Подвеска автомобиля. Виды и типы подвесок автомобиля.

Принцип работы подвески современного автомобиля

Автоликбез13 августа 2016

На заре развития автомобилестроения производители не уделяли должного внимания подвеске. Из-за этого страдал комфорт поездок – машина шла слишком жестко, колебания ничем не гасились. Вскоре автомобилестроители начали разрабатывать все новые и новые типы подвесок, которые превратили использование автомобиля в одно сплошное удовольствие.

Принцип работы подвески

Автомобильная подвеска работает, преобразовывая силу удара от наезда колеса на неровное покрытие, в движение упругих частей (пружин). Жесткость таких перемещений контролируется и смягчается гасящими устройствами (амортизаторами). Благодаря этому сила ударов, передающихся на кузов, снижается, что обеспечивает плавность движения.

Жесткость подвески у разных автомобилей сильно различается: чем она жестче – тем легче и более предсказуемо управление, но уменьшается комфорт езды. Мягкая создает удобство эксплуатации, но за счет заметно сниженной управляемости (чего не рекомендуется допускать). По этой причине производители транспортных средств всегда стараются найти компромисс между комфортом и безопасностью.

Типы подвесок автомобиля

История первых подвесок уходит глубоко в начало 20-го века, когда первые конструкции имели всего лишь соединительную функцию и передавали всю кинетику на кузов. Однако после были проведены многочисленные эксперименты и воплощены различные разработки, которые улучшали саму конструкцию и увеличивали потенциал для будущего использования. До наших дней добрались несколько представителей разных типов и даже сегментов подвесок, каждая из которых достойна отдельной статьи для рассмотрения.

Подвеска McPherson

Разработка известного конструктора Э. Макферсона, которая впервые была применена более 50 лет тому назад. По своей конструкции делится на один рычаг, стабилизатор устойчивости и качающейся свечи. Подобный тип является далеко не совершенным, однако при всём этом он очень доступен и популярен у многих производителей.

Двухрычажная подвеска

Направляющий блок в подобном типе подвески представлен двумя рычажными устройствами. Может быть диагонального, поперечного и продольного типа качения.

Многорычажная подвеска

В отличии от предыдущего типа, эта разработка имеет более продвинутую структура, а потому и ряд значительных преимуществ, которые обеспечивают более плавный и ровный ход, а также улучшенную маневренность машины. Всё чаще подобный тип подвески можно встретить на дорогостоящих автомобилях премиум-класса.

Торсионно-рычажная подвеска

Схожая по конструкции подвеска, с прошлыми экземплярами. Однако в этом типе подвесок вместо стандартных для рычажных пружин используются детали торсионы. При простой схеме, такое решение расширяет эффективность использования, а сами компоненты подвески легки к обслуживанию и их можно настраивать по своему усмотрению.

Подвеска типа «Де Дион»

Придуманная французским инженером А. Де Дионом, эта подвеска способствует меньшей нагрузки на задний мост. Отличимой чертой такой подвески является крепление картера главной передачи не к балке моста, а уже к самой части кузова. Подобное решение можно встретить на полноприводных внедорожниках. Использование на легковых машинах может вызывать проблемы в виде «проседания» при торможении и разгоне.

Схема изображающая самые важные конструктивные особенности подвески Де Диона.

Задняя зависимая подвеска

Всеми знакомый тип подвески легковушек, который любили применять и интегрировать изобретатели в СССР. Тип креплений балки у такого типа подвесок осуществляется с помощью пружин и продольных рычагов. Однако, при хорошей управляемости и стабильности при езде, существенный вес задней балки приносит неудобства автолюбителям в виде перегруза картера и редуктора.

Полузависимая задняя подвеска

В отличие от зависимого типа подвески, рассмотренного ранее, здесь применяется поперечина, которая соединяется двумя продольными рычагами.

Подвеска с качающимися полуосями

Как следует из названия в подобном типе основой приспособления являются полуоси. К одному из концов применяются шарниры, а сами оси сочленены с шинами. При движении колеса, последнее всегда будет находиться под углом в 90° к полуоси.

Подвеска на продольных рычагах

Разделяется на ещё две подкатегории: торсионные и пружинные, в которых в зависимости от названия элементами упругости являются пружины или торсионы. Среди основных отличий называют расположение колеса при непосредственной близости к кузову машины. Применяется на небольших автомобилях/прицепах и т.п.

