Подвеска автомобиля

Подвеска автомобиля. Виды, устройство и работа подвески

Подвеска является одним из наиболее ответственных узлов автомобиля, определяющим совокупность эксплуатационных свойств — плавность движения, устойчивость и управляемость, среднюю и максимальную скорость, долговечность ряда деталей и узлов. Подвеска вместе с шинами является основным конструктивным элементом, защищающим автомобиль от динамических воздействий со стороны дороги до уровня, приемлемого в соответствии с требованиями нормативных документов и прочности элементов конструкции.

Правильно спроектированная подвеска позволяет снизить расходы на техническое обслуживание и ремонт, расширить эксплуатационные возможности автомобиля. Подвеска обеспечивает упругую связь между несущей системой и колесами автомобиля, передачу сил и моментов, действующих на колесо в площадке контакта с опорной поверхностью, и снижение вибровоздействия и динамических нагрузок на несущую систему.

Подвеска состоит из совокупности конструктивных (функциональных) элементов: направляющего устройства, упругих элементов, демпфирующих элементов (амортизаторов) и стабилизаторов поперечной или продольной устойчивости. Подвеска должна обладать энергоемкостью, исключающей «пробои» при эксплуатационных режимах движения, и обеспечивать соответствие кинематики перемещения колес кинематике перемещения элементов рулевого привода.

Упругие элементы подвески воспринимают и передают на несущую систему (раму) нормальные реакции опорной поверхности и снижают динамические нагрузки. Жесткость упругого элемента С_п влияет на плавность движения, причем снижение жесткости способствует повышению плавности движения.

Направляющее устройство воспринимает действующее на колеса в пятне контакта с опорной поверхностью горизонтальные (продольные и боковые) силы, их моменты и передает на несущую систему автомобиля. Кинематика перемещения колес определяется конструкцией направляющего устройства. По типу направляющего устройства подвески делят на две основные группы: зависимые и независимые.

Демпфирующее устройство (амортизатор) преобразуют механическую энергию колебаний кузова автомобиля в тепловую энергию и излучают ее в окружающую среду. Преобразование энергии колебаний в амортизаторах в основном осуществляется за счёт жидкостного трения.

Стабилизатор поперечной или продольной устойчивости соответственно снижает поперечный крен кузова автомобиля при действии боковых сил или продольный крен при действии на кузов реактивного момента тяговой силы или силы инерции при торможении.

2. Конструкции упругих элементов

Многолистовые рессоры являются наиболее функциональным и простым по конструкции упругим элементом. Одновременно рессоры выполняют функции упругого элемента, направляющего и демпфирующего устройства.

Недостаток листовых рессор — высокая металлоемкость. Энергия упругой деформации (потенциальная энергия деформации), отнесенная к массе, у листовой рессоры в 2… 3 раза меньше, чем у пружин и торсионов. В настоящее время применяют в основном полуэллиптические рессоры, симметричные и несимметричные.

Несимметричные рессоры с более короткой (более жесткой), чем задняя часть длиной передней части позволяют уменьшить «клевки» автомобиля при торможении, частично выполняя, таким образом, и функции стабилизатора продольной устойчивости. Рессора (рис. 1, а) состоит из собранных вместе листов одинаковой ширины, но разной длины.

Кривизна листов увеличивается по мере уменьшения их длины. Толщина и профиль сечения листов (прямоугольный, параболический, трапециевидный) могут быть разными. Их выбор определяется характером распределения напряжений по длине листов и уровнем допустимых напряжений.

В каждом из листов рессоры имеются отверстия для центрального болта, которым листы стягиваются перед установкой. Лист или несколько листов, которыми рессора крепится к несущей системе, называются коренными.

Концы коренных листов дополнительно обрабатываются — формируется ушко (рис. 1, 6) или пробиваются отверстия для установки деталей крепления рессоры к раме (кузову) автомобиля одним из способов: кронштейнов для крепления с помощью пальцев или чашек резиновых опор. Для приближения конструкции рессоры к балке «равного» сопротивления, в которой напряжения изгиба в каждом сечении листов по длине равны, концы остальных листов могут оттягиваться (рис. 1, в) или обрубаться по трапеции.

Рис. 1. Многолистовая рессора

Малолистовые и однолистовые рессоры (рис. 2) в большей мере, чем многолистовые приближаются к форме балки равного сопротивления. Высота поперечного сечения h листа l рессоры в месте крепления к балке моста 3 с помощью стремянок 2 определяется из условия прочности при заданной нагрузке. При постоянной ширине b листа высота h его сечений по длине листа изменяется по параболе. Толщина концов из легированных сталей: хромомарганцевых — 50ХГ, 50ХГА, кремнемарганцевых 55ГС и кремниевых 60С2.

Рис. 2. Малолистовая рессора

Долговечность листовых рессор до настоящего времени остается меньшей долговечности других упругих элементов, даже при использовании специальных методов упрочнения металла и обработки поверхности листов. Кроме того, сложность создания независимой рессорной подвески, большая масса неподрессоренных частей и трение между листами рессоры являются причинами снижения показателей плавности движения.

Спиральные пружины (рис. 3) отличаются простотой конструкции и одновременно высокой удельной энергоёмкостью.

Рис. 3. Спиральная пружина

С учетом короткого и простого технологического цикла изготовления, пружины стали наиболее распространёнными упругими элементами в подвесках автомобилей. При создании пружины с переменным шагом витков обеспечивается прогрессивное изменение жесткости пружины. Достоинством такого упругого элемента является компактность, небольшая масса и удобство компоновки деталей подвески. Внутри пружины может быть размещён амортизатор или гидравлическая стойка подвески. Важно обеспечить неподвижность пружин относительно опор, для чего исполнение концов пружин или опорных витков в целом должны отвечать определенным требованиям.

Наименьшую относительную стоимость имеют пружины, концы которых обрезаны под прямым углом и поджаты. Более дорогим вариантом исполнения пружины является поджим и шлифование опорных витков до плоскости. Основное преимущество плоских опорных витков заключается в простоте, а значит легкости изготовления деталей опор пружин. Просты в изготовлении и недороги пружины, концы которых закручены внутрь пружины для образования опорной поверхности. Кроме уменьшения общей длины пружины , они обеспечивают простую установку на опорные поверхности. Недостатком таких пружин является невозможность установки внутрь амортизаторов.

