Будь-який автомобіль складається з ряду складових, кожна з яких виконує свої функції. Двигун перетворює енергію на механічний рух, трансмісія дозволяє змінювати тягове зусилля і крутний момент, а також передавати його далі, ходова частина забезпечує переміщення авто. Остання складова складається з кількох компонентів, серед яких підвіска.

Призначення, основні складові

Підвіска в автомобілі виконує низку найважливіших функцій:

• Забезпечує пружне кріплення коліс до кузова (що дозволяє їм переміщатися щодо частини, що несе);
• Гасить коливання, які отримують колеса від дороги (тим самим досягається плавність ходу авто);
• Забезпечує постійний контакт колеса з дорожнім полотном (позначається на керованості та стійкості);

З моменту появи першого авто і до нашого часу було розроблено кілька видів цієї складової ходової частини. Але при цьому створити ідеальне рішення, яке влаштовувало б за всіма параметрами та показниками так і не вдалося. Тому з усіх існуючих типівпідвісок автомобіля виділити якусь одну неможливо. Адже в кожній з них є свої позитивні та негативні сторони, які й визначають їх використання.

Загалом будь-яка підвіска включає три основні складові, кожна з яких виконує свої функції:

1. Пружні елементи.
2. Демпфують.
3. Напрямні системи.

Завдання пружних елементів входить сприйняття всіх ударних навантажень і плавна передача їх на кузов. Додатково забезпечують постійний контакт колеса із дорогою. До цих елементів належать пружини, торсіони, ресори. Зважаючи на те, що останній тип – ресори, практично зараз не використовуються, далі розглядати підвіску, в якій вони використовувалися – не будемо.

Найбільшого поширення як пружних елементів набули кручені пружини. На вантажних авто нерідко використовується ще один вид - пневмоподушки.

Виті пружини підвіски

Демпфуючі елементи використовуються в конструкції для гасіння коливань пружних елементів шляхом їх поглинання та розсіювання, що запобігає розгойдування кузова під час роботи підвіски. Це завдання виконують амортизатори.

Передній та задній амортизатори

Направляючі системи зв'язують колесо з несучою частиною, забезпечують можливість переміщення необхідної траєкторії, при цьому з утриманням його в заданому положенні щодо кузова. До цих елементів відносяться всілякі важелі, тяги, балки і всі інші компоненти, що беруть участь у створенні рухомих з'єднань (сайлент-блоки, кульові опори, втулки і т. д.).

Види

Хоча всі ці складові характерні для всіх існуючих типів підвісок автомобіля, але конструктивне виконання цього компонента ходової частини - різне. Причому різниця у пристрої впливає на експлуатаційні, технічні параметри та характеристики.

В цілому всі типи підвісок автомобіля, що використовуються зараз, діляться на дві категорії - залежні і незалежні. Також існує проміжний варіант – напівзалежна.

Залежна підвіска

Залежна підвіска почала використовуватися на автомобілях з моменту їх появи і перекочувала вона на авто з кінних возів. І хоч за час існування цей тип значно вдосконалився, але сутність роботи залишилася незмінною.

Особливість цієї підбитої полягає в тому, що колеса з'єднані між собою віссю, і не мають можливості переміщатися окремо відносно один одного. В результаті пересування одного колеса (наприклад, при попаданні в яму) супроводжується усуненням другого.

У задньопривідних автомобілях сполучною віссю виступає задній міст, що одночасно є елементом трансмісії (в його конструкцію входить головна передачаз диференціалом та півосі). У передньопривідних авто застосовується спеціальна балка.

Залежна підвіска Dodge Ram 2009 року

Спочатку як пружні елементи використовувалися ресори, але зараз їх вже повністю витіснили пружини. Демпфуючим елементом у цьому типі підвіски виступають амортизатори, які можуть бути встановлені окремо від пружних елементів або розташовуватися з ними співвісно (амортизатор встановлений всередині пружини)

У верхній частині амортизатор кріпитися до кузова, а в нижній - до мосту або балки, тобто крім гасіння коливальних рухів, він виступає ще й як елемент кріплення.

Що стосується напрямної системи, то в конструкції залежної підвіски вона складається з поздовжніх важелів та поперечної тяги.

4 поздовжніх важеля (2 – верхніх, та 2 – нижніх) забезпечують повністю передбачуваний рух осі з колесами за всіма існуючими напрямками. У деяких випадках кількість цих важелів зменшена до двох (верхні не використовуються). У завдання поперечної тяги (так звана тяга Панара) входить зменшення кренів кузова і утримання траєкторії руху.

Основними перевагами залежної підвіски такої конструкції є простота конструкції, що позначається на надійності. Також вона забезпечує відмінне зчеплення з дорожнім полотном коліс, але тільки у разі руху рівною поверхнею.

Великим недоліком цього виду є можливість втрати зчеплення під час входження в повороти. При цьому через суміщення осі з елементами трансмісії задній міст має масивну і габаритну конструкцію, для якої необхідно забезпечити досить багато місця. Зважаючи на ці особливості використання такої підвіски для передньої осі практично неможливо, тому вона застосовується тільки ззаду.

Використання цього типу підвіски на легкових автозараз вже зведено до мінімуму, хоча вона ще зустрічається на вантажівках та повнорозмірних рамних позашляховиках.

Незалежна підвіска

Незалежна підвіска відрізняється тим, що колеса однієї осі між собою не пов'язані і рух одного з них не впливає на інше. По суті, у цьому типі для кожного колеса передбачений свій комплект складових частин – пружною, демпфуючою, спрямовуючою. Між собою ці два комплекти практично не взаємодіють.

Стійки Макферсона

Розроблено кілька типів незалежної підвіски. Одним з найпопулярніших видів є підвіска МакФерсона (вона ж - свічка, що «хитається»).