Рекомендуем: Как утеплить двигатель автомобиля на зиму

С продольными и поперечными рычагами

Исходя из названия, основной конструктивной единицей здесь выступает продольный рычаг, который разгружает опорные усилия на кузов. Сам по себе такой тип слишком тяжелый, что делает его крайне непопулярной моделью на рынке. А вот у поперечных рычагов все обстоит немного лучше: этот тип более гибок при подстройке, а использование опорных рычагов уменьшает нагрузку на крепление подвески.

Независимая подвеска автомобиля с качающимися полуосями.

С косыми рычагами

по конструкции очень схож с продольными рычагами, с тем отличием, что оси качания рычагов здесь расположены под острым углом. Устанавливают такие типы на заднюю ось чаще всего немецкие производители. В сравнении с продольным типом, крен при повороте у косого типа сравнительно меньше.

С двойными продольными и поперечными рычагами

В отличие от конструкций с одним рычагом, у этой на каждую ось таких приспособлений приходится две штуки. Размещены в зависимости от типа в поперек или продольным образом, а вот при соединении подобных рычагов используются как пружины и торсионы, которые встречались нам ранее, так и рессоры. Такие конструкции по себе компактны, однако несбалансированные при езде на плохой поверхности.

Гидропневматическая и пневматическая подвеска

Подобная подвеска автомобиля использует пневматические или гидропневматические приспособления (упругие детали). Сами по себе они не являются конечным вариантом, а лишь предлагают современные решения по увеличению комфорта при езде. Оба варианта имеют сложную конструкцию, и предоставляют владельцам плавный ход, высокую управляемость, и продвинутое гашение возникающих колебаний. Сочетаться такие подвески могут как с подвеской типа МакФерсон, так и с многорычажной автомобильной подвеской.

Электромагнитная подвеска

Является сложной конструкцией, основу которой представляет электродвигатель. Эта технология выполняет сразу две функциональные особенности: амортизатора и упругого элемента. Руководит «оркекстром» микроконтроллер с датчиком. Устройство крайне безопасно, а переключение механизмом осуществляется с помощью электромагнитов. Естественно, подобный тип подвески не идет в одном ряду с аналогами по причине своей высокой себестоимости.

Адаптивная подвеска (полуактивная подвеска)

Подстраиваясь под дорожную поверхность и характер вождения, система определяет степень демпфирования и настраивается под определенный режим работы. Производится настройка с помощью электромагнитов, или жидкости на реологической основе (гораздо реже).

Конструктивные особенности продвинутой адаптивной подвески.

Какие подвески бывают

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

Зависимая подвеска

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

Преимущества:

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

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

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

Полунезависимая

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

Независимая подвеска

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

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

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

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска характеризуется зависимостью перемещения одного колеса моста от перемещения другого колеса.

Рис. Схема зависимой подвески колес

Передача сил и моментов от колес на кузов при такой подвеске может осуществляться непосредственно металлическими упругими элементами – рессорами, пружинами или с помощью штанг – штанговая подвеска.

Металлические упругие элементы имеют линейную упругую характеристику и изготавливаются из специальных сталей, обладающих высокой прочностью при больших деформациях. К таким упругим элементам относятся листовые рессоры, торсионы и пружины.

Листовые рессоры на современных легковых автомобилях практически не применяются, за исключением некоторых моделей автомобилей многоцелевого назначения. Можно отметить модели легковых автомобилей, выпускавшиеся ранее с листовыми рессорами в подвеске, которые продолжают эксплуатироваться и в настоящее время. Продольные листовые рессоры устанавливались в основном в зависимой подвеске колес и выполняли функцию упругого и направляющего устройства.

На легковых автомобилях и грузовых или микроавтобусах применяются рессоры без подрессорников, на грузовых автомобилях – с подрессорниками.

Рис. Рессоры: а) – без подрессорника; б) – с подрессорником

Пружины как упругие элементы применяются в подвеске многих легковых автомобилей. В передней и задней подвесках, выпускаемых различными фирмами большинства легковых автомобилей применяются винтовые ци­линдрические пружины с постоянными сечением прутка и шагом навивки. Такая пружина имеет линейную упругую характеристику, а необходимые характеристики обеспечиваются дополнительными упругими элементами из полиуретанового эластомера и резиновыми буферами отбоя.

