуатації важелів підвіски

В цілому, важіль підвіски - невибаглива та довговічна деталь, особливо якщо він зроблений зі сталі. Сталеві важелі, на відміну легкосплавних, підходять для використання протягом кількох циклів від ремонту до ремонту підвіски. При ремонті важеля замінюють кульову опору та сайлентблок (або два сайлентблоки у випадку з трикутним або простим поздовжнім важелем), а сама деталь відправляється на другий або третій термін служби. Легкосплавні важелі в більшості випадків підлягають заміні цілком, що збільшує вартість ремонту підвіски, хоча і трохи спрощує його.

Причиною виходячи важеля з лад зазвичай є два фактори: механічна дія та корозія

Причиною виходячи важеля з ладу зазвичай є два фактори: механічна дія (попадання в яму, ДТП), що призводить до деформації важеля, і корозія, яка, до речі, легкосплавним важелям не загрожує.