Особливість цього виду полягає у використанні так званої амортизаційної стійки, яка виконує одночасно три функції. До складу стійки входить і амортизатор, і пружина. У нижній частині цей складовий елементпідвіски кріпитися до маточини колеса, а вгорі за допомогою опор - до кузова, тому він крім прийняття та гасіння коливань ще й забезпечує кріплення колеса.

Влаштування газомасляної стійки MacPherson

Також у конструкції є ще одні компоненти напрямної системи - поперечні важелі, завдання яких входить крім забезпечення рухомого з'єднання колеса з кузовом ще й запобігання його поздовжнього переміщення.

Для боротьби з кренами кузова під час руху у конструкції підвіски використовується ще один елемент – стабілізатор поперечної стійкості, який є єдиною сполучною ланкою між підвісками двох коліс однієї осі. По суті, цей елемент є торсіоном і принцип його роботи ґрунтується на виникненні протидіючої сили при скручуванні.

Підвіска зі стійками МакФерсон є однією з найпоширеніших і може використовуватися як на передній, так і задньої осі.

Вона відрізняється порівняно компактними розмірами, простотою конструкції та надійністю, за що і набула популярності. Недоліком її є зміна кута розвалу при значному ході колеса щодо кузова.

Важільний тип

Важільні незалежні підвіски - теж досить поширений варіант, що застосовуються на автомобілях. Цей тип ділиться на два види - двоважільний і багатоважільний підвіски.

Конструкція підвіски двоважеля зроблена так, що амортизаційна стійка виконує тільки свої прямі завдання - гасить коливання. Кріплення колеса повністю лежить на керуючій системі, що складається з двох поперечних важелів (верхнього і нижнього).

Використовувані важелі мають А-подібну форму, що забезпечує надійне утримання колеса поздовжнього переміщення. До того ж вони різної довжини (верхній – коротший), завдяки чому навіть при значних пересуваннях колеса щодо кузова кут розвалу не змінюється.

На відміну від «МакФерсона» двоважільна підвіска більш габаритна та металомістка, хоча трохи більша кількість складових частинна надійності не позначається, але вона дещо складніше в обслуговуванні.

Багатоважільний тип, по суті, є допрацьованою двоважелевою підвіскою. Замість двох А-подібних у її конструкції використовується до 10 поперечних та поздовжніх важелів.

Багатоважільна підвіска

Таке конструктивне рішення позитивно впливає на плавність ходу і керованість авто, збереження кутів положення колеса під час роботи підвіски, але при цьому вона більш дорога і складна в обслуговуванні. Через це за застосовністю вона поступається стоякам МакФерсона і двоважільного типу. Її можна зустріти на більш дорогих авто.

Напівзалежна підвіска

Якоюсь серединою між залежною та незалежною підвіскою виступає напівзалежна.

Зовні цей вид дуже схожий із залежною підвіскою – є балка (до якої не входять елементи трансмісії), виконана заодно з поздовжніми важелями, до яких кріпляться колісні маточини. Тобто і є вісь, що з'єднує два колеса. До кузова балка кріпитися теж за допомогою цих важелів. В якості пружних та демпфуючих елементів виступають пружини та амортизатори.

Напівзалежна підвіска з механізмом Уатта

Але на відміну від залежної підвіски, балка є торсіонною та може працювати на скручування. Це дозволяє в певному діапазоні колеса незалежно один від одного переміщатися у вертикальному напрямку.

Завдяки простоті конструкції та високій надійності торсіонна балка досить часто застосовується на задніх осях передньопривідних автомобілів.

Інші види

Вище розглянуто основні види підвісок, які застосовуються на автомобілях. Але типів їх трохи більше, хоча решта зараз не використовується. Такою є, наприклад, підвіска «ДеДіон».

В цілому, «ДеДіон» відрізнялася не конструкцією підвіски, а пристроєм трансмісії задньопривідних автомобілів. Суть розробки полягала в тому, що головна передача була винесена з конструкції заднього мосту(Вона жорстко кріпилася до кузова, а передача обертання виконувалася півосями зі ШРУСами). Сама ж задня вісь могла мати як незалежну, і залежну підвіску. Але через ряд негативних якостей цей тип на авто широкого поширення не набув.

Підвіска De Dion

Також варто згадати про активну (вона ж – адаптивна) підвіску. Вона не є якимось окремим типом, а є по суті незалежною підвіскою і відрізняється від описаних вище деякими конструктивними нюансами.

У цій підвісці використовуються амортизатори (гідравлічні, пневматичні або комбіновані) електронним керуванням, Що дозволяє певною мірою змінювати параметри роботи цього вузла – підвищувати і знижувати жорсткість, збільшувати кліренс.

Але через складність конструкції зустрічається вона дуже рідко і лише на автомобілях преміум сегмента.

Що таке підвіска сучасного траспортного засобута її призначення? Насамперед, це сукупність окремих вузлів та агрегатів, що виконують роль проміжної ланки між дорожнім полотном та власне автомобілем. Саме ця система кардинально вирішує проблему згладжування, чи «гасіння», коливань, спричинених нерівностями дорожнього полотна. Крім того, підвіска автомобіля, схема якої представлена ​​нижче, забезпечує надійне з'єднання кузова транспортного засобу та коліс.

Функціональне призначення підвіски можна сформулювати наступним чином: здійснення стійкого зв'язку між кузовом транспортного засобу та його колесами з одночасною мінімізацією впливу коливальних процесів, спричинених нерівностями дорожнього полотна.

Підвіска сучасного автомобіля є досить складною в технічному виконанні систему, що складається з наступних вузлів і агрегатів:

Пружні елементи. Компоненти системи, що мають специфічні фізичними характеристикамиі поступово передають навантаження від дороги кузову автомобіля. Поділяються на неметалеві (гумові, пневматичні, гідропневматичні) та металеві (торсіони, ресори, пружини) деталі.

