Упругие элементы подвески

Упругие элементы

В качестве упругих устройств в подвесках современных автомобилей используют металлические и неметаллические элементы. Наибольшее распространение получили металлические устройства: пружины, листовые рессоры и торсионы.

Пружина подвески автомобиля с переменной жесткостью

Наиболее широко (особенно в подвесках легковых автомобилей) применяются витые пружины, изготавливаемые из стального упругого стержня круглого сечения.
При сжатии пружины по вертикальной оси, ее витки сближаются и закручиваются. Если пружина имеет цилиндрическую форму, то при ее деформации расстояние между витками сохраняется постоянным и пружина имеет линейную характеристику. Это значит, что деформация цилиндрической пружины всегда прямо пропорциональна приложенному усилию, а пружина имеет постоянную жесткость. Если изготовить витую пружину из прутка переменного сечения или придать пружине определенную форму (в виде бочонка или кокона), то такой упругий элемент будет иметь переменную жесткость. При сжатии такой пружины вначале будут сближаться менее жесткие витки, а после их соприкосновения в работу вступят более жесткие. Пружины переменной жесткости широко применяются в подвесках современных легковых автомобилей.
К достоинствам пружин, применяемых в качестве упругих элементов подвесок, следует отнести их малую массу и возможность обеспечения высокой плавности хода автомобиля. В то же время пружина не может передавать усилия в поперечной плоскости и ее применение требует наличия в подвеске сложного направляющего устройства.

Задняя рессорная подвеска:
1 — проушина рессоры;
2 — резиновая втулка;
3 — кронштейн;
4 — втулка;
5 — болт;
6 — шайбы;
7 — палец;
8 — резиновые втулки;
9 — пружинная шайба;
10 — гайка;
11 — кронштейн;
12 — втулка резиновая;
13 — втулка;
14 — пластина серьги;
15 — болт;
16 — штанга стабилизатора;
17 — коренной лист;
18 — листы рессоры;
19 — резиновый буфер хода сжатия;
20 — стремянки;
21 — накладка;
22 — балка заднего моста;
23 — амортизатор;
24 — хомут;
25 — лонжерон рамы;
26 — кронштейн стабилизатора;
27 — серьга стабилизатора

Листовая рессора служила упругим элементом подвески еще на гужевых экипажах и первых автомобилях, но она продолжает применяться и в наши дни, правда в основном на грузовых автомобилях. Типичная листовая рессора состоит из набора скрепленных между собой листов различной длины, изготовленных из пружинной стали. Листовая рессора обычно имеет форму полуэллипса.

Способы крепления рессор:
а — с витыми ушками;
б — на резиновых подушках;
в — с накладным ушком и скользящей опорой

Листы, из которых состоит рессора, имеют различную длину и кривизну. Чем меньше длина листа, тем больше должна быть его кривизна, что необходимо для более плотного взаимного прилегания листов в собранной рессоре. При такой конструкции уменьшается нагрузка на самый длинный (коренной) лист рессоры. Листы рессоры скрепляют между собой центровым болтом и хомутами. С помощью коренного листа рессора прикрепляется шарнирно обоими концами к кузову или раме и может передавать усилия от колес автомобиля на раму или кузов. Форма концов коренного листа определяется способом крепления его к раме (кузову) и необходимостью обеспечения компенсации изменения длины листа. Один из концов рессоры должен иметь возможность поворачиваться, а другой поворачиваться и перемещаться.
При деформации рессоры ее листы изгибаются и изменяют свою длину. При этом происходит трение листов друг о друга, и поэтому они требуют смазки, а между листами рессор легковых автомобилей устанавливают специальные антифрикционные прокладки. В то же время наличие трения в рессоре позволяет гасить колебания кузова и в некоторых случаях дает возможность обойтись без применения в подвеске амортизаторов. Рессорная подвеска имеет простую конструкцию, но большую массу, что и определяет наибольшее ее распространение в подвесках грузовых автомобилей и некоторых легковых автомобилях повышенной проходимости. Для уменьшения массы рессорных подвесок и улучшения плавности хода иногда применяются малолистовые и однолистовые рессоры с листом переменного по длине сечения. Довольно редко в подвесках применяются рессоры, изготовленные из армированной пластмассы.

Торсионная подвеска. В задней подвеске автомобиля Peugeot 206 используются два торсиона, соединенные с продольными рычагами. В направляющем устройстве подвески применяются трубчатые рычаги, установленные под углом к продольной оси автомобиля

Торсион — металлический упругий элемент, работающий на скручивание. Обычно торсион представляет собой сплошной металлический стержень круглого сечения с утолщениями на концах, на которых нарезаны шлицы. Встречаются подвески, в которых торсионы изготовлены из набора пластин или стержней (автомобили ЗАЗ). Одним концом торсион крепится к кузову (раме), а другим к направляющему устройству. При перемещениях колес торсионы закручиваются, обеспечивая упругую связь между колесом и кузовом. В зависимости от конструкции подвески торсионы могут располагаться как вдоль продольной оси автомобиля (обычно под полом), так и поперек. Торсионные подвески получаются компактными и легкими и дают возможность регулировки подвески путем предварительного закручивания торсионов.
Неметалические упругие элементы подвесок делятся на резиновые, пневматические и гидропневматические.
Резиновые упругие элементы присутствуют практически во всех конструкциях подвесок, но не в качестве основных, а как дополнительные, используемые для ограничения хода колес вверх и вниз. Применение дополнительных резиновых ограничителей (буферов, отбойников) ограничивает деформацию основных упругих элементов подвески, увеличивая ее жесткость при больших перемещениях и предотвращая удары металла по металлу. В последнее время резиновые элементы все чаще заменяются устройствами из синтетических материалов (полиуретан).

Упругие элементы пневматических подвесок:
а — рукавного типа;
б— двойные баллоны

В пневматических упругих элементах используются упругие свойства сжатого воздуха. Упругий элемент представляет собой баллон, изготовленный из армированной резины, в который подается под давлением воздух от специального компрессора. Форма пневмобаллонов может быть различной. Получили распространение баллоны рукавного типа (а) и двойные (двухсекционные) баллоны (б).
К преимуществам пневматических упругих элементов подвесок следует отнести высокую плавность хода автомобиля, небольшую массу и возможность поддержания постоянным уровня пола кузова, независимо от загрузки автомобиля. Подвески с пневматическими упругими элементами применяют на автобусах, грузовых и легковых автомобилях. Постоянство уровня пола грузовой платформы обеспечивает удобство погрузки и разгрузки грузового автомобиля, а для легковых автомобилей и автобусов — удобство при посадке и высадке пассажиров. Для получения сжатого воздуха на автобусах и грузовых автомобилях с пневматической тормозной системой используются штатные компрессоры, приводимые в действие от двигателя, а на легковых автомобилях устанавливают специальные компрессоры, как правило, с электроприводом (Range Rover, Mercedes, Audi).

Пневмоподвеска. На новых автомобилях Mercedes Е-класса вместо пружин стали применяться пневматические упругие элементы

Использование пневматических упругих элементов требует применения в подвеске сложного направляющего элемента и амортизаторов. Подвески с пневматическими упругими элементами некоторых современных легковых автомобилей имеют сложное электронное управление, которое обеспечивает не только постоянство уровня кузова, но и автоматическое изменение жесткости отдельных пневмобаллонов на поворотах и при торможении, для уменьшения крена кузова и клевков, что в целом повышает комфортабельность и безопасность движения.