Торсионы , наряду с пружинами и рессорами, широко применяются в качестве упругих элементов подвесок.

Торсион — это вал (стержень), работающий на кручение. Торсионные подвески при равной энергоёмкости обладают существенно меньшей массой упругого элемента по сравнению с рессорой и имеют лучшие компоновочные возможности подвески даже по сравнению с пружинными упругими элементами. Последнее преимущество особенно очевидно при проектировании подвески ведущих колес автомобиля. В подвесках автомобилей применяют торсионные валы с поперечными сечениями , показанными на рис. 4.

В основном сечение торсиона представляет круг или кольцо, в том числе разрезное (рис. 4, а, 6, в). В некоторых конструкциях стержень торсиона составляют из нескольких прутков (рис. 4, г) или полос одинаковой или разной ширины (рис . 4, д, е). Пластинчатые торсионы представляют набор полос равной длины с поперечным сечением, имеющим форму квадрата, в процессе работы подвергаемые закручиванию. Экономически целесообразно изготавливать пластинчатые торсионы из листов с одинаковыми размерами сечений.

Полосы требуемой толщины для наборных пластинчатых торсионов изготавливаются методом проката, что обеспечивает соблюдение жестких требований к точности размеров ширины и высоты профиля. Использование цилиндрических торсионов, имеющих в сечении круг или кольцо, в наибольшей степени соответствует требованиям эффективного использования материала упругого элемента в случае, когда длина стержня не ограничена конструктивным и параметрами.

Рис. 4. Сечения торсионов

Цилиндрические торсионы хорошо работают не только при однократных воздействиях с предельным уровнем напряжений, но при постоянно действующих напряжениях высокого уровня. Это обеспечивается упрочнением и шлифованием поверхности на рабочей длине торсиона. Исполнение концевых участков имеет для цилиндрических торсионов большое значение. Для передачи момента технологически и конструктивно целесообразно изготавливать шлицевые концы с мелким профилем. Такие поверхности могут быть получены накатыванием или нарезанием, что обеспечивает соосность концов торсиона.

Существенным достоинством торсионных подвесок является возможность сравнительно легкой регулировки высоты автомобиля или коррекции крена при неравномерной осадке упругих элементов. Поэтому во многих случаях производители используют относительно сложные конструкции крепления концов торсиона с большим числом деталей, но обеспечивающие бесступенчатое регулирование подвески. Исполнение концевых участков в этих случаях может быть разным, например, с квадратным или шестиугольным сечением.

Резиновые упругие элементы в подвесках автомобилей используются в качестве дополнительных упругих элементов, работающих на сжатие, кручение или сдвиг. Резиновые упругие элементы значительно дешевле и более технологичны в изготовлении, чем любые металлические упругие элементы. Для крепления резиновой рессоры сжатия 2 (рис. 5) используют металлическую втулку 1, устанавливаемую в пресс-форму перед вулканизацией.

Рис. 5. Резиновый упругий элемент

Многие производители автомобилей давно и успешно используют резиновые упругие элементы в конструкциях подвесок автомобилей самого разного назначения в широком диапазоне изменен и я технически допустимой массы.

Достоинством резиновых упругих элементов является прогрессивная характеристика, обеспечивающая существенное увеличение жесткости упругого элемента по мере деформации. Основные ограничения по использованию таких элементов связаны с недостатками, определяемыми качеством исходного материала и технологией изготовления.

Пневматические упругие резина-кордные элементы (рис. 6) используют на транспортных средствах (автобусы, грузовые автомобили, полуприцепы), вес подрессоренных масс которых может значительно меняться.

Рис. 6. Пневматический упругий элемент

Пневматические упругие элементы имеют малый вес, высокую долговечность и прогрессивную нелинейную упругую характеристику. Изготавливаются из двухслойных резино-кордовых оболочек. Для снижения жесткости и уменьшения её изменения при деформации подвески пневматический элемент может дополняться металлическими емкостями, одной или двумя, позиции 1 и 2.

Гидропневматические упругие элементы (рис. 7) отличаются тем, что упругим элементом является камера со сжатым инертным газом, находящимся под большим давлением, а рабочая жидкость передает вертикальную нагрузку.

Рис. 7. Гидропневматческий элемент

Сила нормальной реакции Q от колеса с помощью поршня 4 гидравлической телескопической стойки, рабочей жидкости, заполняющей цилиндр 3, и поршня 2 упругого элемента передается на газ в камере 1. Давление газа в упругом элементе может достигать 20 МПа, что обеспечивает его компактные размеры. Гашение колебаний подрессоренной массы обеспечивается дросселированием жидкости через клапаны 5 и 6.

3. Типы подвесок. Направляющие устройства

Конструкции (типы) подвесок в основном определяются особенностями направляющих устройств и упругих элементов подвески. Наиболее общая классификация предусматривает деление подвесок на два типа по конструкции направляющего устройства: зависимые и независимые, и виду упругого элемента — рессорные, пружинные, пневматические, гидропневматические.

Зависимые подвески применяются в грузовых автомобилях, автобусах, легковых автомобилях. В зависимых подвесках передние или задние колеса связаны общей осью, и колебания одного из них приводят к колебаниям другого, что снижает плавность движения и курсовую устойчивость автомобиля.

Независимые подвески в основном применяются на легковых автомобилях. Направляющее устройство обеспечивает независимое перемещение каждого колеса оси. Плавность движения в этом случае повышается, но кинематика перемещения колес, зависящая от конструкции направляющего устройства, может быть достаточно сложной. Колесо может перемещаться и наклоняется одновременно в продольной и поперечной плоскостях.