На легковых автомобилях Российского производства в подвесках применяют цилиндрические винтовые пружины с постоянными сечением прутка и шагом в сочетании с резиновыми отбойными буферами. На автомобилях производителей других стран, например, БМВ 3-й серии в задней подвеске устанавливают бочкообраз­ную (фасонную) пружину с прогрессивной харак­теристикой, достигаемой за счет формы пружины и применения прутка переменного сечения.

Рис. Спиральные пружины: а) цилиндрическая пружина; б) бочкообразная пружина

На ряде автомобилей для обеспечения прогрес­сивной характеристики применяется комбинация цилиндрических и фасон­ных пружин с переменной толщиной прутка. Фасонные пружины имеют прогрессивную упругую характеристику и называются «миниблоками» за небольшие размеры по высоте. Такие фасонные пружины применяют, например в задней подвеске автомобилей «Фольксваген», «Ауди», «Опель» и др. Фасонные пружины имеют различные диаметры в средней части пружины и по краям, а пружины «миниблок» имеют и различный шаг навивки.

Торсионы, как правило, круглого сечения применяются на автомобилях в качестве упругого элемента и стаби­лизатора.

Рис. Торсион

Упругий крутящий момент передается торсионом через шлицевые или четырехгранные головки, распо­ложенные на его концах. Торсионы на автомобиле могут быть установлены в продольном или поперечном направлении. К недостаткам торсионов следует отнести их большую длину, необходимую для создания требуемых жесткости и рабочего хода подвески, а также высокую соосность шлицов на концах торсиона. Однако следует отметить, что торсионы имеют небольшую массу и хорошую компактность, что позволяет успешно применять их на легковых автомобилях среднего и высокого классов.

Рекомендуем: Замена колец и маслосъемных колпачков: инструкция с фото и видео

Задняя зависимая подвеска

Данный тип – характерная черта «классики» Жигулей. Особенностью сей конструкции являются цилиндрические винтовые пружины, играющие роль упругих элементов. По сути, балка заднего моста не только «висит» на этих 2-х пружинах, но и фиксируется к кузову посредством 4-х продольных рычагов. Дополняет этот набор реактивная поперечная штанга, которая обязана гасить крены кузова и улучшать показатели управляемости.

Комфорт и плавность хода оставляют желать лучшего, по причине большого веса самого заднего моста и неподрессоренных масс. Это особенно актуально в тех случаях, когда задний мост оказывается ведущим, так как к балке крепят редуктор, картер главной передачи и другие компоненты.

Классификация подвесок

В основном подвески подразделяются на два больших типа: зависимые и независимые. Данная классификация определяется кинематической схемой направляющего устройства подвески.

Зависимая подвеска

Колеса жестко связаны посредством балки или неразрезного моста. Вертикальное положение пары колес относительно общей оси не изменяется, передние колеса – поворотные. Устройство задней подвески аналогичное. Бывает рессорная, пружинная или пневматическая. В случае установки пружин или пневмобаллонов необходимо применение специальных тяг для фиксирования мостов от перемещения.

Отличия зависимой и независимой подвески

Плюсы:

• простая и надежная в эксплуатации;
• высокая грузоподъемность.

Минусы:

• плохая управляемость;
• плохая устойчивость на больших скоростях;
• меньшая комфортабельность.

Независимая подвеска

Колеса могут изменять вертикальное положение относительно друг друга, оставаясь в той же плоскости.

Плюсы:

• хорошая управляемость;
• хорошая устойчивость автомобиля;
• большая комфортабельность.

Минусы:

• более дорогая и сложная конструкция;
• меньшая надежность при эксплуатации.

Полузависимая подвеска

Полузависимая подвеска или торсионная балка — это промежуточное решение между зависимой и независимой подвеской. Колеса по прежнему остаются связанными, однако существует возможность их небольшого перемещения относительно друг друга. Данное свойство обеспечивается за счет упругих свойств П-образной балки, соединяющей колеса. Такая подвеска в основном применяется в качестве задней подвески бюджетных автомобилей.

Многорычажная подвеска

Данный тип подвески немного похож на двухрычажную схему, но он гораздо сложнее и совершеннее. Неудивительно, что к ней перекочевали и все достоинства предыдущего вида. Это набор из рычагов, сайлент-блоков и шарниров, которые крепятся на специальный подрамник. Большое количество шаровых опор и «сайлентов» обеспечивают не только завидную плавность хода, но и отлично гасят удары в случае резкого наезда на какое-либо препятствие, а еще они уменьшают уровень шума в салоне от колес.