Амортизатори, або пристрої, що «гасять», функціональне призначення яких полягає в дієвому нівелюванні коливальних рухів кузова автомобіля, одержуваних від пружних елементів. Можуть мати пневматичне, гідравлічне або гідропневматичне конструктивне виконання.

Напрямні елементи – ланки системи, що не тільки забезпечують надійне з'єднання кузова та підвіски, але й установлюють положення коліс щодо кузова та навпаки. До них відносять різноманітні важелі, як поперечні, і поздовжні.

Стабілізатори поперечної стійкості, що виконуються у вигляді пружної металевої штанги, що з'єднує кузов транспортного засобу з підвіскою. Основна функція даного елемента - протидія зростанню кута нахилу автомобіля, що виникає в процесі його руху.

Опори коліс, або спеціальні поворотні кулаки, призначені для сприйняття та подальшого розподілу навантажень від коліс на підвіску.

Елементи кріплення окремих деталей, агрегатів та вузлів системи. Виконуються у вигляді жорстких болтових з'єднань, шарових шарнірів (опор) або композитних сайлентблоків.

Влаштування підвіски автомобіля, безумовно, є прерогативою виробника. Тим не менш, в даний час існує кілька основних (найпоширеніших) варіантів систем підвіски, що відрізняються конструктивним виконанням напрямних елементів:

Основним конструктивним елементом даного типу підвіски є жорстка балка, що виконує роль моста нерозрізного між колесами (правим і лівим). Характерна рисацього елемента залежить від (передачі переміщення в поперечній площині) одного колеса від іншого. Сучасні виробники застосовують даний тип підвіски на малотоннажних вантажівках, автомобілях комерційного призначення, а також як задню підвіску на деяких моделях позашляховиків.

Найбільшого поширення набула залежна підвіска, оснащена напрямними важелями або що базується на поздовжніх ресорах.

Відео - Підвіска автомобіля (ходова частина)

Ця підвіска автомобіля, схема якої передбачає незалежність правих і лівих коліс автомобіля один від одного, характеризується підвищеними амортизаційними якостями, що забезпечують плавністю ходу. Це зумовило досить успішне її застосування як передньої та задньої підвіски легкових автомобілів.

Основою незалежної підвіски служать амортизатори, або пристрої, що «гасять». В даний час широко використовуються пневматичні (газові), гідропневматичні (газо-олійні) та гідравлічні (масляні) амортизатори.

Третім варіантом, що має складніше конструктивне виконання, є активна підвіска автомобіля, схема якої включає можливість зміни технічних параметрів залежно від умов експлуатації автомобіля. Реалізуються ці можливості у вигляді спеціалізованої системи електронного управління.

Перелік параметрів, що змінюються:

ступінь жорсткості пружних елементів;

рівень демпфування пристроїв, що «гасять»;

довжину напрямних елементів;

ступінь твердості стабілізаторів поперечної стійкості.

У світі автомобілів вже давно сформувалися деякі уявлення щодо галузі застосування того чи іншого типу підвіски: двоважільна – для спортивних моделей, залежна – для позашляховиків, напівзалежна – для компактних авто тощо. Але чим обумовлені ці уявлення, та й чи вірні вони взагалі? Спробуємо розібратися.

Текст: Олег Карелов.

У підвісці автомобіля можна виділити три групи елементів: напрямні - важелі, пружні - пружини та стабілізатори, і демпфуючі - амортизатори.

Дві останні, тобто стабілізатори, пружини та амортизатори, є наріжним каменем у більшості суперечок про ходові якості автомобілів. І це багато в чому справедливо, адже перелічені деталі визначають такі відчутні та важливі параметрияк плавність ходу, хист і характер керованості. Конструкція ж підвіски - геометрія важелів - найчастіше залишається в тіні, хоча за своєю значущістю та впливом на поведінку автомобіля анітрохи не поступається іншим факторам.

Отже, що визначає конструкція підвіски? Насамперед, вона задає траєкторію руху колеса під час стиснення та відбою. В ідеальному випадку ця траєкторія має бути такою, щоб колесо завжди залишалося перпендикулярним дорозі, щоб площа контакту шини з покриттям була максимальною. Однак, як ми побачимо далі, домогтися цього вдається рідко - як правило, в процесі стиснення підвіски у коліс змінюється розвал, а в повороті вони нахиляються в бік разом з кузовом, що крениться. І чим значніше їх відхилення від вертикалі, тим менша пляма контакту шин. Таким чином, стійкість автомобіля, рівень його зчеплення з дорогою – параметри, що цілком визначаються конструкцією підвіски.

Подібним чином геометрія важелів впливає і на керованість, тільки тут позначається нестабільність сходження коліс. Наслідки уявити неважко - на нерівностях автомобіль починає нишпорити, а в повороті проявляється схильність до надмірної або недостатньої повертаності. Втім, це явище можна використовувати і на благо, компенсуючи, наприклад, схильність до знесення у передньопривідних моделей.

Непостійною, як правило, виявляється колія автомобіля - навіть невеликий хід підвіски може призводити до її зміни на пару сантиметрів. Все це, зрозуміло, веде до збільшення опору руху, а, зрештою, і до зростання витрати палива та прискореного зносу шин. Але куди небезпечніший той факт, що при цьому знижується стійкість прямолінійного руху, адже зчіпні властивості шин «витрачаються» не на утримання автомобіля, а на опір колесам, що розходяться в сторони.