Гидропневматический упругий элемент:
1 — сжатый газ;
2 — корпус;
3 — жидкость;
4 — к насосу;
5 — к амортизаторной стойке

Гидропневматический упругий элемент представляет собой специальную камеру, разделенную на две полости эластичной мембраной или поршнем.
Одна из полостей камеры заполнена сжатым газом (обычно азотом), а другая жидкостью (специальным маслом). Упругие свойства обеспечиваются сжатым газом, поскольку жидкость практически не сжимается. Перемещение колеса вызывает перемещение поршня, находящегося в цилиндре, заполненном жидкостью. При ходе колеса вверх поршень вытесняет из цилиндра жидкость, которая поступает в камеру и воздействует на разделительную мембрану, которая перемещается и сжимает газ. Для поддержания необходимого давления в системе используется гидравлический насос и гидроаккумулятор. Изменяя давление жидкости, поступающей под мембрану упругого элемента, можно изменять давление газа и жесткость подвески. При колебаниях кузова жидкость проходит через систему клапанов и испытывает сопротивление. Гидравлическое трение обеспечивает гасящие свойства подвески. Гидропневматические подвески обеспечивают высокую плавность хода, возможность регулировки положения кузова и эффективное гашение колебаний. К основным недостаткам такой подвески относится ее сложность и высокая стоимость.

Устройство автомобилей

Упругие элементы подвески

К наиболее распространенным упругим элементам автомобильной подвески относятся рессоры, пружины, торсионные валы и пневматические баллоны. Возможно выполнение упругих элементов и других типов – пневматических цилиндров, резиновых демпферов, гидропневматических устройств и т. п., но такие упругие элементы в конструкции современных автомобильных подвесок практически не применяются, если не считать таковыми резиновые буферы, отбойники, сайлентблоки и подушки рессор, которые тоже предназначены для снижения жесткости при взаимодействии элементов подвески с частями неподрессоренных масс и несущей системы.

Рессоры

Автомобильная рессора представляет собой пакет стальных листов выгнутой формы и различной длины, скрепленных между собой. Листы могут иметь прямоугольное, трапециевидное, Т-образное сечение и сечение в виде короба с полками.

Изгиб рессорных листов чаще всего выполняется плавной эллиптической конфигурации, поэтому такие рессоры называют полуэллиптическими. Встречаются рессоры и других форм, некоторые из которых предствлены на рисунке параграфа.
Кривизна разных листов рессоры не одинакова и зависит от их длины – она увеличивается с уменьшением длины листов, чем обеспечивается их плотное прилегание в собранном виде и разгрузку крайнего (самого длинного) листа 1, который называется коренным.

Листы рессор в собранном виде фиксируются с помощью стяжного болта 2 (рис. 1, а) и хомутов 3. В конструкции некоторых автомобильных рессор стяжной болт не предусматривается. Фиксация рессорных листов от взаимного относительного перемещения может осуществляться посредством специальных бобышек и углублений, выполненных в листах.

Коренной лист 1, имеющий наибольшую длину и толщину, крепится своими концами к кузову, а средней частью – к мосту. Как правило, один конец коренного листа крепится к кузову жестко, а другой свободно опирается на специальный кронштейн несущей системы (рамы или кузова) или крепится посредством серьги, что позволяет ему перемещаться при деформации рессоры.
Иногда оба конца рессоры крепятся к раме или кузову автомобиля посредством кронштейнов с массивными резиновыми подушками, что позволяет обоим концам рессоры перемещаться при ее деформации.

Поскольку конструкция рессорной подвески предотвращает продольное перемещение мостов с колесами относительно несущей системы автомобиля (рамы, кузова), такая подвеска не нуждается в направляющих элементах. Исключение составляют балансирные рессорные подвески, удерживающие на двух рессорах два моста, образующих тележку. При этом жесткая связь рессоры с мостами отсутствует и возможно их продольное перемещение относительно рамы автомобиля.
Поэтому в балансирных рессорных подвесках в качестве направляющих элементов применяют специальные штанги, шарнирно соединенные с мостами балансирной тележки и рамой автомобиля.

Поскольку между листами рессоры во время работы присутствуют силы трения, способствующие гашению колебаний, рессора выполняет часть функции гасящего элемента подвески. Трение между рессорными листами приводит к из интенсивному изнашиванию и потере упругих свойств, что может вызвать поломку отдельных листов и даже всей рессоры. Поэтому листы рессор при сборке смазывают графитной смазкой, обеспечивающей снижение сил трения и стойкой к неблагоприятным дорожным условиям (грязь, влага).
На легковых автомобилях для уменьшения трения между листами могут устанавливаться антифрикционные (чаще всего – полимерные) прокладки или шайбы, которые крепятся к листам посредством специальных технологических выступов, отверстий или ниш.

Рессорные листы изготавливают из высококачественной пружинной стали, обладающей повышенными упругими свойствами. Тем не менее, в процессе длительной эксплуатации, особенно, в тяжелых дорожных условиях, рессора теряет свои упругие свойства и эллипсоидную форму. В таких случаях рессора подвергается ремонту – разбирается на листы и каждый из них прокатывается в специальных станках для восстановления эллиптичной формы, которая обеспечивает надлежащую упругость.

Рессорные стали

Для изготовления рессор применяются специальные пружинно-рессорные стали, обладающие рядом свойств, среди которых следует отметить упругость и твердость. Марки сталей, наиболее широко применяемые для изготовления рессорных листов отечественных автомобилей, приведены ниже.

  • ГАЗ-24 Волга, Москвич (412, 2140 и др.) – Сталь 50ХГА
  • ГАЗ (52, 53 и др.) – Сталь 50ХГ
  • МАЗ, ЗИЛ-130 и модификации – Сталь 60С2
  • КамАЗ – передние – Сталь 60С2, задние – Сталь 60С2ХГ

Достоинства и недостатки рессорных подвесок

К преимуществам листовых рессор можно отнести следующие свойства:

  • способность одновременно выполнять функции упругого, направляющего и гасящего элементов;
  • простота изготовления и хорошая ремонтопригодность.
  • повышенная масса;
  • сравнительно небольшая долговечность;
  • наличие сухого трения между листами, требующего применения смазки и, соответственно, технического обслуживания;
  • сравнительно невысокий диапазон вертикальных перемещений мостов относительно несущей системы и, соответственно, ограниченное обеспечение плавности хода автомобиля.

К недостаткам рессорной подвески следует отнести, также, опасные последствия, к которым может привести поломка рессоры при движении автомобиля, поскольку она выполняет функции направляющего элемента моста.

Пружины

Пружины (рис. 1, б) в качестве упругого элемента применяются, как правило, на независимых подвесках. Наибольшее распространение получили цилиндрические витые пружины, изготавливаемые из стального прутка круглого сечения. Поскольку особенности конструкции пружины позволяют получать более широкий диапазон перемещений элементов подрессоренных и неподрессоренных масс автомобиля, пружинные подвески способны обеспечивать лучшую плавность хода по сравнению с рессорной подвеской.
Упругий элемент в виде пружины состоит из одной детали, поэтому отсутствует трение, присущее листам рессоры. Благодаря этому пружина не нуждается в каком-либо уходе в период эксплуатации.
Тем не менее, как и рессорные листы, пружина способна терять форму (проседать) и упругость, поэтому после определенного периода эксплуатации может быть отремонтирована восстановлением первоначальной высоты путем растяжки.
Пружинные упругие элементы менее подвержены поломкам по сравнению с рессорными листами, поэтому их можно считать более надежными.