При такой схеме достигается наилучшее сцепление покрышки с дорогой (любой тип покрытия), отточенная управляемость и плавность хода.

Достоинства «многорычажки»:

• малые неподрессоренные массы;
• оптимальная поворачиваемость колес;
• независимость каждого отдельного колеса от остальных;
• отдельные поперечные и продольные регулировки;
• хороший потенциал при условии полного привода.

Однако у многорычажной подвески есть один существенный недостаток – высокая стоимость. Хотя в последнее время наметился перелом: если раньше данный тип подвески применяли только на представительских авто, то сейчас ею оснащают даже машины гольф-класса.

Назначение

Подвеска представляет собой набор элементов, тесно работающих друг с другом. Ее главная функция — обеспечить отличную связь между колесами и кузовом транспорта. Помимо этого, она принимает на себя все вибрации, возникающие в ходе езды по дороге. И в последнюю очередь она создает упругий контакт колес с дорожным полотном.

В подвеске, помимо важных узлов, присутствуют следующие элементы:

Демпфирующий — элемент, который превращает колебания в теплоэнергию.

Направляющий — обрабатывает продольную и боковую кинетику на вращающиеся колеса.

Упругий — благодаря ему создается плавный ход, поскольку влияние динамики на массу снижено.

Независимо от того, какие типы подвесок автомобиля установлены в современных машинах, каждая из них имеет одну самую важную функцию — гашение колебаний, сглаживание вибраций. Тип и конструкция детали будет разная в зависимости от функциональных характеристик авто.

Принцип работы подвески

При контакте колеса с дорожной неровностью, возникает энергия, которая распределяется по кузову и его отдельным элементам согласно законам физики. Если бы не было подвески, то тряска была бы невыносимой. Это хорошо заметно на примере некоторых автомобилей периода ВОВ. Тряска была такая, что на особо резких ухабах водитель рисковал вылететь из кабины. У этих транспортных средств была слишком примитивная подвеска, которая была не в состоянии поглотить силу толчков.

Когда колесо попадет на неровность, та энергия, которая могла обрушиться на кузов, переходит в гасящий узел, то есть амортизатор. В зависимости от направленности воздействия энергии, он сжимается или расширяется. Получается, что в вертикальное движение приходит только колесо, а не весь кузов автомобиля.

Одновременно с этим к работе подключаются рычаги. Они отводят энергию колебаний от конкретного участка кузова автомобиля, равномерно распределяя ее по всей подвеске. Это спасает от перекосов кузова, а так же от возможных технических повреждений.

Принцип работы подвесок автомобиля

Будь это подвеска КамАЗа, Мерседеса или старенькой Оки, принцип ее работы не меняется. И вряд ли изменится в ближайшее время, несмотря на обилие новых инженерных идей.

Основной принцип действия любой подвески заключается в следующем: энергию удара (это попавшее в ямки или наскочившее на камень колесо) преобразовывается в энергию движения отдельных частей подвески. Как это проявляется?

1. Колесо наехало на камень. Оно приподнялось над плоскостью, по которой катилось, и вместе с ним изменили положение рычаги, поворотный кулак, тяги.
2. Дальше в дело включается амортизатор: он сжимается, задействуя для этого кинетическую энергию толчка колеса снизу вверх. Одновременно с ним сжимается и пружина, которая до того была в относительно спокойном положении.
3. Упругое сжатие амортизатора и пружины, перемещение штока, частичное поглощение удара резинометаллическими втулками – всё это гасит удар и не дает ему пройти дальше на силовой каркас машины.
4. А дальше должна быть «отдача», и ее роль выполняют опять-таки пружины. Распрямляясь, пружина возвращает в исходное положение амортизатор – вот последний шаг, который делает подвеска, сталкиваясь с трудностями.

Конечно, есть и альтернативные виды конструкции, но если разобраться, их принцип работы точно такой же.

Упругие элементы

Задача данных элементов подвески – гасить удары, поступающие с колес автомобиля на кузов, и представляют собой следующие детали:

1. Пружина. Самый простой элемент, присутствующий почти во всех видах подвески. Для эффективности работы может иметь различную форму.
2. Рессора. Самый древний элемент подвески, представляет собой набор стальных листов, соединенных вместе, и гасящих колебания за счет взаимного трения.
3. Пневматический элемент. Выполняет роль альтернативы пружине и представляет собой подушку из резины, куда закачивается воздух.
4. Торсион. Упругий компактный элемент в виде стержня, один конец которого соединен с рычагом подвески, а другой зажат кронштейном на кузове. При перемещении рычага подвески стержень выполняет роль упругого элемента и скручивается.
5. Подрамник. Представляет собой промежуточную деталь между кузовом и элементами подвески, образуя с ними одну сборочную единицу.
6. Стабилизатор поперечной устойчивости. Представляет собой стержень, связанный через стойки или рычаги подвесок колес для стабилизации движения автомобиля.