Дається взнаки конструкція підвіски і на плавності ходу. По-перше, величиною безпружинних мас, куди входить і маса всіх важелів (хоча і не повністю, тому що вони одним кінцем кріпляться до кузова), а, по-друге, своїм внутрішнім тертям. Справа в тому, що багато сучасних підвісок, особливо багатоважільні, мають здатність рухатися тільки за рахунок деформації гумометалевих шарнірів, сайлент-блоків, що використовуються для кріплення важелів. Заміни їх на жорсткі підшипники – і підвіска закам'яніє, втратить здатність рухатися, адже кожен із важелів навколо своєї точки кріплення описує коло, а ці кола перетинаються максимум у двох точках. Застосовуючи ж гумометалеві шарніри (причому з жорсткістю, що варіюється, по різних напрямках), вдається досягти більш складної кінематики важелів і забезпечити-таки хід підвіски, правда, одночасно збільшивши і тертя. А чим воно вище, тим гірша фільтрація нерівностей.

Але куди дивовижніше вплив підвіски на рівень кренів автомобіля. Зауважте, йдеться не про пружини та амортизатори, а саме про схему розташування важелів! Виявляється, їхня конструкція задає центр поперечного крену - спрощено кажучи, точку, навколо якої крениться кузов. Зазвичай вона знаходиться нижче центру тяжіння - точки докладання сили інерції, а тому в повороті автомобіль нахиляється назовні. Однак, змінюючи розташування та нахил важелів, центр крену можна підвищити, зменшивши або навіть повністю усунувши нахил кузова. Якщо ж ця точка виявиться вищою за центр тяжіння, то крен знову з'явиться, але вже в зворотний бік- Всередину повороту, як у мотоцикла! Але це в теорії, а на практиці спроби підвищити центр крену супроводжуються низкою проблем на кшталт занадто сильної зміни колії, а тому йдеться лише про деяке зменшення кренів, але й воно того, безумовно, варте.

Таким чином, проектування підвіски – завдання дуже відповідальне та важке, а її рішення – це завжди пошук компромісу. А які рішення наводить цей пошук, ми зараз і подивимося. Нижче наведено опис найбільш поширених сучасних підвісок.

Залежна підвіска

Найдавніша, залежна підвіска використовується і досі, а її відмінною рисою незмінно залишається жорсткий зв'язок осей коліс за допомогою картера моста або простої балки. Спочатку як пружні і напрямні елементи використовувалися ресори, але в сучасному виконанні сполучна колеса поперечка утримується двома поздовжніми важелями (по одному з кожного боку кузова) і поперечною тягою Панара, що сприймає бічні сили. Застосовується на задній осі багатьох позашляховиків та недорогих передньопривідних автомобілів.

Прийнято вважати, що крім простоти та низької вартості переваг у залежній підвіски немає, проте це далеко не так. До її плюсів можна віднести невелику вагу, якщо йдеться про ведену осі, високий центр поперечного крену і головне - сталість колії та розвалу. На рівній дорозі, незалежно від розгойдування та крену, кут нахилу коліс до поверхні не змінюється, а значить, у будь-яких режимах автомобіль має найкраще зчеплення з дорогою. Більше жодна підвіска не має такої властивості!

На жаль, ситуація різко псується на поганому покритті - попадання одного колеса в яму веде до зміни розвалу іншого, що ще більше знижує зчіпні властивості. На прямій це не так небезпечно, але в повороті загрожує несподіваним заметом.

Крім того, є великі проблеми з керованістю. Різноспрямований хід коліс супроводжується поворотом балки моста (внаслідок схрещування поздовжніх важелів), що провокує недостатню повертаність та нестабільність на прямій. А тут ще й потяг Панара трохи смикає вісь вправо-вліво, додатково погіршуючи ситуацію.

В принципі, це можна виправити. Щоб поперечка не розгорталася, замість одного поздовжнього важеля з кожного боку можна використовувати два, розташовані за схемою механізму Уатта. А позбавитися осьових зсувів допоможе, наприклад, заміна тяги Панара на поздовжній важіль, що утримує балку по центру. Але чи є у цьому сенс? Практика показує, що ні – конструкція ускладнюється, їй потрібно більше місця за висотою. Адже основна сфера застосування залежної підвіски – недорогі автомобілі.

На поздовжніх важелях

Серед незалежних підвісок – тобто тих, у яких колеса не мають жорсткого зв'язку один з одним – підвіска цього найпростіша. Кожне колесо тут утримується одним поздовжнім важелем, що сприймає, відповідно, поздовжні та бічні зусилля. Важель при цьому повинен мати велику міцність і мати широку опорну базу - зазвичай він кріпиться до кузова на двох шарнірах.

У процесі роботи такої підвіски колеса переміщаються в поздовжній площині автомобіля, а їх сходження і колія залишаються незмінними. З одного боку, це плюс – на прямий автомобіль стабільний та економічний, але з іншого – у повороті колеса чітко нахиляються разом кузовом, суттєво зменшуючи можливості шин у передачі бічних сил. І крени виходять чималі - центр поперечного крену знаходиться дуже низько, на рівні дороги. Звичайно, ситуацію можна поправити, встановивши потужний стабілізатор, але на розбитому покритті це може призвести до різкої втрати стійкості.

Здавалося б, цього достатньо, щоб назавжди поставити хрест на такій конструкції, але при цьому вона дуже проста і компактна - саме для комерційних вантажопасажирських моделей типу Volkswagen Multivan. І нічого, що перед поворотом потрібно скидати швидкість, зате автомобіль стабільний на прямий, адекватно керується і економічний.

Торсіонно-важільна (напівзалежна)

Даний тип підвіски є чимось середнім між двома попередніми варіантами - підвіскою на поздовжніх важелях і залежною. У ній так само є поздовжні важелі та поперечка між ними, але розташована вона не на осі коліс, як у залежній підвісці, а зміщена вперед, ближче до опор важелів. При цьому сама поперечка, окрім сприйняття бічних сил, виконує ще й функції стабілізатора, скручуючись при різноспрямованому ході коліс. Для цього вона має спеціальний переріз (зазвичай U-подібний), що робить її жорсткою на вигин і податливою на кручення.