При установке на автомобиль пружины в качестве упругого элемента, она верхним концом упирается в специальные элементы несущей системы (рамы, кузова), выполненные в виде колпака или чашки, а нижним концом – опирается на аналогичные элементы моста или нижних рычагов подвески.

Демонтаж пружины из подвески, как и ее монтаж, требуют соблюдения определенных мер предосторожности, поскольку сжатая пружина при высвобождении может травмировать работника.

Технология изготовления пружин подвески

Поскольку пружина являются ответственным элементом подвески, от работы которого зависят не только комфорт, но и безопасность движения, при изготовлении пружин используют специальные стали и технологии.
В качестве примера ниже приведена технология изготовления пружин для подвески отечественных автомобилей марки «ВАЗ».

Читайте также:  устройство автомобиля

Для изготовления пружин подвески автомобилей марки «ВАЗ» используют прокатанный пруток круглого сечения из пружинной стали марки 60С2ГФ. Сначала прутки обрабатывают на токарном станке до нужного диаметра, затем нагревают и навивают спиралью.
После этого заготовку закаливают, отпускают и подвергают дробеструйной обработке в специальной камере, очищая от окалины, упрочняя поверхность и повышая усталостную прочность.

После дробеструйной обработки пружину подвергают холодной осадке (заневоливанию) – трижды сжимают до соприкосновения витков. Заключительный этап изготовления заключается в нанесении на пружину защитного эмалевого или эпоксидного покрытия для предотвращения коррозии.
Готовую пружину обязательно подвергают контрольному испытанию статической нагрузкой. При этом нагружают пружину определенным усилием (в соответствии с моделью пружины) и измеряют ее длину после сжатия – осадка пружины от контрольной нагрузки должна находиться в пределах установленных заводским стандартом требований.

Достоинства и недостатки пружинных подвесок

  • небольшая масса;
  • сравнительно высокая долговечность;
  • высокая плавность хода;
  • относительная простота в изготовлении;
  • отсутствие потребности в смазочных материалах и техническом обслуживании.

Недостатком пружины по сравнению с рессорой является невозможность использовать ее в качестве направляющего элемента подвески, поэтому в пружинных подвесках необходимы отдельные направляющие элементы в виде тяг, распорок и т. п., удерживающие колеса от продольных перемещений при движении. Это приводит к усложнению конструкции подвески. Кроме того, из-за отсутствия в пружине трения в составе пружинной подвески обязательно применяются специальные гасящие элементы – амортизаторы, поскольку колебания в пружине затихают значительно дольше, чем, например, в рессоре.

Торсионы

Торсионные подвески находят применение на многоосных автомобилях с независимой подвеской, на легковых автомобилях малого и большого класса, а также на некоторых типах автомобильных прицепов. На многих моделях спортивных и гоночных автомобилей этот тип подвески применяется из-за малых габаритов и массы.
Широко применяются торсионные подвески на военной технике и машинах высокой проходимости.

Торсион представляет собой стальной упругий стержень, работающий на скручивание, который может быть выполнен сплошным или пустотелым.
Для крепления торцов торсиона на его концах выполняются утолщения со шлицами или в форме шестигранника.
Одним концом торсион входит в ответные шлицы на несущей системе (раме или кузове) автомобиля, а другим – в шлицы рычага подвески. При перемещении колеса по неровностям дороги торсион закручивается, обеспечивая упругую связь колеса с рамой или кузовом автомобиля.

Торсионы имеют те же преимущества, что и пружины, однако они более компактны, что позволяет размещать их в различных местах автомобиля. Кроме того, они лучше защищены от механических повреждений.
Тем не менее, они менее долговечны, чем пружины и дороже в изготовлении, чем листовые рессоры.

Пневматические подвески

Пневматической называется подвеска, в которой роль упругого элемента выполняет сжимающийся газ, обычно воздух, но могут применяться и другие газы, например, азот. Рабочий газ заключен в резинотканевый баллон – пневмобаллон (рис. 1, г), который может иметь различную форму и конструкцию.
Кордная ткань выполняется из полиамидных волокон (нейлона или капрона) и защищена от повреждений поверхностными слоями резины.

Положительным качеством пневмобаллонной подвески является возможность изменения давления рабочего газа в баллонах, что позволяет изменять несущую способность и упругие свойства подвески в автоматическом режиме, в зависимости от степени загрузки транспортного средства. Давление в баллонах регулируется специальным регулятором положения несущей системы (кузова или рамы) в зависимости от статической нагрузки (количества пассажиров или груза).

При увеличении нагрузки, кузов проседает и воздействует на датчик или чувствительный элемент регулятора, после чего впускной клапан регулятора открывается и подает в пневмобаллоны дополнительно сжатый воздух (или газ) из пневмосистемы автомобиля (или из емкости для хранения запаса газа), повышая давление в пневмобаллонах, после чего несущая способность подвески увеличивается. При уменьшении нагрузки на кузов регулятор выпускает часть воздуха из пневмобаллонов, уменьшая жесткость подвески.

Преимущества пневматической подвески:

  • возможность изменения жесткости при различных нагрузках в кузове;
  • сохранение постоянства ходов подвески;
  • получение переменного и поддержание постоянного дорожного просвета;
  • небольшая масса;
  • относительно высокий срок службы (в три-пять раз выше, чем у листовых рессор).

Тем не менее, такие подвески применяются ограниченно по причине сложности и, соответственно, стоимости изготовления.
Пневматические подвески находят применение в некоторых марках автобусов, грузовых автомобилей средней и большой грузоподъемности, а также прицепах и полуприцепах.
По понятным причинам, пневматическая подвеска применима на транспортных средствах, оборудованных компрессором для получения сжатого газа. Перевозка запаса сжатого газа в отдельных баллонах приводит к существенному усложнению конструкции транспортного средства.

Металлические, резиновые и пневматические элементы подвески

Избегая технических терминов, можно сказать, что подвеска необходима для того, чтобы снизить влияние неровностей дорог на кузов автомобиля. Для этого в конструкции подвески предусмотрены упругие элементы. К ним относятся пружины, рессоры, и резиновые элементы (отбойники, буфера, сайлент-блоки). Так же существуют пневматические и гидропневматические упругие элементы.

Металлические упругие элементы

Пружины

Пружины, как упругий элемент подвески, на сегодняшний день используются в подавляющем большинстве легковых автомобилей. Выполненные из металлического прутка круглого сечения, они имеют постоянную характеристику жесткости и прекрасно справляются с возложенной на них задачей. Витки равномерно сближаются по мере того, как возрастает нагрузка, и возвращаются в исходное положение при ее снятии.

Если есть необходимость в переменной жесткости, тогда пружины выполняются из прутка различного диаметра (на определенных участках), или в форме бочонка (некоторые витки уже). В этом случае, когда пружина будет получать нагрузку, первыми будут сближаться витки меньшего диаметра (толщины).

Плюсом пружины, как упругого элемента, является простота изготовления, а значит конечная стоимость продукта, и ее малый вес. Но поскольку ей не под силу передавать усилия в поперечной плоскости, она требует от подвески автомобиля наличия сложных направляющих устройств. Что в свою очередь сказывается как на цене, так и на весе всего узла.

Рессоры

Ещё одним упругим элементом подвески автомобиля являются листовые рессоры. По причине большого веса, в сравнении с теми же пружинами, рессоры в основном используются в подвеске грузовых автомобилей. Рессора состоит из металлических листов (в очень редких случаях из армированной пластмассы), различной длины и формы, соединенных между собой болтом по центру, и хомутами ближе к краям. Будучи равными по ширине, каждая пластина, в зависимости от длины, имеет различную степень выгнутости. Это обеспечивает рессоре необходимые характеристики. Самая длинная (коренная) пластина крепится к кузову или раме автомобиля.