Зависимые рессорные подвески грузовых автомобилей передних и задних колес могут отличаться количеством рессор. Конструкция передней подвески с многолистовой полуэллиптической рессорой показана на рис. 8. Передний конец рессоры с помощью отъемного ушка 14 и пальца 16 крепится к кронштейну 1, установленному на раме. Ушко закреплено на коренном листе 3 с помощью болтов, стремянки 2 и накладки 13. Поверхность пальца 16 и втулки 15 смазывается с помощью пресс-масленки 17.

Задний конец рессоры — скользящий, может свободно перемещаться, опираясь на сухарь 20. Боковые усилия воспринимаются пластинами 22,зафиксированными с помощью пальцев 21 и болтов 24. Болт 24 с втулкой 23 удерживает рессору при ходе отбоя. К балке переднего моста рессора крепится с помощью стремянок 12 и кладки 6. С помощью обоймы 4 в накладке 6 установлен буфер хода сжатия 5. Амортизатор 7 крепится к раме и балке моста с помощью пальцев 19. Между пальцами 19, верхней и нижней проушинами амортизатора установлены резиновые втулки 18, зажатые с помощью шайб и гаек.

Рис. 8. Передняя рессорная подвеска

В задней подвеске (рис. 9) грузовых автомобилей, кроме основной рессоры 31, устанавливается дополнительная рессора 29 (подрессорник). Подрессорник не деформируется при небольшой массе перевозимого груза и включается при увеличении массы груза. Такая конструкция позволяет обеспечить примерно постоянную частоту колебаний несущей системы автомобиля на упругих элементах, т. е. примерно постоянную, независящую от массы груза, плавность движения. Передний и задний концы основной рессоры закреплены подобно креплениям концов передней рессоры (рис. 8).

Подрессорник крепится к балке ведущего моста с помощью стремянок 27, подушки 33, подкладки 34 и накладки 28. Между основной рессорой и дополнительной устанавливаются прокладки 30. Концы дополнительной рессоры свободно скользят по опорным поверхностям металлических сухарей 26, закрепленных на кронштейнах. Кроме описанных способов, применяют другие конструктивные варианты крепления концов рессор (рис. 10). Крепление переднего конца рессоры (рис. 8. 10, а) к кронштейну 1 может быть выполнено с помощью пальца 4 и металлической втулки 7, запрессованной непосредственно в ушко рессоры 2, 3, 6. Смазка пальца осуществляется с помощью пресмасленки 8. Крепление пальца выполнено с помощью клеммового зажима кронштейна, стянутого болтом 5.

Рис. 9. Задняя рессорная подвеска

Изменение длины рессоры при деформации компенсируется с помощью серьги 9 (рис. 1О, 6), соединяющей ушко заднего конца рессоры с кронштейном.

Рис. 10. Крепление концов рессор: а — пальцевое; 6 — пальцевое с серьгой; в — пальцевое с резиновыми втулками; г — пальцевое с резиновыми втулками и серьгой

На легковых автомобилях передний и задний концы рессоры (рис. 10, в, г) крепятся к кузову с помощью пальцев 5 и резиновых втулок 4. Кронштейны рессор 1 приклепываются или привариваются к лонжеронам кузова. На один из концов пальца напрессовывается шайба 2, установленная в отверстии щеки кронштейна с натягом. Размер диаметра шайбы 2 обеспечивает монтаж и демонтаж втулок 4.

Предварительное сжатие втулок 4 за счет гайки 6 предотвращает их проворачивание относительно пальца или ушка и износ. Крепление заднего конца рессоры выполнено с помощью серьги 7.

Балансирная подвеска (рис. 11) применяется в трехосных автомобилях для подрессоривания промежуточного (среднего) и заднего ведущих мостов и на двухосных полуприцепах. Кинематика перемещения колес мостов в продольных плоскостях определяется конструкцией направляющего устройства.

Рис. 11. Балансирная подвеска. Направляющее устройство

К картерам (балка) 1 мостов с каждой стороны приварены кронштейны 2, к которым с помощью шаровых шарниров 3 крепятся нижняя 4 и верхняя 5 продольные штанги (рис. 11). Верхние штанги могу быть установлены под углом к оси автомобиля. Корпус шарнира изготовлен заодно со штангой, шаровые пальцы 6 размещены между сферическими вкладышами 7, а их конические посадочные поверхности фиксируются в конических отверстиях кронштейнов с помощью гаек. Полуэллиптические рессоры 8 балансирной подвески подвижно закреплены на раме автомобиля 9, а их скользящие концы опираются на опоры, установленные внутри кронштейнов 2. К лонжеронам рамы с помощью заклепок крепятся кронштейны 10, рис. 12.

Рис. 12. Балансир подвески

На кронштейнах 10 с помощью болтов крепятся кронштейны 11, в которые запрессована ось 12 (ось балансира). На оси балансира на двух подшипниках скольжения 13 установлен башмак 14, который может поворачиваться на оси. От осевого смещения башмак удерживается шайбой 15, гайкой 16 и контргайкой 17. К башмаку 14 с помощью стремянок 18 и накладки 19 закреплена за центральную часть рессора 8. Подшипниковый узел закрыт крышкой 20, внутренняя полость заполняется жидкой смазкой.

В балансирной подвеске рессора воспринимает вертикальные и боковые нагрузки, а горизонтальные силы (тяговая и тормозная) и их реактивные моменты передаются на раму штангами. Конструкция подвески обеспечивает равное распределение нагрузки на мосты за счет их независимого перемещения в вертикальной плоскости при повороте башмака на оси балансира. Возможность перекоса мостов обеспечивается скольжением концов рессор в опорах кронштейнов.

Зависимая подвеска с пневматическими упругими элементами (рис. 13) применяется на грузовых автомобилях, автобусах и полуприцепах в качестве подвески задних (средних и задних) осей колёс.

Рис. 13. Зависимая подвеска с пневматическими упругими элементами: а — вид сбоку; 6 — вид сверху

Направляющее устройство подвески состоит из двух нижних штанг (рычагов) 1 и двух косых верхних штанг 2, соединяющих мост автомобиля 3 с лонжеронами 4 или кронштейнами 5 несущей системы. Пневматические упругие элементы 6 попарно установлены на кронштейны 7, закрепленные на балке моста.