З погляду кінематики напівзалежна підвіска взяла найкраще від своїх прабатьків. На прямий, у разі рівностороннього ходу, колеса не отримують зміни розвалу, рухаючись чітко в площині кузова, а в повороті, при різноїменному ході, їх розвал змінюється як щодо дороги, так і кузова - поперечина скручує поздовжні важелі, частково перешкоджаючи нахилу коліс разом з кузовом. Ступінь цієї «перешкоди» визначається положенням поперечки – чим сильніше вона зміщена назад, тим менше колеса відхиляються від вертикалі. Але переборщувати не варто - адже в граничному випадку це вийде вже залежна підвіска з її проблемами керованості та стійкості на поганій дорозі. Крім того, зростає навантаження на поздовжні важелі, які за величезної жорсткості на вигин повинні допускати ще й значне скручування.

Таким чином, з напівзалежною підвіскою зовнішнє до повороту колесо нахиляється сильніше, ніж хотілося б – наступні типи підвісок здатні утримувати колесо ближче до вертикалі, забезпечуючи краще зчеплення з дорогою. Однак вони й складніші. А простота напівзалежної підвіски разом із відмінною стабільністю на прямій і непоганій стійкістю в поворотах забезпечили їй величезну популярність – більшість невеликих автомобілів оснащуються саме такою задньою підвіскою.

До мінусів можна віднести лише підвищені вимоги до місця під днищем і недостатнє протидія поперечному нахилу кузова – центр крену виявляється нижче, ніж у залежної підвіски, хоча й вище, ніж у схеми з поздовжніми важелями.

На подвійних важелях

З'явившись у тридцятих роках, підвіска на подвійних важелях досі залишається незмінним компонентом спортивних автомобілів. Як випливає з назви, колесо в ній утримується на двох поперечних важелях, що кріпляться до підрамника або безпосередньо до кузова. Переваги такої конструкції – дуже широкі можливості налаштування. Наприклад, варіюючи кут нахилу важелів, можна задавати висоту поперечного крену, а вибираючи їх довжину – керувати зміною колії та розвалу.

Як правило, верхній важіль роблять коротшим за нижній, що дозволяє при мінімальному розширенні колії надавати колесам негативний розвал в ході стиснення - простіше кажучи, зробити так, щоб, стискаючись, підвіска «завалювала» верх колеса всередину. Тепер у повороті навантажене зовнішнє колесо виявляється набагато ближче до вертикалі, оскільки негативний розвал частково компенсує нахил колеса разом із кузовом. Звичайно, в цьому теж є негативна сторона - розвал, що змінюється, погіршує умови роботи покришок в момент гальмування, коли підвіска так само стискається. А тому конструкторам доводиться поміркувати і над поздовжнім нахилом важелів – при їхньому певному положенні підвіска може активно перешкоджати клювання на гальмуванні.

Великою перевагою підвіски також є можливість отримання високого центру крену. В даному випадку його можна розташувати на будь-якій висоті, але з деякого моменту цей підйом викликає непостійність колії під час стиснення.

Через відносно великої висотиДвоважільна підвіска найчастіше застосовується на передній осі. Втім, її можна зробити і компактнішим, але для цього важелі вже потрібно кріпити до підрамника, тому що при їх зближенні зростає зусилля на опори. Тому на задній осі, де небажано забирати місце у багажника, двоважільна підвіска збирається саме на підрамнику.

Макферсон

Без жодного перебільшення можна сказати, що Макферсон - найбільш популярний тип підвіски зараз. Пояснюється це простотою конструкції, легкістю і невеликою шириною, що робить її незамінною за умов тісноти сучасних моторних відсіків. Однак на задній осі, де вимоги до компактності вже не такі актуальні, її зустрінеш нечасто. Чому?

Через проблеми з кінематикою. На відміну від двоважільного схеми в підвісці Макферсон залишився тільки нижній поперечний важіль, а замість верхньої функції напрямного елемента виконує амортизаторна стійка, що упирається в бризковик. Втративши верхнього важеля, підвіска втратила і здатність до зміни розвалу при відносно стабільній колії, а можливості налаштування різко скоротилися. Фактично конструкторам доводиться вибирати: або нахилити важіль назовні і отримати сприятливу зміну розвалу (тобто стійкість у поворотах) ціною непостійності колії, або розташувати його ближче до горизонталі, і, навпаки, стабілізувати колію (тобто покращити стійкість на прямій), знизивши зчеплення поворотах. Як правило, вибирають перший шлях, на який користь говорить і можливість отримання високого центру крену. До речі, його положення визначається тим самим нахилом важеля, а тому тут криється і ще одна неприємність - помітне збільшення кренів у міру завантаження автомобіля, коли підвіска просідає, і важіль змінює нахил. Звичайно, це характерно і для інших типів підвіски, але набагато меншою мірою, а тому на задній осі, яка зазвичай і сприймає додаткову вагу, Макферсон застосовується рідко.

До недоліків можна віднести і підвищене тертя в стійкій амортизаторі, що погіршує фільтрацію нерівностей і дорожніх шумів, а так само збільшує навантаження на бризковик. Саме тому підвіску Макферсон майже не зустрінеш на позашляховиках (виняток Range Rover), хоч вона і забезпечує великий хід колеса.

А ось на деякі спортивні автомобілі ця підвіска встановлюється, зокрема на Porsche 911 та Cayman – жорсткі амортизатори та пружини обмежують перебіг коліс, і недоліки підвіски майже не виявляються.

На косих важелях

Підвіска цього типу зараз стала рідкістю – її витіснила багатоважільна конструкція – проте до середини 90-х років саме вона застосовувалася на задній осі більшості дорогих потужних задньопривідних автомобілів.