Существует несколько основных способов крепления рессоры к кузову:

  • с помощью витых ушек;
  • скользящая опора и накладные ушки;
  • резиновые подушки.

Каждый из способов крепления имеет свои особенности и характеристики. Общее требованию к любому из перечисленных методов крепления — концы пластин должны иметь возможность перемещаться и поворачиваться. В процессе работы рессорной подвески, происходит трение листов друг о друга. Это требует применения дополнительной смазки, или наличия антифрикционных прокладок.

Резиновые упругие элементы подвески автомобиля

Данные элементы играют вспомогательную роль в работе подвески, тем не менее, их так же можно отнести к упругим элементам. Они в первую очередь помогают избегать ударов металлических частей подвески друг о друга, тем самым максимально снижая уровень шума. Так же увеличивают жесткость основных элементов и ограничивают степень их деформации.

Резиновые элементы отлично справляются с работой, как на сжатие, так и на отбой. Так, к примеру, полиуретановые отбойники, установленные в стойке амортизатора, прекрасно работают на отбой.
Различная форма, как и в случае с пружиной, задает рабочие характеристики резинового элемента. Форма конуса позволяет обеспечить плавные характеристики, сначала сжимается тонкая, верхняя часть, чем ближе к толстой части, тем более упругой становится резина.

Сегодня часто встречаются отбойники ступенчатой формы, имеющие чередующиеся тонкие и толстые части. Это позволяет в значительной степени увеличить его рабочий ход.

Пневматика и гидропневматика

Пневмоподвеска используется как в легковом, так и в грузовом и пассажирском транспорте. Пневматический упругий элемент, позволяет изменять жесткость подвески в зависимости от дорожной ситуации, загруженности автомобиля. В современных автомобилях, пневматической подвеской управляет электроника, которая способна самостоятельно следить за ее работой, и изменять ее жесткой в зависимости от ситуации.

Пневматические элементы

Пневматические элементы (пневмобаллоны), изменяют свою жестокость за счет давления воздуха, создаваемого внутри компрессором. Баллоны выполнены из маслостойкой и воздухонепроницаемой резины, содержат корд и металлические нити, что придает им большую жестокость и надежность. Отсюда и название — резинокордные упругие элементы. Толщина стенок такого баллона обычно составляет от 3 до 5 мм.

Гидропневматические элементы

Данный упругий элемент обеспечивает наибольший комфорт для водителя и пассажиров автомобиля, так как отлично справляется с функцией гашения колебаний подвески. Гидропневматический упругий элемент — это камера, имеющая две полости. Одна из них наполнена газом, а другая жидкостью, которые, как известно, имеют различную степень сжатия. Через сложную систему мембран и клапанов, жидкость и газ взаимодействует в различной степени (в зависимости от ситуации), что и обеспечивает необходимый комфорт и упругость подвески автомобиля.

Повсеместное распространение данной подвески ограничено, пожалуй, лишь ее высокой стоимостью.

Прогресс не стоит на месте, а инженеры с каждым годом все ближе и ближе к тому, чтобы создать идеальную по всем характеристикам подвеску, которая будет отвечать всем необходимым требованиям. Возможно не за горами тот день, когда нахождение в салоне автомобиля (при езде по самому жуткому бездорожью), по комфорту можно будет сравнить с сидением на мягком диване.
” alt=””>

avtomoskva › Блог › Подвеска автомобиля устройство, виды

Чтобы начать говорить о подвеске, нужно сначала разобраться с тем, что именно называют подвеской, а главное, какие требования к ней предъявляют.

Подвеской в автомобиле называют совокупность устройств и механизмов, благодаря которым обеспечивается упругая связь между всей несущей системой и колесами автомобиля (мостами), уменьшение
динамических нагрузок, которые приходятся на колеса транспорта и всю несущую систему, включая затухание их колебаний. Кроме того подвеска регулирует положения кузова Вашего транспортного средства во время движения. Подвеска, которая является, по сути, промежуточным звеном между дорогой и кузовом автомобиля, должна быть легкой, а также обеспечивать комфортное и безопасное передвижение. Что бы этого достичь, нужна высокая информативность не только рулевого, а и всего комплекса управления, а так же точная кинематика колес, и хорошая изоляция кузова автомобиля от шума дороги и шума от покачивания радиальных шин, особенно в случае низкопрофильности. Кроме того, нужно не забывать, что силы, возникающие в результате контакта колес с дорогой, подвеска передает на кузов, поэтому она обязана быть достаточно прочной и долговечной. Используемые шарниры должны быть мало податливыми, легко поворачиваться, и обеспечивать всему кузову надежную шумоизоляцию. Рычаги подвески должны передавать возникающие силы почти во всех возможных направлениях, в том числе тормозные и тяговые моменты, и при этом должны быть не очень тяжелыми.

При эффективном использовании материалов упругие элементы конструкции должны быть как можно компактнее, проще, и обеспечивать достаточный ход подвески.

Перечислим основные требования, которые предъявляют к подвеске:

1. характеристика упругости подвески обязательно должна обеспечивать отсутствие ударов во время хода, достаточно высокий уровень плавности хода, кроме того противодействовать “клевкам” во время торможения и в момент разгона автомобиля;

2. кинематическая система автомобиля должна обеспечить благоприятные условия для небольших изменений колеи и углов установки колес, так же соответствие колесной кинематики и рулевого привода, что позволит исключить лишнее движение управляемых колес, вокруг оси своего поворота;

3. надежная передача продольных и поперечных моментов и усилий от колес кузову или раме;

4. небольшая масса всех без исключения частей подвески, в особенности ее неподрессоренных частей;

5. оптимальный уровень затухания колебаний, как колес автомобиля, так и кузова в целом;

6. достаточная долговечность и прочность всех деталей подвески, а особенно ее упругих элементов, которые относятся к тем частям подвески, которые несут наибольшую нагрузку.

Подвесок существует много, и всех их можно классифицировать по таким характеристикам как тип направляющего аппарата (зависимые и независимые), а также тип ее упругих элементов (рессорные, торсионные, пружинные, пневматические и т.д.). Каждому типу подвески характерны как плюсы, так и минусы.

Зависимая подвеска стоит куда меньше, проще, у нее постоянная колея, однако ее балка является не подрессоренной, в связи с этим данную подвеску нельзя назвать легкой. Кроме того, при обратных ходах левого и правого колес одной оси, можно наблюдать их значительный наклон, вследствие, чего появляется эффект автоколебания колес, который еще называют “эффектом шимми”. Независимым типам подвесок свойственно намного больше преимуществ, и именно поэтому в современном мире их можно встретить куда чаще. Их различия кроются в количестве рычагов: однорычажные, двухрычажные, многорычажные и свечные. А также в расположении плоскости качения колес подвеска может быть продольной, поперечной, диагональной, а так же на косых рычагах.

Кроме того необходимо выделить в отдельный класс еще так называемую полузависимую подвеску. Более точным ее названием является: подвеска с закручивающейся балкой. Как правило, это задняя подвеска, которая характерна переднеприводным автомобилям. В качестве примера можно взять всю подобную продукцию АвтоВАЗа.

Подробнее охарактеризуем два основных типа передних подвесок, которые используются в автомобилях отечественного производителя.