Регуляторы высоты кузова размещены на несущей системе и тягами 8 соединяются с балкой моста . С каждой стороны подвески установлены по два телескопических амортизатора 9 и буфера хода сжатия-отбоя 10.

Зависимые пружuнные подвески применяются в заднеприводных легковых автомобилях. Конструкция направляющего устройства таких подвесок может быть достаточно сложной. Основными требованиями к кинематике перемещения колес следует считать обеспечение минимально возможных продольных и угловых перемещений ведущих колес, влияющих на динамику трансмиссии. На рис. 14 представлена задняя пружинная зависимая подвеска с гидравлическими амортизаторами и реактивными штангами.

Рис. 14. Зависимая пружинная подвеска

Направляющим устройством подвески являются продольные верхние 2 и нижние 3 штанги, и поперечная штанга 8. Задний мост соединен с кузовом автомобиля при помощи четырех продольных и одной поперечной штанги. Для крепления штанг к кронштейнам кузова и кронштейнам ведущего моста 6 , 7, 10 применяются сайлент-блоки 4 и болты 5. Продольные штанги воспринимают продольные силы, поперечная штанга — боковые силы.

Витые цилиндрические пружины 11 воспринимают вертикальную нагрузку. Нижний конец пружины опирается на чашку 14, приваренную к балке моста, верхний на чашку 13 , приваренную к кузову. Амортизатор 15 гасит колебания кузова автомобиля. Для крепления амортизатора применены резинометаллические шарниры. Буфер 12 ограничивает ход сжатия. Буфер 16 крепится к днищу кузова и ограничивает поворот моста под действием реактивного момента тяговых сил. Ход отбоя ограничивается амортизатором.

Рис. 15. Полузависимая пружинная подвеска

Полузавuсимая подвеска (рис. 15) применяется на легковых автомобилях с передним приводом и занимает промежуточное положение между зависимыми и независимыми подвесками. Направляющее устройство состоит из двух продольных рычагов 1, жестко соединенных (сваркой) с балкой 2 П-образноrо сечения. Рычаги имеют площадки с опорами для пружин 3. При различной нагрузке на колеса балка 2 работает на кручение, что обеспечивает разную деформацию пружин 3 и относительно независимое («полунезависимое») вертикальное перемещение колес. Подвеска отличается простотой конструкции, малой неподрессоренной массой и обеспечивает хорошую кинематику перемещения колес.

Независимые подвески применяются преимущественно как передние подвески легковых и грузовых автомобилей. Независимое перемещение колес позволяет снизить динамическое воздействие на раму (кузов) автомобиля, что способствует лучшей плавности движения. В зависимости от конструкции направляющего устройства подвески перемещение колес при колебаниях может совершаться: в продольной плоскости; поперечной плоскости; в продольной и поперечной плоскости. Устойчивость и управляемость автомобилей с независимой подвеской лучше. Конструкции независимых подвесок отличаются по многим признакам, но наиболее значимыми можно считать схему расположения рычагов направляющего устройства и их количества. Известны конструкции подвесок с поперечным и продольным расположением рычагов.

Подвеска на поперечных рычагах с поворотным устройством шкворневого типа (рис. 16), имеет верхние 1 и нижние 2 «трапециевидные» рычаги, установленные поперек автомобиля на продольных осях 3 и 4. Конструкция рычагов обеспечивает передачу на кузов вертикальных, продольных и поперечных сил и их моментов. Упругий элемент — пружина 5 и амортизатор 6 установлены между нижними рычагами и кронштейном 7, закрепленным на балке 8 передней подвески.

Балка 8 с помощью болтов крепится к лонжерону 9 пола кузова. Шкворень 10 установлен в отверстиях проушин стойки 11, неподвижно соединяется с цапфой 12 и вращается в игольчатых подшипниках 13 опор стойки 11. Упарный подшипник 14 уменьшает трение при повороте. Внутренние концы рычагов соединены с осями резинометаллическими шарнирами 15, наружные с помощью резьбовых втулок 16. Нижняя часть пружины опирается на чашку 34, закрепленную на рычагах 2, верхняя на кронштейн 7, закрепленный на балке 8.

Нижний конец амортизатора с помощью сайлент-блока 17 крепится к чашке 34, верхний с помощью резиновых втулок 18 к кронштейну 7. Буферы хода сжатия 32 и отбоя 33 ограничивают деформацию упругого элемента. На поворотной цапфе 28 монтируется тормозной щит 22, ступица 29 с тормозным барабаном 30 и диском колеса 31.

Рис. 16. Подвеска на поперечных рычагах с поворотным устройством шкворневого типа

Подвеска на поперечных рычагах с поворотным устройством бесшкворневого типа (бесшкворневая подвеска) показана на рис. 17.

Рис. 17. Бесшкворневая подвеска на поперечных рычагах

Направляющий аппарат состоит из верхнего 1 и нижнего 2 трапециевидных рычагов, соединенных с поворотной цапфой (поворотный кулак) 3 с помощью шарниров 4 и 5. Рычаги закреплены и поворачиваются на продольных осях 6 и 7, закрепленных к балке (поперечина) подвески 8, закрепленной на лонжеронах кузова. Крепление внутренних концов рычагов подобно рассмотренным на рис. 14. Пружина 9 нижним концом опирается на специально сформированную поверхность нижнего рычага, верхним концом через резинотканевую шайбу 14 на кронштейн 11 балки 8. Нижний конец амортизатора крепится к нижнему рычагу, верхний к кронштейну 11 балки 8. На поворотной цапфе устанавливается ступица 15 с тормозным барабаном 16. Буфер хода отбоя 12 и сжатия 13 ограничивают перемещение колеса. Бесшкворневые подвески применяются в качестве передних подвесок заднеприводных легковых и легких грузовых автомобилей.

Подвеска «макферсон» (рис. 18) применяется как передняя подвеска большинства переднеприводных автомобилей. Подвеска имеет направляющее устройство, состоящее из поперечно установленных нижних рычагов 1, к которым шарнирно (шарнир 3) крепится поворотная цапфа (поворотный кулак) 2.