Значение слова подвеска

транспортных машин, система механизмов и деталей соединения опорных элементов (колёс, катков, лыж) с корпусом машины, предназначенная для снижения динамических нагрузок и обеспечения равномерного распределения их на опорные элементы при движении, служащая также для повышения тяговых качеств машины. Различают жёсткие, полужёсткие и мягкие П. При жёсткой П., применяемой на гусеничных подъёмных кранах, экскаваторах, торфяных комбайнах и т.п. машинах, транспортная скорость которых не превышает 3≈4 км/ч, оси опорных катков крепятся непосредственно к остову без каких-либо промежуточных подвижных элементов. При полужёсткой П., устанавливаемой на большинстве типов тракторов, опорные катки смонтированы на специальных рамах (гусеничных тележках), которые обычно соединены с остовом сзади шарнирно, спереди ≈ упругим элементом (например, рессорой ) либо через упругие элементы спереди и сзади. Мягкая П. (эластичная, упругая), которой оборудуют автомобили и др. быстроходные машины, а также некоторые тракторы, имеет большой запас потенциальной энергии, т. е. большой ход и достаточно большую жёсткость.

Автомобильная П. по конструкции бывает зависимой и независимой. В зависимой П. жёсткая балка (передняя ось, картер заднего моста) связывает упругие элементы с колёсами. В независимой П. имеется специальный направляющий аппарат (качающиеся рычаги, стойки) для каждого упругого элемента, связывающего подвешенную часть автомобиля с колесом. Поэтому правое и левое колёса одной оси имеют самостоятельные вертикальные перемещения.

П. может быть рессорной, пружинной, торсионной, пневматической. Рессоры обычно применяются в зависимой П. грузовых автомобилей, а также в задней П. некоторых легковых. Упругие элементы в виде пружин и торсионов используются в независимой передней П. легковых автомобилей. В пневматической П., применяемой на автобусах (ЛАЗ-695 и др.), упругими элементами являются заполненные сжатым воздухом баллоны, давление в которых поддерживается регулятором, увеличивающим подачу сжатого воздуха из пневматической системы при повышении нагрузки на баллон, что обеспечивает сохранение постоянного дорожного просвета. Для уменьшения амплитуды колебаний и их быстрого гашения в П. предусмотрены амортизаторы ≈ демпферы ; ход П. ограничивается резиновыми буферами. С целью ограничения кренов на поворотах и поперечных раскачиваний кузова при движении П. некоторых машин снабжаются стабилизаторами.

П. ж.-д. подвижного состава (локомотивов, вагонов), чаще называемая рессорным подвешиванием, включает в себя упругие элементы ≈ рессоры (подвесные, эллиптические, воздушные, резиновые), пружины (винтовые, кольцевые, тарельчатые и др.) и гасители колебаний ≈ гидравлические и фрикционные демпферы. В зависимости от требуемой степени смягчения усилий, действующих на кузов локомотива или вагона от его ходовых частей, П. может быть одно-, двух-, трёхступенчатой.

И. Г. Герцкис, А. А. Сабинин, Б. Н. Покровский.

Назначение подвески автомобиля

Подвеска автомобиля – это набор тесно работающих друг с другом устройств, основная функциональная особенность которых является обеспечение упругой связи, подрессоренной с не подрессоренной массой. Кроме того, подвеска облегчает нагрузку на подрессоренную массу, равномерно распределяя динамику по всей конструкции. Среди наиболее основных узлов, в подвеске современного автомобиля выделяют:

• упругий элемент – обеспечивает более плавный ход, так как снижает воздействие вертикальной динамики на массу;
• демпфирующий элемент – получаемые в процессе нагрузок колебания, переводит в тепловую энергию, тем самым нормализуя динамику езды (по-другому называется «амортизатор»);
• направляющий элемент – производит обработку боковой и продольной кинетики на перемещающиеся колеса автомобиля.