Подвеска типа “МакФерсон”. Впервые такую подвеску применили в 1965 году на автомобилях “Пежо-204”, через год ее начали ставить на автомобили марки Форд, а в 1969 году на модели “Фиат-128”. Более активно эту подвеску начали использовать в начале 70-х годов.

Сейчас практически все новые автомобили с передним приводом оснащены такой подвеской. Благодаря некоторым своим преимуществам она смогла занять достойное место и в автомобилях с другим типом привода. Небольшие затраты на изготовление, малый объем занимаемого пространства (что давало большее пространство под капотом и, как следствие, возможность использовать двигатель большего объема), возможность произведения больших ходов подвески, достаточно большое расстояние по высоте между опорными узлами, которое позволяет определить образование меньших по величине сил в местах крепления к кузову, являются, основными преимуществами и причиной того, что большая часть крупносерийных автомобилей, которые появляются в последнее время, имеют на переднем мосту такую подвеску. К недостаткам этой подвески можно отнести чуть худшие параметры кинематики, чем у подвески на двойных поперечных рычагах, слишком длинные рулевые тяги при наличии верхнего расположения рулевого реечного механизма, немного большие сложности, связанные с обеспечением шумо- и виброизоляции, меньшая компенсация продольного крена во время торможения, и большие изнашивающие нагрузки, которые возникают между направляющей и штоком.

Читайте также:  Устройство Audi A7

Подвеска с двойными поперечными рычагами. В механизме данной подвески имеются два поперечных рычага, у которых на раме или кузове есть поворотные опоры. Наружные концы рычагов — если это передняя подвеска — соединяются шаровыми шарнирами с кулаком или поворотной цапфой.

Чем больше будет расстояние между осевыми рычагами, тем меньше будут силы, которые действуют в рычагах и их опорах, то есть точнее кинематика и меньше податливость всех деталей и подвески. Главным плюсом подвески на двойных осевых рычагах являются ее кинематические свойства: двустороннее расположение рычагов позволяет определить высоту, продольного, и центра поперечного крена.

Помимо того, за счет разной длины нижнего и верхнего рычагов, возможно, оказывать влияние на перемещения колес автомобиля, относительно углов, при ходах отбоя и сжатия, т. е. на изменение развала колес и, и вместе с этим, на изменение самой колеи. В случае с более короткими верхними рычагами при ходе отбоя наклоняются в сторону положительного развала, а при ходе сжатия – по направлению отрицательного. Это помогает противодействовать изменению развала, который обусловлен креном кузова на бок. Кроме того, меняя угол плоскости колебания нижнего рычага относительно верхнего, можно добиться, так называемого, антиклевковкового эффекта.

Чаще всего оценивая подвеску автомобиля, обязательно обращайте внимание на комфортность, устойчивость и управляемость. Большей части водителей вообще не важно, какая подвеска стоит на их автомобилях, количество на ней рычагов, и тем более не важно, на какой оси находится центр крена кузова.

Упругие элементы подвески. Держать удар!

Мы уже говорили о подвесках, точнее, об их направляющем аппарате и об амортизаторах. Не меньшую (а в сравнении с демпфирующими компонентами, возможно, даже большую) работу за все время существования автомобиля проводили инженеры для того, чтобы получить оптимальный упругий элемент. То, что должно воспринимать вертикальные силы, возникающие при проезде колесами неровностей; гасить толчки и удары; снижать величину колебаний салона, обеспечивая сидящим внутри комфорт. Ведутся подобные работы и в наше время. Причем по двум направлениям. С одной стороны, речь о подборе наилучших характеристик. С другой — выбор идет по компоновочным соображениям. А что делать обычному автовладельцу, когда рессоры, пружины или тем более пневмоподушки его машины растеряли свои качества?

Железом единым

Что было первым упругим элементом? Несомненно, рессоры. Когда были изобретены? Само собой, не в эпоху развития автомобиля — ему достались по наследству. От кого, о том история темная, во всяком случае, не светлее соответствующей эпохи средневековья. Именно с упоминанием на этот период в интернете всплывает имя некого Виллара де Оннекура, который в середине XIII века якобы изобрел рессоры. Впрочем, считается, что нечто подобное было в поздней Римской империи и в государствах древнего Китая. И все-таки первые ссылки на полноценный эллиптический элемент относятся к XVIII-XIX векам.

Рессоры были всем хороши, выполняя фактически сразу три функции. Играли роль направляющего аппарата, то есть рычагов подвески. Собственно, упругих элементов и вдобавок демпфирующих — гася возникающие колебания трением листов друг о друга и переводя, таким образом, кинетическую энергию в тепловую.

Как известно, рессоры могли и располагаться по-разному, и иметь различную конструкцию.

В какой-то момент рессоры остались уделом лишь мостовых внедорожников, пикапов и… Chevrolet Corvette с рядом других «американцев». На последних они применялись по компоновочным соображениям — ради снижения общей высоты задней подвески.

От рессор массово отказались, исходя из тех же принципов, что применяли на Corvette — из компоновочных. Просто они уже не вписывались в совершенные в сравнении с зависимыми схемы подвесок — двух- и многорычажную, McPherson. Правда, пружины появились гораздо раньше, чем эти распространенные теперь конструкции.

Что же дали пружины? Экономию пространства и массы, ресурс побольше, а также возможность реализации переменной характеристики. Конкретно — жесткости. Делается это с помощью прутка переменного сечения и (или) благодаря не цилиндрической — бочкообразной форме пружины. Когда амплитуда сжатия небольшая, работают витки «помягче», назовем их так. А при больших ходах подвески в работу вступает та часть пружины, которая обеспечивает энергоемкость.

Параллельно с пружинами конструкторы трудились над другим упругим элементом — торсионами. Они представляют собой круглый или прямоугольный (набранный из пластин) пруток, с одной стороны закрепленный в силовой конструкции, с другой — в рычаге или другом направляющем элементе. Гашение вертикальных сил происходит скручиванием торсионов.

На каком-то этапе торсионы казались оптимальным выбором. Они обеспечивали хорошую плавность хода; занимали, в отличие от рессор и пружин, мало места по вертикали; могли нести большую нагрузку. Все эти обстоятельства в первую очередь оценили конструкторы гусеничной бронетехники — еще до начала Второй мировой. И продолжают оценивать до сих пор! Нельзя сказать, что к тому же не пришли автомобильные инженеры. Несколько десятков лет торсионы в той или иной степени пользовались популярностью у компаний в разных странах — в Америке, Германии, Франции, Италии, Японии, СССР.

При всех означенных плюсах у торсионов имеются недостатки — с учетом силовой конструкции кузова оптимально сочетаться могут далеко не со всеми типами подвесок. Кроме того, они дороги, поскольку торсион — не просто качественная сталь определенной марки и термическая закалка с отпуском. Еще и механическая обработка деформацией прутков, повышающая рабочую нагрузку и ресурс. Вроде бы при производстве пружин тоже существует то и другое, во всяком случае, не просто штамповка, как, скажем, рычагов подвески. Однако так конструктивно, технологически и экономически сложилось, что пружины во всех отношениях оптимальнее и дешевле. И все же до наших дней торсионы дошли — в виде стабилизатора поперечной устойчивости. Прутка, работающего при разнонаправленных ходах правой и левой частей подвески и призванного снижать крены кузова. Кроме того, в облике П-образной балки — полузависимой подвески.