На вигляд вона дуже проста: з кожного боку всього по одному косому важелю, вісь обертання якого нахилена як у поздовжньому, так і в поперечному напрямку. Вибираючи кути цих нахилів, а також довжини важелів, можна набувати різних кінематичних властивостей підвіски – за цю гнучкість налаштувань її і полюбили розробники. До речі, в цьому вона схожа на двоважільний підвіску, хоча можливості останньої все-таки більше. Зокрема, підвіска на косих важелях не забезпечує відносної сталості колії – чим більша зміна розвалу потрібна для проходження поворотів, тим сильніше розширюється колія під час стиснення. Але все ж таки її відхилення виявляється менше, ніж у підвісці Макферсон, а, крім того, крениться автомобіль на косих важелях менше - центр крену можна розташувати високо, а його положення меншою мірою залежить від завантаження машини.

Крім цього підвіска має дуже корисні для задньої осі властивості. По-перше, вона перешкоджає нахилу автомобіля на гальмуванні, притискаючи в цей момент кузов до землі. А, по-друге, за її допомогою можна проводити характер керованості, змінюючи недостатню повертаність на надлишкову і навпаки. Для цього інженери підбирають кут поперечного нахилу важеля, від якого сходження коліс в ході стиснення – позитивне сходження викликає недостатню повертаність, а негативне – надлишкову. Звичайно, це теж паліативне рішення, адже змінне сходження на прямій хвилястій дорозі означає лише нераціональне використання зчіпних властивостей шин. І, тим не менш, у розумних межах цей механізм виправдовує себе найкращим балансом автомобіля у повороті. Радикальний спосіб - кероване електронікою сходження задніх коліс (як у новій «сімці» BMW) - обходиться занадто дорого.

Багатоважільна

На відміну від інших багатоважільна підвіска – поняття досить розпливчасте. Навіть у самій назві «багатоважільна» відсутня будь-яка чітка вказівка ​​на конструкцію. І, тим не менш, ідея тут завжди одна – поєднати переваги двоважільного підвіски з перевагами підвіски на косих важелях, тобто при оптимальній кінематиці домогтися ще й ефекту, що підрулює. Відповідно, багатоважільний підвіску можна представити як двоважільний, в яку додані поздовжні або (рідше) косі важелі, що «стягують» колесо в сторону в ході стиснення для зміни сходження. Щоб усе це правильно рухалося, інженерам важливо розрахувати податливість важелів та жорсткість шарнірів, а для мінімізації розмірів конструкції – змонтувати підвіску на підрамнику.

Застосовується багатоважільна підвіска на задній осі передньо- та задньопривідних автомобілів. При цьому в першому випадку вона налаштовується на нейтралізацію недостатньої повертаності, а в другому – на боротьбу із надмірною.

Чи є у підвіски недоліки? Якщо не говорити про очевидну складність і дорожнечу, то залишається два мінуси: гірша фільтрація нерівностей через внутрішні тертя (про яке йшлося на початку статті) і підвищені безпружинні маси. Втім, з останнім активно борються, застосовуючи легкі сплави та оптимізуючи конструкцію – зазвичай у підвісці є лише один масивний важіль, який сприймає більшість навантажень, а решта лише відіграють роль напрямних, а тому й робляться дуже тонкими та легкими.

Висновок

Як водиться, у висновку прийнято підбивати підсумки і розставляти все по місцях. Але, як ми вже переконалися, у випадку підвіски це не так просто. Всі конструкції мають свої особливості, що визначають їх унікальні плюси та мінуси. А тому можна лише говорити про універсальність, баланс характеристик, і в цьому випадку однозначними лідерами виявляються двоважільні та багатоважільні підвіски. Трохи їм поступаються конструкції на косих важелях і Макферсон – їхня кінематика менш досконала (особливо у Макферсона), але вони прості і невибагливі до місця. Далі можна розташувати напівзалежну підвіску, яка при всій своїй простоті і дешевизні все ж таки забезпечує прийнятну кінематику. Ну, а замикають список підвіски на поздовжніх важелях і залежні - занадто специфічні повинні бути умови, що виправдовують їх застосування.

23.08.2010

Запитання? Коментарі? (19)

Автомобільна підвіска- це пристрій, який забезпечує пружне зчеплення коліс автомобіля з несучою системою, а також регулює положення кузова під час руху та зменшує навантаження на колеса. Сучасне автомобілебудування пропонує різні типи автомобільних підвісок: пневматичні, пружинні, ресорні, торсіонні тощо.

Напрямні пристрої підвіски. Сукупність пристроїв, що зв'язують колеса та кузов автомобіля, утворює підвіску. Основне призначення підвіски полягає у перетворенні впливу на автомобіль з боку дороги в допустимі коливання кузова та коліс. Ці взаємодії повинні бути такими, щоб автомобіль не тільки швидко набирав швидкість (розганявся), але й міг ще швидше сповільнювати хід (аж до повної зупинки). Крім того, машина під час руху повинна легко керуватися і бути стійкою. Для виконання названих завдань служить підвіска, конструкція якої визначає основні експлуатаційні властивості легкових автомобілів, включаючи безпеку руху.

Під час руху автомобіля колеса переміщуються щодо кузова та дороги у вертикальному та горизонтальному напрямках, а також під кутом (обертання навколо осі, нахил щодо кузова та дороги, обертання навколо осі повороту — осі шворня). Для виконання вимог, пов'язаних із експлуатаційними властивостями автомобіля, доводиться суттєво обмежувати переміщення коліс. При поперечному (бічному) переміщенні коліс у горизонтальних напрямках змінюється колія, а при поздовжньому – база автомобіля. Наявність таких переміщень призводить до збільшення опору руху, зносу шин, погіршення стійкості та керованості. Вертикальні переміщення коліс щодо кузова у легкових автомобілів можуть перевищувати 20 см. Кути повороту коліс становлять 30...45°.