Рекомендуем: Дизельный двигатель и его принцип действия

Независимо от типа подвески и конструкционных отличий автомобиля, общее предназначение подвески заключается в гашении поступающих вибраций и шумов, а также сглаживании колебаний, возникающих при езде на неровной поверхности. В зависимости от функциональных особенностей автомобиля (у небольшой Smart модели, и полноприводного SUV’a они, согласитесь, заметно рознятся) тип и конструкция подвески автомобиля будут отличаться.

Фото подвески на продольных рычагах.

Назначение и устройство подвески автомобиля

Устройство подвески автомобиля
Итак, каково назначение автомобильной подвески? Она, как и ее далекие предшественники, устанавливаемые еще в конные экипажи, предназначена для того, чтобы сделать передвижение более комфортным и безопасным. Упругие элементы подвески демпфируют удары, толчки и вибрацию, которые сопровождает любую поездку по любой дороге.

Однако одним только комфортом задачи подвески не ограничиваются. Вторая ее функция – помощь при маневрах. Сложность конструкции подвески зачастую обусловлена именно этой причиной: инженеры пытаются еще добавить устойчивости, управляемости, безопасности автомобилю.

И, наконец, современная подвеска здорово помогает тормозить, поглощая инерцию движения вперед. По качеству торможения иногда можно определить, как настроена и насколько функциональна подвеска.

Что входит в устройство подвески? Говоря просто, всё, что находится между колесами и силовой рамой автомобиля. Это всем известные амортизаторы (куда ж без них), пружины, рычаги, тяги, стабилизаторы, шаровые опоры, сайлентблоки и другие элементы. Условно их можно разделить на такие категории:

1. Все виды пружин, рессор и торсионов относятся к упругим элементам подвески. Их задача – принимать на себя и отпружинивать толчки от езды по неровностям.
2. Все виды амортизаторов (обычные масляные и газомасляные, пневматические, магнитные) относятся к демпфирующим элементам подвески. Они должны поглощать удары и тряску, не пуская их дальше на кузов автомобиля.
3. Рычаги, поворотные кулаки, поперечные тяги с это направляющие элементы. Их задача – формировать правильное положение колеса при повороте и движении по прямой. Для разворота колес достаточно рулевого механизма, но для того, чтобы колесо занимало правильное положение во время маневров, нужны элементы подвески.
4. Сайлентблоки, шаровые опоры и другие мелкие резинометаллические детали нужны не только для скрепления между собой всех элементов подвески, но и для частичного смягчения вибрации и ударов.
5. Стабилизатор поперечной устойчивости, как понятно из названия, предназначен для выравнивания кузова в поворотах, чтобы автомобиль при резких маневрах не заваливался набок.

Подвеска с виртуальной осью поворота колеса

Такая подвеска применяется на легковых автомобилях Фольксваген Фаэтон. При подвеске переднего колеса на четырех рычагах ось его поворота проходит не через верхний и нижний шарниры поворотной стойки, как это имеет место у известных конструкций подвески, а через точки пересечения продленных осей верхних и нижних рычагов.

Рис. Подвеска с виртуальной осью поворота колеса: 1…4 — направления продольных осей рычагов; R — центр колеса; A — центр опорной поверхности колеса; n — вынос оси поворота по отношению к центру опорной поверхности; nv — вынос оси поворота по отношению к центру колеса; p — плечо обката; a — плечо действия возмущающих сил; AS — точка пересечения оси поворота колеса с плоскостью дороги

Таким образом ось поворота колеса расположена как бы в свободном пространстве и меняет свое местоположение при повороте колеса. Поэтому такую ось поворота колеса называют виртуальной. Данная конструкция позволяет существенно приблизить ось поворота колеса к его средней плоскости. Это положительно сказывается на величинах плеча обката и плеча действия возмущающих сил, благодаря чему улучшаются характеристики управляемости и устойчивости автомобиля.

Назначение рычага подвески

Назначение рычагов подвески чаще всего зависит от места расположения. Рычаг может быть поперечным, продольным, верхним и нижним. В зависимости от расположения они выполняют разные функции.