Рис. 18. Подвеска «макферсон»

Верхний рычаг 4 поворотного кулака жестко соединяется с корпусом амортизаторной телескопической стойки 5 с помощью штампованного клеммового кронштейна 6. Шток 7 амортизаторной стойки 5 соединен с кузовом автомобиля через резиновую опору 8. В опору установлен подшипник 9, обеспечивающий поворот стойки при повороте управляемых колес. Пружина 10 установлена между опорой 11, приваренной к корпусу стойки и опорой 12, неподвижно закрепленной относительно штока. Буфер хода сжатия 13 ограничивает перемещение колеса вверх, ход отбоя ограничен буфером расположенным в цилиндре амортизаторной стойки.

Продольные силы, действующие на колесо, воспринимают продольно расположенные рычаги стабилизатора поперечной устойчивости, штанга которого крепится к кузову автомобиля. Подвеска обеспечивает удобный привод передних управляемых колес и имеет сравнительно простую конструкцию.

Подвеска на косых рычагах (рис. 19.) отличаются простотой конструкции.

Рис. 19. Схема подвески на косых рычагах

С каждой стороны располагается по одному косому рычагу 1, оси поворота 2 которых наклонены в поперечном и продольном направлении. Данная подвеска не обеспечивает относительную стабильность колеи, т.е. чем больше изменяется развал при прохождении поворотов, тем больше расширяется в ходе сжатия колея. Эта подвеска обладает полезными свойствами для задней оси: она препятствует крену авто на торможении, прижимая кузов к земле, кроме того, с ее помощью можно повлиять на характер управляемости — изменять недостаточную поворачиваемость на избыточную (и наоборот).

4. Стабилизатор поперечной устойчивости

Стабилизатор поперечной устойчивости (рис. 20) устанавливается для уменьшения кренов кузова автмобиля при поворотах и устранения бокового раскачивания кузова при прямолиненом движении. Штанга стабилизатора 1 изготавливается из пружинной стали и может иметь

достаточно сложную форму, определяемую компоновочными соображениями.

Рис. 20. Стабилизатор поперечной устойчивости: а — схема; 6 — конструкция

Средняя часть штанги при помощи резиновых втулок 2 крепится в кронштейнах 3, приваренных к кузову автомобиля. Концы штанги (рычаги) 4 шарнирно через резиновые втулки 6, 7 и стойки 5 соединены с опорными чашками 8 пружин подвески. При одновременном перемещении колес вверх или вниз штанга 1 поворачивается во втулке, при перемещении колес на разную величину штанга стабилизатора закручивается и на кронштейны (кузов) действуют силы, препятствующие наклону кузова.

5. Гидравлические телескопические амортизаторы

Гидравлические амортизаторы обепечивают гашение колебаний подрессоренной части автомобиля и являются основными конструктивными элементами, влияющими на показатели плавности движения и условия контакта шин с опорной поверхностью. По конструкции амортизаторы делятся на два типа: двухтрубные и однотрубные.

Конструкция однотрубных амортизаторов признана более технологичной, но их эффективность может снижаться за счет упругих составляющих сил, действующих на подрессоренные массы. Двухтрубные амортизаторы этого недостатка не имеют. Как правило, на современных транспортных средствах применяют амортизаторы «двухстороннего» действия , обеспечивающие создание сопротивления и гашение колебаний как при ходе «сжатия », так и ходе «отдачи».

Гидравлический телескопический двухтрубный амортизатор двухстороннего действия (рис. 21) состоит из следующих основных частей: цилиндра 1 с закрепленным в его нижней части корпусом клапана хода сжатия 2; штока 3 с поршнем 4 и направляющей втулкой 5; корпу­са амортизатора 6 .

Рис. 21. Гидравлический телескопический двухтрубный амортизатор

Проушина 7 корпуса 6 соединяется с направляющим устройством подвески, а проушина 8 штока с подрессоренной частью автомобиля. В поршне 4 имеются отверстия 9, равномерно расположенные на равном удалении от оси штока и отверстия 10, расположенные также на окружности, но большего радиуса. Отверстия 10 прикрываются тарелкой обратного клапана 11, а отверстия 9 — тарелкой клапана хода отбоя 12, поджимаемой к поршню пружиной 13. В корпусе 2 расположены: клапан хода сжатия 14 , закрывающий отверстия 15 , и обратный клапан 16, закрывающий расположенные по окружности отверстия 17. Клапан 14 нагружен упругой силой пружины 18 , поджатой гайкой 19. Цилиндр и часть резервуара 20 (полость Б) заполнены специальным маслом, в верхней части полости Б содержится воздух, позволяющий ком­пенсировать изменение объема жидкости при перемещении штока.

Поршень относительно цилиндра уплотняется с помощью колец 21, направляющая штока 5 и обойма сальников 25 относительно корпуса уплотняется кольцом 22 . Наиболее сложным является уплотнение шток а, состоящее из пыльников 26, сальника 27, постоянно поджимаемого пружиной 24 и кольца 23. Жидкость, выносимая штоком из цилиндра, сливается в полость резервуара Б через отверстия А.

Амортизатор работает в двух режимах: дроссельном и клапанном. При «плавном» перемещении штока (дроссельный режим) на ходе сжатия жидкость сво­бодно перетекает из полости В в полость Г через отверстия 10. Объем полости Г меньше объема полости В на объем, равный объему што­ка, поэтому избыток жидкости перетекает через отверстия 15, не закрытые обратным клапаном 16, зазоры клапана сжатия 14 в полость резервуара. При «резком» ходе поршня открывается разгрузочный клапан 14, давление в полости В и сила сопротивления ограничиваются и больше не увеличиваются. На ходе отдачи, отверстия 10 в поршне 4 закрываются об­ратным клапаном 11. Жидкость из полости г в полость

В проходит через отверстия 9, в дроссельном режиме через зазоры клапана 12, а при резком ходе, через открытый клапан 12. Недостаток жидкости в полости В компенсируется перетеканием жидкости из полости резервуара через отверстия 17, открытый клапан 16 в по­лость г.

Однотрубный телескопический гидравлический амортизатор с газовой камерой (рис. 22) имеет более простую конструкцию, чем двухтрубный.