Гидропневмо альтернатива

Пневмобаллоны в качестве упругих элементов, до сих пор считаются чем-то дорогим и на современных автомобилях обычно предлагаются в виде опций, известны еще с середины XIX века. Устанавливались на малом подвижном ж/д составе вроде конок. Якобы в начале XX столетия применялись уже на грузовых автомобилях. Правда, подтверждения тому найти не удалось. А если поразмыслить теоретически, то рельсы и обычная дорога далеко не одно и то же. Там, где есть удары в колеса, там существует и нагрузка на упругий элемент, в данном случае на ткань или резину баллона. При том что материалы тех лет, в частности, армирующие, не могли обеспечить достаточной надежности и ресурса. Хотя наверняка работы в этом направлении велись.

Первое упоминание о пневмоподвеске как о серийном продукте, правда, с приставкой «гидро», относится к 1955 году. Тогда появился Citroen Traction Avant.

Свое развитие гидропневмоподвеска получила в Citroen DS — легендарной «богине». Впрочем, в ней система представляла собой нечто большее.

Любопытно, что синтетическая жидкость, применявшаяся в первые десять лет выпуска DS, была крайне агрессивной ко всему и гигроскопичной. Течи в системе являлись делом обычным. Хотя и позже, когда «синтетику» сменили на минеральную жидкость, система продолжала доставлять хлопоты. Тем не менее ситроеновцы продолжили развивать тему гидропневматики. Сейчас система, включающая в себя подвеску и рулевую рейку (от побочных гидроузлов начали отказываться еще в 60-х) и названная Hydractive, представлена в поколении III+.

Возвращаясь к чистому «пневмо», скажем, что впервые в современной истории оно было использовано на Cadillac Eldorado.

Вслед за Cadillac пневмоподвеску начали использовать некоторые другие американские производители, в частности Buick и American Motors. В 1960-м она перебралась за океан.

Любопытно, что после этого на почти два десятилетия от «пневмо» отказались. Судя по всему, проблемы были те же — невозможность обеспечить достаточный ресурс (герметичность) пневмоподушкам. Возвращение относится к середине 80-х, и оно снова произошло в Америке. Правда, наиболее интенсивное применение пневмоподвесок началось в 90-х. Теперь же многие ведущие производители вернулись к использованию «пневмо».

Всех дальше в плане прогресса упругих элементов пошел, пожалуй, Mercedes. В 1999 году немцы представили свою Active Body Control. А спустя 14 лет — Magic Body Control. В основе ее стойки с амортизаторами и пружинами (в первом случае амортизаторы обычные, во втором — электронно-управляемые) и гидроцилиндры, расположенные снаружи них. Плюс магистрали, клапаны, гидроаккумуляторы. Все это было сделано для того, чтобы системы могли поднимать или опускать кузов над каждым конкретным колесом. Различия между системами в том, что Magic Body Control оснащена видеокамерами, сканирующими дорогу впереди автомобиля. По сигналам от них блок управления превентивно готовит стойки к неровностям в зависимости от их размера.

Вообще, «пневматика», вопреки логике, не всегда определяет плавность хода. Считается, что внедорожники и кроссоверы Lexus с ней жестче. Дабы не разочароваться в характеристиках шасси, стоит перед покупкой выпросить автомобиль с пневмоподвеской на тест-драйв. Безусловно, надо знать и о том, с чем придется столкнуться в процессе эксплуатации.

Покупать или ремонтировать?

С рессорами все понятно. В СССР на фоне тотального дефицита их проковывали, для чего требовалась наковальня, кувалда и некоторый опыт. Теперь это выбор совсем уж экономного автовладельца либо обладателя ретротехники. Для других, если говорить о джипах и пикапах (а на чем еще сейчас встретишь рессоры?), есть не просто оригинальные детали — тюнинговые, например, австралийские. От производителей с Зеленого континента есть и торсионы, которые, кстати, кустарным способом не восстановить.

Само собой, пружинам механической обработкой также не вернуть заводских характеристик. Благо едва ли не в любом регионе страны есть их выбор по производителям. Конечно, с национальной спецификой (на «европейцев» больше европейских, на «японцев» японских) и не с альтернативой на все модели. И все же выбор по массовым автомобилям существует. Что приобретать? Как и в случае с амортизаторами, оригинальные детали под брендами автокомпаний определят подвеске те характеристики, что были заложены в нее при создании. Пружины для вторичного рынка, пусть даже от тех фирм, что занимаются конвейерными поставками (Kilen, OBK, NHK), могут иметь иные характеристики. Тем более что чуть ли не каждая компания предлагает пружины стандартные, усиленные, с прогрессивными качествами.

По подделкам ситуация интересная. Китайские пружины как таковые встречаются, однако нельзя сказать, чтобы они массово мимикрировали под продукцию известных фирм. Тем не менее из разных регионов нет-нет да и приходят сообщения о том, что «установил, и какие-то витки прожались до контакта друг с другом» или «просели через 2000 км». Что это — контрафакт или несоблюдение технологии производства на «родных» предприятиях? Так или иначе, а создать пружины несложно, трудно в условиях кустарного производства добиться нужных характеристик, тем более когда такая задача не ставится. Еще один принципиальный момент — качество поддельной упаковки сейчас на всех продуктах высокое. Притом что внешне пружины достаточно простое изделие — ни сварных швов, ни зачастую логотипов. Обращать внимание тут можно лишь на качество покраски и ровность прутка, из которого навита пружина. Но, повторимся, засилья пружинного контрафакта на российском рынке не наблюдается.

Между прочим, «помогает» Китай и по части других упругих элементов — пневматических. Впрочем, по ним ситуация не укладывается в простое «снял-поставил». Обратимся в профильные сервисы.

— У владельца автомобиля с пневмоподвеской есть три варианта восстановления ее работоспособности — покупка оригинальных комплектующих (пневмобаллонов или пневмостоек), обращение к китайской продукции либо ремонт имеющихся деталей. Первое крайне дорого. Для ряда автомобилей разных марок можно говорить о 40 000-50 000 руб. за пневмостойку. Но есть прямо-таки показательные исключения. К таковым относится Hyundai Equus. Его амортизаторы в сборе с пневмоэлементами стоят порядка 300 000 руб., и это за штуку.

С китайскими комплектующими, которые в разы дешевле, связываться себе дороже. В некоторых, я бы сказал, единичных случаях можно найти детали от альтернативных производителей не из китая. Цены, к сожалению, будут вряд ли ниже оригинала. Восстановление в этом смысле даже не золотая середина. Да, по части цены обычно можно говорить о двукратной экономии, хотя стойки для того же Equus мы отремонтируем за 50 000 руб., то есть в 6 раз дешевле. Дело даже не в этом — в том, что все производители автомобилей создают пневмоэлементы в расчете на тепличные условия. И эта тенденция усиливается. Если пневмоподвески автомобилей 90-х годов могли ходить по 20 лет, то сейчас втрое-вчетверо, даже впятеро меньше. Удивляешься порой иному Мерседесу какого-нибудь 1996 года, на котором стоят еще оригинальные стойки. И уже совсем не поражает «мерин» в возрасте пяти-семи лет, чей хозяин обратился с порванными пневмобаллонами.

При этом нельзя сказать, что пневмоподвеска требует какого-то ухода или правил эксплуатации, чем-то отличающихся от таковых для обычных пружин-амортизаторов. Ведь гидравлическая часть у тех и других стоек схожа. Пневмобаллон же, располагайся он отдельно или на стойке, также может пострадать от сильного удара в колесо, от морозов либо агрессивных дорожных реагентов. Последнее — единственное принципиальное отличие «пневмо» от обычных подвесок (на некоторых моделях все-таки встречается защита). Отмечу сразу — отечественный материал на восстановленных баллонах имеет более широкий рабочий температурный диапазон, менее восприимчив к дорожной химии и способен по сравнению с оригинальными выдерживать вдвое большее давление (17–20 атм. против 10). Словом, сделан с учетом российских условий.