Основная особенность треугольного рычага в том, что он работает как в поперечном направлении, в котором он установлен, так и в продольном

Например, задача верхнего рычага передней подвески – удерживать верхнюю часть рулевого кулака, не позволяя прикрепленному к нему колесу завалиться вбок во время движения. Нижний рычаг также частично выполняет эту функцию, помогая верхнему, но при этом он еще и контролирует нижнюю часть стойки МакФерсон, не позволяя ей раскачиваться. Продольные рычаги чаще всего применяются в конструкции задней многорычажной подвески и служат для удержания задних стоек в одном положении при разгоне и ускорении, когда на них воздействуют силы, направленные вдоль оси движения автомобиля.

Поперечный рычаг

Основные функции и характеристики подвески автомобиля

У каждой подвески существуют свои особенности и рабочие качества, которые напрямую влияют на управляемость, комфорт и безопасность пассажиров. Однако любая подвеска вне зависимости от своего типа должна выполнять следующие функции:

1. Поглощение ударов и толчков со стороны дороги для снижения нагрузок на кузов и повышения комфорта движения.
2. Стабилизация автомобиля во время движения за счет обеспечения постоянного контакта шины колеса с дорожным покрытием и ограничения чрезмерных кренов кузова.
3. Сохранение заданной геометрии перемещения и положения колес для сохранения точности рулевого управления во время движения и торможения.

Дрифт-кар с жесткой подвеской

Жесткая подвеска автомобиля подходит для динамичной езды, при которой требуется мгновенная и точная реакция на действия водителя. Она обеспечивает небольшой дорожный просвет, максимальную устойчивость, сопротивляемость крену и раскачиванию кузова. Применяется в основном на спортивных автомобилях.

Виды подвесок автомобиля

Существует множество типов подвесок автомобиля. Так, например, известен магнитный подвес и другие подобные конструкции. Главным их отличием является критерий, заложенный в основу градации. Если рассматривать классификацию в зависимости от расположения направляющих, то подвески бывают:

• независимыми. В такой системе колеса друг от друга существуют автономно, за счет чего повышаются амортизационные характеристики конструкции. Применяют преимущественно на легковых авто;
• зависимыми. Производятся исключительно с жесткой балкой в конструкции, за счет чего достигается параллельное движение колес. Конструкция довольно простая, благодаря чему считается надежной и долговечной. Обычно применяют внутри грузовых машин или на задней оси «легковушек»;
• полунезависимыми. Конструкция подразумевает использование жесткой балки. Она ставится на кузов и фиксируется на нем посредством торсионов. Подобная схема позволяет добиться независимого положения подвески от кузова. Зачастую можно встретить на моделях компании ВАЗ.

Отдельный тип подвеса — активный. Схема конструкции подразумевает изменение параметров с помощью электронной системы управления. Таким образом, во время движения владелец авто может настраивать подвес так, как ему удобно. Среди параметров для настройки доступны:

• степень жесткости упругой детали;
• состояние стабилизатора;
• длины элементов, направляющих подвес.

Активная подвеска — это система, соединившая в себе механику и электронику. Однако модели, в каких установлена подобная конструкция, стоят значительно дороже.

Подвески грузовиков

Как правило, в грузовиках применяется зависимая конструкция подвески с поперечными или продольными рессорами, а также амортизаторами гидравлического типа. Благодаря своей простоте такая подвеска до настоящего времени широко используется в производстве.

Кроме того, данный вариант является и наиболее простым. Это значит, что продольные рессоры фиксируются в кронштейнах кузова, а к ним подвешивается мост. Что касается амортизаторов, то они крепятся прямиком к балке заднего моста. При такой конструкции главная роль отводится рессорам, которые не только выдерживают мост, но и связывают кузов и колесо, а также выступают в качестве направляющих элементов.

Однако такая простота является определяющей лишь в производстве, тогда как водителю приходится бороться с плохой управляемостью автомобиля на высоких скоростях. Дело в том, что рессоры далеко не идеальны в роли направляющих элементов. Следовательно, сцепление колес с дорогой значительно ухудшается.

Подводя итог отметим, что рассмотренные типы подвесок автомобилей не являются исчерпывающим списком, но в наши дни они наиболее популярны, как в отечественном, так и в мировом автомобилестроении.

Характеристики подвески автомобиля

Автомобильную подвеску можно характеризовать по нескольким направлениям:

Упругая характеристика

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

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

Другими словами, упругая характеристика определяет качество самой подвески.

Плавность хода

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

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

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

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

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

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

Кинематика

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

Эластокинематика

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

Демпфирующая характеристика

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

Подрессоренные и неподрессоренные массы

Для начала необходимо определиться с отличием подрессоренной и неподрессоренной массы.

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

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

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

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