Рис. 22. Однотрубный амортизатор

Состоит из рабочего цилиндра 3, внутри которого размещен шток 1 с поршнем 2. Уплотнение штока относительно цилиндра обеспечивается сальниками 6. Камера 5 амортизатора заполнена сжатым инертным газом. Газовая камера изолирована от жидкости разделительным поршнем 4. В поршне 4 (рис. 22, а, б) имеются два ряда сквозных косо расположенных отверстий 9 и 10. Внутренние отверстия закрыты сверху клапаном сжатия 7, а снизу клапаном отбоя 8. Клапаны состоят из тонких стальных дисков одинаковой толщины, собранных в пакет. В местах выхода отверстий внутреннего ряда на поршне выполнены калиброванные просечки, через которые жидкость проходит при работе амортизатора в дроссельном режиме.

В клапанном режиме давление жидкости увеличивается, и диски клапанов отгибаются, и проходные сечения клапанов увеличиваются. На рис. 22, б показана работа клапанов на ходе сжатия, на рис. 22, в на ходе отбоя.

6. Принципиальные схемы пневматической и гидропневматической подвесок. Устройство и работа

Подвеска с пневматическими упругими элементами содержит следующие основные функциональные элементы (рис. 23).

Рис. 23. Принципиальная схема пневматической подвески

Компрессор 1 нагнетает сжатый воздух через фильтр водомаслоотделитель 2 и регулятор давления 3 в ресивер 4. Из ресивера 4 через воздухоочиститель 6 воздух поступает в регулятор положения высоты кузова 9. Двойной круглый баллон 13 соединен с дополнительным металлическим резервуаром постоянного объема 8, необходимым для увеличения объема сжимаемого воздуха и обеспечения плавного изменения давления и жесткости подвески.

Регулятор 9 обеспечивает постоянное положение высоты кузова при любой нагрузке. При изменении нагрузки, меняется расстояние между кузовом 14 и мостом 15 автомобиля, стойка 12 смещает плунжер 10 регулятора и воздух при уменьшении нагрузки выходит через отверстие 11 в атмосферу, а при увеличении нагрузки поступает из ресивера в упругий элемент подвески (баллоны 8 и 13).

Пневматические подвески обеспечивают высокую плавность движения автомобиля, постоянство нагрузочной высоты, отсутствие кренов кузова при неравномерном распределении массы груза.

Подвеска с гидропневматическими упругими элементами. Гидропневматическими назыJВают пневматические упругие элементы телескопического типа, в которых давление на газ передается через жидкость, п. 2. Поскольку жидкость практически несжимаема, а давление газа в пневматической части упругого элемента может достигать 20 МПа, упругие элементы получаются намного компактнее пневматических. Дросселирование жидкости в гидравлическом цилиндре упругого элемента обеспечивает гашение колебаний кузова автомобиля.

Гидропневматическая подвеска (рис. 24) состоит: из бака 1, насоса 2, обратного клапана 3, гидроаккумулятора 4, регулятора высоты кузова 5 и гидропневматического упругого элемента 6.

Рис. 24. Принципиальная схема гидропневматической подвески

Шток 7 поршня 8 соединяется с направляющим устройством подвески 9, а его цилиндр 10 крепится к подрессорной части автомобиля 11. Насос 2 подаёт рабочую жидкость под давлением в полости А и Б гидроакумулятора 4, обеспечивающего быстрое пополнение при постоянном давлении рабочей полости А2 гидропневматического элемента 6. Постоянное давление поддерживается с помощью разгрузочного устройства 12, состоящего из поршня (золотника) 13, установленного в цилиндре разгрузочного устройства.

Давление жидкости, действующее на поршень 13, уравновешивается упругой силой пружины 14. При превышении установленного давления поршень 13 смещается вниз, при этом открывается канал слива 11. Обратный клапан 15 закрывается при падении давления в нагнетательной магистрали 1. Высокое давление газа в полости С гидроаккумулятора обеспечивает примерно постоянное давление жидкости на выходе даже при больших расходах жидкости. Регулятор 5 обеспечивает постоянное положение кузова относительно поверхности дороги, за счет пополнения полости высокого давления Б1 жидкостью или наоборот слива жидкости.

Пространство между поршнем 8 и разделительной диафрагмой 16 заполнено жидкостью, полость C1 — сжатым газом. Сжатый газ является рабочим телом и обеспечивает упругие свойства подвески, а жидкость передает силы от направляющего аппарата. Изменяя давление газа или объем газовой полости С1, можно изменять жесткость подвески. При колебаниях жидкость проходит через клапаны 17, 18 и испытывает сопротивление. В результате обеспечивается гашение колебаний колес и кузова автомобиля.

Подвеска автомобиля

Конструкция автомобильной подвески, классификация. Решения для легкового и коммерческого транспорта.

Подвеска автомобиля (ПА) служит для перемещения колёс вверх – вниз без изменения направления движения транспортного средства.

Назначение

Назначение подвески – сделать езду безопасной, плавной, уберечь авто от крена (наклона) кузова во время разгона, прохождения поворота и при торможении.

Фактически элементы подвески решают несколько задач:

1. Увеличивают комфорт при езде. Это достигается за счёт демпфирования вибрации, толчков, ударов. Устройство «работает» с действующими силами колебания и гашения (трансформирует воздействия в допустимые колебания), обеспечивает упругую связь между кузовом и колёсами. Качественная подвеска позволяет достичь эффективного перераспределения энергии колебаний автомобиля между кузовом транспортного средства и колёсной базой. Амортизаторы поглощают эту энергию, превращая ее в тепло. Чем больше энергии поглощает амортизатор, тем быстрее будут затухать колебания кузова.
2. Оказывают помощь при маневрах, регулируют (стабилизируют) положение кузова во время езды, обеспечивают противостояние дифференту – «кивкам» при торможении. От подвески зависит устойчивость авто и его управляемость. Шины транспортного средства находятся в постоянном контакте с дорожным покрытием.
3. Минимизируют нагрузки на колеса. Благодаря этому вместе с правильно подобранными протекторами улучшают сцепление.
4. Оптимизируют уровень точности рулевого управления во время езды. Ведь под контролем – геометрия положения и перемещения колёс.