Остальные составляющие пневмосистем не столь подвержены внешним воздействиям. Исключение — провода, идущие от датчиков положения кузова, расположенных на стойках. Бывали случаи их обрыва. А сами датчики чаще выходят из строя от старости (в среднем порядка 4000 руб.), нежели от ударов по их корпусам. То же характерно и для компрессоров, создающих давление в системе. Правда, с одним условием — выход их из строя может значительно ускорить нарушившаяся герметичность системы. Какой-нибудь небольшой прокол или, скорее, прорыв резины баллона, из-за которого компрессор должен будет поддерживать давление в режиме «реального времени», работать постоянно. В таких условиях его износ дело времени – ближайшего. Часто так и бывает — владелец слышит работу компрессора и не придает этому значения. А обращается в сервис, когда агрегат уже надо менять. Цены на него разные — может быть и за 20 000 руб., и за 50 000. Иное дело сбои в электронике. Тут уж никак не застрахуешься, особенно в отношении европейских автомобилей, в частности немецких. Впрочем, все диагностируется и устраняется.

Добавим еще, что ресурс пневмоэлементов, будь они на стойке или находятся отдельно, напрямую зависит от того, есть ли снаружи них какая-нибудь защита. На моделях Audi, VW, Lexus или, скажем, Porsche Cayenne и Land Rover Discovery она присутствует. А, к примеру, на Mercedes Benz ML и GL или Range Rover ее нет. В таком случае новый баллон может приговорить всего лишь одна поездка по грейдеру с мелкими и острыми камешками. Достаточно крохотного пробития, чтобы разориться на новую стойку. Поэтому в качестве превентивной меры, продлевающей срок жизни деталям, в ряде сервисов предлагают защиту баллонов. Это дюралевые цилиндры, которые в случае с отдельно расположенными элементами стоят 1500 руб./шт., а при защите в составе стойки — 3000 руб.

Читайте также:  Устройство газораспределительного механизма двигателя внутреннего сгорания: назначение, принцип работы

Как вариант — перевод автомобиля на обычные амортизаторы и пружины. Процедура тоже недешевая — к примеру, в случае с задними отдельными пневмобаллонами приходится вваривать чашки под пружины. Хватает работы и при наличии пневмостоек. К тому же в случае с «европейцами» нужно перепрошивать блоки управления для того, чтобы удалить все признаки наличия пневмосистемы (чего, кстати, не надо делать на Lexus). Иначе будут ошибки и работа в аварийном режиме. В итоге весь комплекс по адаптации обычной подвески вытягивает на 100 000 руб. Зато о возможных проблемах с «пневмо» можно забыть навсегда.

Элементы подвески автомобиля: разновидности и решаемые задачи

Вопросы, рассмотренные в материале:

  • Для чего нужны различные элементы подвески автомобиля
  • Из каких элементов состоит подвеска автомобиля
  • Какие элементы используются в подвесках автомобилей разных типов

Одним из основных узлов автомобиля является подвеска. Элементы подвески автомобиля отвечают за то, чтобы обеспечить сцепление колес с дорогой, максимально сгладить все неровности дорожной поверхности, а движение сделать комфортным и устойчивым на большой скорости. Со времён изобретения первого автомобиля система подвески претерпела множество усовершенствований и на сегодняшний день стала высокотехнологичным механизмом в конструкции транспортного средства.

Какие задачи призваны решать элементы подвески автомобиля

История подвески начинается со времен конных экипажей, когда система крепления колёс к кабине кареты была самая элементарная и не имела никаких амортизирующих механизмов. При езде по неровным дорогам пассажиров такого экипажа сильно трясло. В борьбе за комфорт инженеры стали придумывать конструкции, которые позволяли смягчить вибрации кабины.

Первыми устройствами, выполняющими амортизационные функции, стали эллиптические рессоры. Со временем рессорный механизм стал применяться и на автомобилях. К тому моменту рессоры уже делали полуэллиптической формы, и они устанавливались поперечно, что для автомобиля оказалось не лучшим решением, потому что возникали проблемы с его управляемостью, даже при малых скоростях. Для решения этой задачи производители стали устанавливать рессоры продольно на каждое колесо по отдельности.

На сегодняшний день технологии автомобилестроения шагнули далеко вперёд. Конструкторы разработали различные типы подвесок, и каждый тип имеет определенные особенности, от которых зависит не только управляемость автомобиля, но комфорт людей при поездке. Несмотря на разнообразие конструкций, любой вариант подвески должен выполнять основные функции:

  • Гашение колебаний, а также сильных ударов, возникающих при движении по неровной поверхности.
  • Обеспечение максимального сцепления колеса с дорожным полотном, а также устранение крена кузова автомобиля во время вхождения в поворот.
  • Повышение управляемости транспорта за счет удержания колеса в заданном положении.

Для того чтобы автомобиль был максимально устойчив на дороге во время динамичной езды, используется жесткий тип подвески. Такой тип подвески обеспечивает автомобилю хорошую управляемость на больших скоростях, исключает крены кузова на поворотах и обеспечивает моментальный отклик на действия водителя.

Несмотря на все плюсы жесткой подвески, комфорт пассажиров при поездке нельзя назвать удовлетворительным, так как из-за жесткости снижается способность сглаживания вибраций кузова. Для обычной езды во многих легковых автомобилях устанавливается мягкая подвеска. Управляемость автомобиля снижается, но и поездка при этом становится гораздо комфортней, что является более важным параметром для обычного автомобилиста.

Некоторые автопроизводители выпускают автомобили с регулируемой жесткостью подвески. Такая функция обеспечивается за счет возможности регулировать натяжение пружины амортизационных стоек.

Помимо различной жёсткости, подвеска может иметь разную степень хода. Расстояние между точкой положения колеса при максимально сжатых пружинах и точкой положения в максимально вывешенном состоянии называется ходом подвески. Увеличенный ход помогает автомобилю преодолевать препятствия на дорогах без риска вывешивания колеса и удара стойки об ограничитель.

Рекомендуем

Основные элементы подвески автомобиля

Любая подвеска состоит из нескольких основных элементов:

    Шины. Это первая ступень в системе сглаживания неровностей дорожного полотна. Имея определенную степень упругости, шина способна гасить небольшое количество колебаний, возникающих в процессе движения.

При наличии нарушений в работе подвески шины колеса могут выступать в роли индикатора неисправности, так как срок службы шины в такой ситуации быстро сокращается и возникает неравномерный износ.

Основные упругие элементы. К упругим элементам подвески автомобиля относятся пружины, рессоры и торсионы. Назначение этих элементов заключается в обеспечении упругой связи кузова с поверхностью дороги.

Вся нагрузка автомобиля приходится именно на пружины, а за счет их упругости кузов держится на определенной высоте. В процессе эксплуатации и больших перегрузок металл упругих элементов изнашивается, из-за чего меняется их жесткость. Такие изменения негативно сказываются на работе подвески в целом. Изменяется угол положения колес, уменьшается дорожный просвет, снижается грузоподъемность. Проседание кузова в разгруженном состоянии – это главный сигнал о необходимости замены пружин.

Дополнительные упругие элементы. К дополнительным упругим элементам относятся буферы сжатия, их применение необходимо для гашения высокочастотных колебаний, а также вибраций, образующихся в процессе соприкосновения металлических элементов.