Щоб автомобіль успішно розганявся і гальмував, добре «тримав» дорогу, необхідно мати надійне зчеплення коліс з її поверхнею. Чи впливає підвіска на зчеплення? Безперечно. Зчеплення залежить не тільки від характеристик протектора шин та якості дороги, а й від навантаження, яке передається на колеса. Зміна вертикального навантаження на колеса визначається прогином ресор та зусиллями з боку амортизаторів. При зменшенні вертикального навантаження знижується зчеплення коліс із поверхнею дороги.

Підвіска легкового автомобіля містить такі основні пристрої: напрямні пристрої (важелі, стійки, тяги, розтяжки), пружні елементи (листові ресори, пружини, пневморесори тощо), пристрої, що гасять (гідравлічні амортизатори) і, нарешті, пристрої регулювання та управління (Регулятори висоти та крену, ЕОМ і т. д.).

Напрямні пристрої підвіски впливають на характер руху кузова та коліс автомобіля при коливаннях. Чи буде, наприклад, підйом колеса супроводжуватися його нахилом, бічним або поздовжнім переміщенням залежить від того, за якою схемою виконані напрямні пристрої. Напрямні пристрої служать передачі тягових і гальмівних сил, і навіть бічних сил, що виникають при повороті, русі по косогору від коліс до кузова.

За типом напрямних пристроїв всі підвіски поділяються на залежні та незалежні. При залежній підвісці праве та ліве колеса пов'язані жорсткою балкою - мостом. Тому при наїзді на нерівність одного з коліс обидва колеса нахиляються в поперечній площині однаковий кут. У незалежній підвісці переміщення одного колеса жорстко пов'язані з переміщеннями іншого. Нахили та переміщення правого та лівого коліс суттєво відрізняються.

Пружні пристрої (пружні елементи) служать зменшення навантажень, що діють між колесом і кузовом. Під час наїзду на дорожні нерівності відбуваються деформації пружних елементів. Після проїзду нерівностей пружні елементи викликають коливання кузова та коліс. Основною характеристикою пружних елементів є твердість, тобто. відношення вертикального навантаження до прогину (або осаді пружини). Пружні елементи підвіски коліс розрізняють не тільки за конструкцією, але й залежно від того, з якого матеріалу вони виготовлені. Якщо використовуються пружні властивості металу (опір вигину або кручення), мають місце металеві пружні елементи. Враховуючи пружні властивості гуми та пластмас, широко застосовують гумові та пластмасові ресори. У Останнім часомзначного поширення набули пневморесори, де використовуються пружні властивості повітря або газів.

Гасільні пристрої підвіски (гідравлічні амортизатори) призначені для гасіння коливань кузова та коліс. Під час роботи підвіски відбувається перерозподіл енергії коливань автомобіля між кузовом та колесами. Амортизатори поглинають цю енергію, перетворюючи її на тепло. Чим більше енергії поглинає амортизатор, тим швидше загасатимуть коливання кузова і коліс, менше розгойдуватиметься кузов. Їздити на м'яких ресорах без амортизаторів практично неможливо.

Істотно зменшити нахил та поперечне переміщення коліс можна, використовуючи схему двоважільного підвіски. За допомогою короткого верхнього та довгого нижнього важелів вдається знизити кутові та поперечні переміщення коліс. Вплив нахилу (кута) можна зменшити за допомогою розвалу (нахилу) коліс у вертикальній площині та сходу (різниця між бічними поверхнями шини попереду та ззаду) коліс. Поперечні переміщення коліс можна компенсувати податливістю шин.

Двоважільна підвіска має низку переваг у розташуванні основних елементів: амортизатор закріплений усередині пружини; пружина та амортизатор спираються на нижній важіль, що знижує габарити по висоті; поперечні важелі надійно передають штовхаючі та гальмівні сили від колеса до кузова. Двоважільні направляючі пристрої набули широкого поширення в передніх незалежних підвісках легкових автомобілів.

Ще менше кутові та поперечні переміщення у напрямних пристроїв у телескопічних пружинних стійках передньопривідних автомобілів, де замість двох важелів у поперечній площині встановлено один нижній поперечний важіль з розтяжками. Така підвіска отримала назву свічка, що гойдається, або, як її називають на ім'я винахідника, підвіска Макферсона. За наявності тільки нижнього важеля та верхньої опори підвіска має незначні зміни колії та нахилу коліс, що зменшує знос шин та підвищує стійкість автомобіля. До недоліків схеми слід віднести високе розташування верхньої опори, яку треба розміщувати в передній частині кузова, а також великі навантаження, що виникають у місцях кріплення верхньої опори до кузова.

Використання поздовжніх важелів у напрямних пристроях дозволяє уникнути зміни нахилу коліс при вертикальних переміщеннях. Однак довгі поздовжні важелі зазнають значних навантажень під дією бічних сил (при повороті, з'їзді на узбіччя, впливах від нерівностей дороги). За такої конструкції направляючого пристрою в незалежних підвісках важко здійснити привід до колеса за допомогою карданних передач; щоб зменшити бічний крен кузова, доводиться встановлювати додатковий пружний елемент – стабілізатор поперечної стійкості. Напрямні пристрої з поздовжніми важелями використовують на задніх підвісках передньопривідних автомобілів.