Устройство подвески автомобиля

Конструкция включает следующие элементы:

• Упругие устройства. Принимают на себя нагрузки от дорожного полотна во время движения по кочкам, ухабам, минимизируют динамические нагрузки, вертикальные ускорения, смягчают удары, уберегают от «копирования» дорожных неровностей кузовом, отпружинивают толчки, обеспечивают транспортному средству плавную езду (оптимальный вариант – колебания 1 — 1,3 Гц). Популярные упругие элементы – витые пружины, торсионы.
• Демпфирующие элементы. Представлены всевозможными видами амортизаторов – пневматическими, газомасляными, масляными, магнитными. Поглощают тряску, не дают удару пройти к кузову авто.
• Направляющие. Обеспечивают корректное положение колесной базы при совершении маневров во время движения по прямой траектории и при поворотах. Роль направляющих выполняют рычаги, поперечные тяги.
• Стабилизатор поперечной устойчивости. Предохраняет авто от заваливания набок на поворотах.
• Крепления для амортизаторов, рычагов, стабилизатора поперечной устойчивости. Упругие вставки гасят вибрации и колебания, передаваемые в самой ПА от одного узла к другому. Если вставка сделана из полиуретана, то это хорошее условие, обеспечивающее профилактику для всей подвески от «выжимания» и нежелательной деформации.
• Шаровые опоры. Связывают рычаг ПА со ступицей (центральной вращающейся частью) колеса. Если в непорядке шаровая опора, то во время движения колеса могут начать выворачиваться наружу, а сама машина начнёт заваливаться на одно из крыльев.
• Сайлентблоки. Втулки из металла с резиновой или полиуретановой вставкой, образующие шарниры.

На упругих элементах, входящие в схему подвески автомобиля, остановимся наиболее подробно.

Витые пружины

Главная задача пружин – поддержка веса транспортного средства, гашение вибраций и ударов от дорожного полотна, сохранение надлежащего дорожного просвета.

Стандартные пружины средней жёсткости ставятся на городские легковые автомобили.

Усиленные пружины с высокой жесткостью – элементы задней подвески автомобиля. Их активно монтируют на транспортные средства, у которых на заднюю ось приходятся заметные весовые нагрузки. Это грузовики, легковые авто с прицепом.

На некоторые транспортные средства могут ставиться пружины с переменным сечением прута – с переменной жесткостью. Благодаря ним автомобиль легко адаптируется к любой дорожной ситуации.

Большинство пружин изготавливается в печах из прутков из рессорно-пружинной, торсионной стали. При деформации материал способен возвратиться в исходное положение. Пружины делают из прутков круглого сечения. Могут быть бочкообразными, коническими, цилиндрическими. Для гоночных авто выпускают пружины из углепластика.

Торсионы

Представляют собой металлические упругие стержни круглого сечения. Имеют на концах шлицевое соединение. Отлично работают на скручивание. Обеспечивают упругую связь между колесом и кузовом при перемещении колес.

Чаще всего монтируются на независимых подвесках у многоосных транспортных средств. Крепятся одним концом к кузову, другим – к рычагу.

Торсионы – распространённые компоненты передней ПА у рамных внедорожников и грузопассажирских фургонов RENAULT KANGOO, Iveco Daily, MERCEDES-BENZ.

Рессоры

Рессоры – упругие элементы ПА из металла. Эффективны для передачи нагрузки от кузова к ходовой (колесам, гусеницам). Могут быть однолистовыми и многолистовыми.

Одни из самых первых типов упругих элементов ПА. Изначально активно присутствовали и на легковом, и на грузовом транспорте. В странах СНГ рессоры в составе подвески хорошо знакомы владельцам машин «Москвич», «Волга».

Сейчас рессоры ставятся на коммерческий транспорт, преимущественно тяжёлые грузовики, строительную спецтехнику с двумя задними мостами.

Отказ от рессор у производителей легковых авто и интерес к ним со стороны производителей тяжёлого транспорта вызван тем, что главный недостаток большинства рессор – невозможность обеспечить плавный ход на хорошем полотне (это связано с высоким трением в самих компонентах устройства данного типа) , при этом это наиболее надёжное решение, когда нужно удержать кузов гружёной машины на заданной высоте, обеспечить тяжёлому грузовому транспорту безопасность движения.

И пока одни производители говорят, что рессоры уходят в прошлое, другие удивляются новыми решениями: рессорами с графитовым покрытием (существенно снижается трение), дробеструйным упрочнением.

Принцип работы подвески

Принцип работы подвески основан на преобразовании энергии удара.

1. Колёса наезжают на неровность.
2. Возникает сам удар.
3. Упругие элементы (пружины, торсионы, рессоры) перемещаются
4. Освобождается энергия.
5. Боковые, продольные силы и их моменты передают направляющие (рычаги, поперечные тяги). Они же оказывают влияние на характер перемещения колёс.
6. Гашения колебаний осуществляются амортизаторами. Ведь мало просто погасить удар. Важно, чтобы когда машина попадает на неровность, она не раскачивалась. По сути, если у ПА не было бы амортизаторов, то при попадании на колдобину, элементарно бы ухудшалось сцепление и машина бы “улетала”.

Классификация подвески

Существует большое многообразие типов подвесок автомобиля.

Классификационными признаками могут выступать

• Направляющие. В таком “срезе” ПА может быть независимой (телескопической, рычажной, комбинированной) и зависимой (с жёсткой балкой, с реактивными штангами).
• Особенности перемещения колеса. В поперечной, продольной плоскостях, в обеих из них.
• Тип гасящего устройства (в амортизаторах, рессоре и шарнирах, рессорах и амортизаторах).
• Тип базового упругого элемента (металлическая – торсионная с витой пружиной, с листовой рессорой, неметаллическая – гидравлическая, пневматическая, резиновая), комбинированная (рессорно-пружинная).

Виды подвесок автомобиля

Многообразие видов подвесок на рынке связано с тем, что производителям постоянно приходится искать новые решения.