Благодаря наличию таких упругих элементов, срок службы остальных компонентов подвески значительно увеличивается. Крайне важно следить за их исправным состоянием и вовремя производить замену изношенной детали.

Направляющие устройства. Главная задача направляющих устройств – обеспечение перемещения колеса в установленной плоскости.

Благодаря системе рычагов в процессе движения по неровной поверхности колесо перемещается в вертикальном направлении, сохраняя при этом перпендикулярное положение относительно поверхности дороги. Любые нарушения в направляющих элементах приведут к быстрому и неравномерному износу шины колеса, а также других элементов подвески.

Демпфирующий элемент. Элементом демпфирующего устройства является амортизатор.

Использование амортизаторов в системе подвески позволяет решить такие проблемы, как вибрация кузова при движении по неровной дороге, а также сглаживание вибраций на других элементах подвески автомобиля. Благодаря функции демпфирования обеспечивается постоянный контакт колеса с дорогой, автомобиль становится более устойчивым при движении.

Стабилизатор поперечной устойчивости. Во время выполнения поворота на скорости стабилизатор поперечной устойчивости препятствует крену кузова автомобиля.

При совершении маневра поворота колеса одной стороны автомобиля начинают отрываться от дороги, что может повлечь переворачивание транспортного средства. В этот момент на стабилизаторе создается напряжение, которое стремится вернуть на место поднимающийся край автомобиля.

  • Элементы крепления отдельных деталей. К элементам крепления относятся шаровые шарниры, сайлентблоки и болтовые соединения, которые связывают между собой остальные элементы подвески автомобиля.
  • Рекомендуем

    Элементы передней подвески автомобиля: схема на примере ВАЗ 2107

    1. Ступичный подшипник.
    2. Колпак ступицы.
    3. Регулировочная гайка.
    4. Шайба.
    5. Цапфа поворотного пальца.
    6. Ступица колеса.
    7. Сальник.
    8. Тормозной диск.
    9. Поворотный кулак.
    10. Верхний рычаг подвески.
    11. Корпус подшипника верхней опоры.
    12. Буфер хода сжатия.
    13. Ось верхнего рычага подвески.
    14. Кронштейн крепления штанги стабилизатора.
    15. Подушка штанги стабилизатора.
    16. Тяга стабилизатора.
    17. Ось нижнего рычага.
    18. Подушка тяги стабилизатора.
    19. Пружина подвески.
    20. Обойма крепления штанги амортизатора.
    21. Амортизатор.
    22. Корпус подшипника нижней опоры.
    23. Нижний рычаг подвески.
    Рекомендуем

    Из каких элементов состоит подвеска автомобилей разных типов

    1. Подвеска McPherson


    Подвеска McPherson устанавливается на многих автомобилях и применяется как для передней, так и для задней оси. Единственное отличие в том, что на передней оси предусмотрена возможность поворота колеса. Ступица колеса при помощи шаровой опоры крепится к нижнему рычагу, а также к амортизационной стойке. Шток стойки крепится к основанию корпуса автомобиля через опорный подшипник, что позволяет колесу свободно поворачиваться.

    Оба рычага соединяются между собой поперечной тягой, которая через резиновые втулки крепится к днищу кузова и способствует устойчивости автомобиля на дороге. На задней оси в конструкции подвески отсутствует нижний рычаг, а ступица фиксируется при помощи поперечных и продольных тяг.

    Преимущества подвески McPherson:

    • простота конструкции;
    • компактные размеры;
    • высокая степень надежности;
    • сравнительно невысокая цена самого механизма и стоимость обслуживания.

    Недостатки подвески McPherson:

    • недостаточная легкость управления.

    К особенностям передней подвески McPherson также относится использование амортизатора в качестве направляющего элемента, что позволяет сэкономить на деталях. Диаметр штока у таких амортизаторов заметно больше, чем у других. В качестве упругих элементов чаще всего используются пружины.

    Пружины устанавливаются под особым углом по отношению к оси штока амортизатора, что позволяет снизить нагрузку изгибающих усилий на шток. Стабилизатор поперечной устойчивости обычно выполняется из изогнутого круглого прутка, который с обоих концов соединяется с рычагами либо передними стойкам.

    Основная функция стабилизатора – устранить крен автомобиля в момент прохождения поворота на скорости. Поперечный стабилизатор фиксируется к нижней части автомобильного кузова при помощи промежуточных опор, а возникшее на повороте напряжение в его структуре стремится уравновесить нагрузку между колесами.

    Возможность поворачивать колесо реализуется за счет шаровой опоры, которая соединяет нижний рычаг с поворотным кулаком.

    2. Двухрычажная передняя подвеска


    Особенностью конструкции двухрычажной подвески является использование второго продольного рычага, который предназначен для верхнего крепления ступицы колеса. Конструкция такой подвески более сложная, но в то же время имеет ряд преимуществ по сравнению с однорычажной системой, а также может применяться как на передней, так и на задней оси. Управление автомобилем с таким типом подвески становится легче.

    Основные преимущества двухрычажной подвески:

    • за счет конструктивных особенностей есть возможность понизить линию капота;
    • улучшенные характеристики изменения углов установки колесной базы;
    • широкие возможности компоновки.

    К недостаткам данного типа подвески относится:

    • увеличена масса конструкции за счет большого количества деталей, а также ее габариты;
    • более сложный и дорогой процесс обслуживания и ремонта;
    • использование усиленных шаровых опор и резинометаллических шарниров, так как точки соединения рычагов с другими элементами конструкции подвергаются повышенной нагрузке.

    3. Пневматическая подвеска


    Пневматическая подвеска чаще всего применяется в автомобилях премиального класса. Пневматические элементы подвески легкового автомобиля работают за счет сжатого воздуха, что позволяет исключить из конструкции основные упругие элементы. Благодаря тому, что вместо пружин в системе используется воздух, работа такой повестки характеризуется повышенной плавностью и появляется возможность регулировать высоту кузова автомобиля относительно дороги.

    4. Гидравлическая подвеска


    Особенностью гидравлической подвески является наличие замкнутой масляной системы, соединенной с амортизаторами. При помощи масляного насоса в гидравлическом контуре нагнетается избыточное давление, которое дает возможность регулировать упругость подвески, а также высоту кузова относительно поверхности дороги. В комплексе с гидравлической подвеской часто применяется электронная адаптивная система, позволяющая автоматически изменять характеристики подвески при различных дорожных условиях.

    5. Спортивная (винтовая) независимая подвеска


    Основой спортивной подвески являются регулируемые амортизационные стойки (койловеры). Регулировка жесткости стоек происходит за счет наличия резьбы в районе нижней части пружины. При вращении регулировочной гайки пружина либо сжимается, либо расслабляется, таким образом, меняется ее жесткость и высота дорожного просвета.

    6. Подвески push-rod и pull-rod


    В стандартных автомобильных комплектациях такие типы подвески не используются, так как они были разработаны исключительно для гоночных болидов.

    Основа обоих вариантов подвески – это двухрычажная система, однако механизмы демпфирования, в отличие от остальных типов подвески, располагаются в кузове автокара. Большая часть нагрузки при движении ложится на элемент, называемый толкателем.

    В системе push-rod нагрузка на толкатель возникает за счет сжатия.

    Подвеска pull-rod отличается расположением толкателя. При возникновении нагрузки этот элемент работает на растяжение, что позволяет сделать центр тяжести автомобиля ниже. Подобное решение дает возможность увеличить устойчивость автомобиля, однако эффективность работы обоих типов подвески находится практически на одном уровне.

    Ссылка на основную публикацию