Пружні елементи підвіски. Розглянемо конструкції пружних елементів (ресор) підвіски коліс. Найстарішим пружним елементом є листова ресора. Звичайна листова ресора є пакетом (у вигляді трапеції) стягнутих плоских сталевих смуг. Найдовший корінний лист на кінцях має вуха, за допомогою яких ресора кріпиться до кузова. Найбільш часто поздовжні листові ресори встановлюють на задніх підвісках легкових автомобілів. Чим більше листів у пакеті, тим більше навантаження може сприйняти ресора. Збільшення довжини ресори дає можливість збільшити прогин і, отже, перебіг коліс, тобто. зробити підвіску довгохідною та м'якою. Основна особливість листових ресор у тому, що можуть виконувати роль як пружного елемента, а й напрямного устройства. Через листову ресору передаються всі навантаження, що виникають під час кочення коліс. Ресори передають штовхаючі зусилля при розгоні та гальмуванні. Під час руху по косогору, при повороті автомобіля, а також під дією інших бічних силресори піддаються кручення. Найбільші навантаження припадають на корінні листи ресори. Довговічність листових ресор при великих навантаженнях значно знижується. Іншою особливістю листових ресор є наявність тертя між листами. Сили тертя перешкоджають прогину ресори та погіршують її пружні властивості. Відбувається блокування пружного елемента і навантаження від коліс передається безпосередньо на кузов. В результаті суттєво погіршується плавність ходу. Ці недоліки листових ресор помітно виявляються під час руху автомобіля по нерівностях дороги, що мають невелику висоту. Тоді при збільшенні швидкості виникають інтенсивні вібрації та шум у салоні автомобіля. Щоб позбавитися шкідливого впливу тертя, між листами встановлюють неметалеві прокладки.

Крім зазначених недоліків, багатолистовим ресорам притаманні інші. У підвісці з такими ресорами встановлюють додаткові пружні елементи - упори для обмеження пробою і збільшення жорсткості; ресори мають велику масу, малий термін служби, їх важко розташувати в системах незалежної підвіски легкового автомобіля.

Удосконалення конструкції листових ресор призвело до створення про малолистових ресор. Листи такої ресори є смуги змінного перерізу по довжині. Виготовлення малолистових ресор пов'язане з низкою технологічних труднощів, проте малолистові ресори тієї ж вантажопідйомності, що й звичайні багатолистові, мають значно меншу масу (на 20...30%). У них суттєво менше міжлистове тертя. У останні рокиз метою зниження маси зроблено спроби виготовити малолистові ресори з композитних матеріалів.

Більш досконалими порівняно з листовими ресорами виявилися металеві пружні елементи, виконані у вигляді кручених пружин та сталевих стрижнів (торсіонів). При однаковій вантажопідйомності з листовими ресорами пружини та торсіони мають значно меншу масу і більш довговічні.

З появою передньої залежної підвіски пружини набули найширшого поширення. Найбільш прості кручені пружини з постійною товщиною дроту та незмінним кроком навивки. Такі пружини забезпечують підвісці необхідний хід коліс та малу жорсткість.

Однак м'які пружини не дозволяють забезпечити підвісці захист від ударів і поштовхів в кінці ходу коліс вгору (стиснення) та вниз (відбій). Як правило, необхідно посилити підвіску з пружиною в кінці ходу стиснення і відбою, яке досягається за рахунок установки додаткових пружних елементів.

Як додаткові пружні елементи найчастіше застосовують гумові або пластмасові буфери.

Для поліпшення характеристики ресори використовують фасонні пружини з різним кроком навивки та товщиною дроту (конічні, бочкоподібні та ін.). Однак виготовлення таких пружин в умовах масового виробництва легкових автомобілів значно складніше.

Коли йдеться про задню підвіску автомобіля, нерідко можна почути таке: "на цьому автомобілі встановлена ​​задня напівзалежна підвіска". Звучить це все досить цікаво, але для кращого розуміння технічної частини автомобіля не завадило б розібратися в цьому. Бюджетні автомобілі та й багато автомобілів C класу, на сьогоднішній день оснащуються таким типом задньої підвіски. Пов'язано це здебільшого з економією на виробництві всього автомобіля. Напівзалежна підвіска – це логічне продовження залежної, а вірніше її доопрацювання чи модернізація. Як ми знаємо, . Існує передній, задній та повний привід. Так ось якщо на автомобілі задній привід і виконаний він у вигляді не розрізного моста, ні про яку напівзалежність мови бути не може. Напівзалежна задня підвіска, як правило, встановлюється на автомобілі з переднім приводом і виконана у вигляді торсійної балки.
Балка працює на скручування, має "Л" або "П" подібну структуру. Ефект напівзалежної підвіски досягається за рахунок того, що структура балки не замкнута і це в свою чергу дозволяє кожному колесу на осі, при відпрацюванні нерівностей, рухатися вгору або вниз незалежно від іншого в малих діапазонах. Керованість автомобіля трохи покращується при використанні такої конструкції. Поперечну стійкість забезпечує стабілізатор, машина менше крениться у поворотах. Такий тип підвіски має великий ресурс, компактні розміри, а обслуговування та ремонт ніколи не вдарить по вашій кишені.
Напівзалежна задня підвіска має дуже багато переваг, але всі вони тьмяніють перед керованістю та плавністю ходу, які можна отримати від незалежної. Торсійна балка не єдиний представник цього виду підвіски. Існують так само: торсіонна підвіска; підвіска на зв'язаних важелях; підвіска із дишлом. Але оскільки вони не дуже поширені, ми їх розглядати в цій статті не будемо.

Конструкція задньої напівзалежної підвіски: Торсійна балка із поздовжніми важелями.

1 – балка;
2 - штанга стабілізатора поперечної стійкості;
3 – сайлент-блок;
4 – кронштейн кріплення важеля до кузова;
5 - поздовжній важіль балки;
6 - ;
7 – амортизатор;
8 – кронштейн кріплення амортизатора до важеля;
9 – пружина;
10 – чохол амортизатора;
11 – прокладка пружини;
12 – буфер ходу стиснення;
13 - маточина заднього колеса;
14 - гальмівний механізм заднього колеса ()