Крайне важно, чтобы ПА не просто справлялась с базовыми функциями, но и была компактной, надёжной, доступной по стоимости, простой в установке и обслуживании. Давно прошли те времена, когда транспортное средство выбирали исключительно по двигателю, кузову и трансмиссии. Свою ПА требуют городские авто, внедорожники постоянно сталкивающиеся с ямами и ухабинами, грузовики. Также своё решение требуется для передней и задней подвески автомобиля.

Универсальных решений нет и в ближайшее время не предвидятся. Зато для каждого транспортного средства можно подобрать свою идеальную ПА.

Зависимая ПА

Дольше всего существует зависимая ПА. Она базируется на жесткой неразрывной оси, представляющей собой связующую колёс. Фактически такая подвеска была ещё до того, как не было авто. Это был распространенный элемент карет, конных повозок.

Такое устройство способно решить главную задачу — предупредить смещение колёс относительно друг друга. Если одно колесо попадает в яму или на камень, то другое смещается в эту же сторону.

Исполнение при этом может быть различным. Самые популярные варианты – на продольных рессорах и с направляющими рычагами.

Конструкция с продольными рессорами — это устройство с балкой, которая подвешена на двух рессорах. Соединение выполнено с помощью стремянок.

Концы рессоры монтируются прямо на несущем кузове. Для этого используются кронштейны разных видов. Один из них в виде эластичной опоры снижает вибрации, другой — в виде серьги создаёт благоприятные условия для продольного перемещения.

Один из недостатков конструкции c продольными рессорами – проблемы при противодействии на большой скорости боковым и продольным силам. В этом случае нет гарантии, что не сместится мост, а в итоге машина и вовсе не потеряет управляемость.

По этой причине автоконцерны уже не ставят ПА с продольными рессорами на легковые автомобили, но не отказались от её использования на коммерческом транспорте, особенно тяжёлой технике.

Впрочем, этот недостаток не встретить у конструкции с направляющими рычагами. Как правило, четыре из рычагов продольные, а один поперечный – в виде штанги, которая широко известна под названием “тяга Панара”, но у некоторых производителей возможны и другие вариации. Вместо тяги Панара в системе может присутствовать механизм Ватта, представляющий собой вертикальный рычаг, эффективно решающий проблему колебаний, или механизм Скотта-Рассела. Последний базируется на чередовании рычагов разной длины. Для того, чтобы обеспечить курсовую устойчивость транспортного средства – именно то, что требуется.

Рычаги присоединены с одной стороны к раме, а с другой стороны к балке моста, лояльны к продольным, боковым, вертикальным усилиям.

5-ти рычажная зависимая подвеска – популярное решение для многих современных автомобилей марок Volvo, Kia, Fiat, и Hyundai. Особенно хорошо данное решение подходит для внедорожников. ПА такого типа обеспечивает транспортному средству хорошую проходимость, а сама характеризуется надёжностью и длительным сроком эксплуатации. Единственное, как показывает практика, если с такой ПА что-то случается в силу сложности конструкции, обслуживание, ремонт – не самые дешёвые.

Но если автомобилист понимает необходимость таких трат на обслуживание, а среди маршрутов – регулярно дороги с плохим покрытием, это то, что нужно. А если есть желание, чтобы была более чёткая езда на ровном асфальте, всегда есть возможность выбрать покрышки с низким профилем.

Подвеска МакФерсон (McPherson)

Отдельным подвидом независимой ПА является McPherson с поворотным кулаком. Фактически ПА МакФерсон напоминает классическую ПА, базирующуюся на двойных поперечных рычагах, но вместо поперечного рычага как-такового у конструкции есть специальная амортизационная стойка.

Производители переднеприводных легковых авто получают отличные возможности для размещения в подкапотном пространстве коробки передач и ДВС. Можно использовать поперечную схему. Другие ПА не всегда позволяют это сделать.

Большой ход и простота конструкции – это ещё одни весомые плюсы решения. При этом конструкция неуниверсальная. Есть проблемы с углом наклона в вертикальной плоскости. Для производителей спорткаров, это например, – существенное ограничение.

Полунезависимая подвеска

• Общей осью для колес выступает скручивающая торсионная балка. Она имеет П-форму.
• Балка способна «играть», гася на поворотах крены транспортного средства.
• Продольные рычаги крепятся одним концом к кузову либо раме (смотря что перед нами — грузовой транспорт или легковой автомобиль), а другой – к ступице.
• При разгоне и торможении транспортного средства ПА ощущает силы скручивания, при этому балка “подтягивает” колёса на место.

Чаще всего такой тип ПА можно встретить у ВАЗ (модели от 2108 до 2115), HОNDA, Renault.

Автомеханики любят такие устройства за легкость монтажа, автомобилисты — за отличную кинематику колес и возможность получить высокий уровень жесткости в поперечном направлении.

Возникает вопрос: “А почему же такое решение не самое распространённое?” Увы, монтировать устройство можно далеко не на любом транспортном средстве. У решения достаточно специфические требования к геометрии днища.

Подвеска Де-дион (сбалансированная)

Фактически эта ПА гибридного типа. У неё есть признаки и зависимой, и независимой ПА. Основные элементы решения – витая пружина, амортизатор, приводной, задний и поперечный рычаг, балка, приводной вал, дифференциал, тормозной диск.

Решение обеспечивает отличную возможность сбалансировать неподресоренные массы автомобиля (массы рамы, кузова и другие элементы “верхней части” транспортного средства), добиться идеальной плавности хода. Недостаток решения – риск возникновения дисбаланса в момент торможения и при разгоне.

Конструкция достаточно сложна. Поэтому у неё высокая себестоимость. Высока и стоимость ремонта такой ПА.

На практике ПА Де-дион можно встретить у ряда Alfa Romeo, Mercedes-Benz Р-класса и Ferrari.

Независимая подвеска

Главная особенность независимой ПА – это то, что каждое колесо способно двигаться самостоятельно. Поэтому решение и называют независимым. Если правое колесо попадает на камень, то левое останется в статичном положении. То есть одно колесо сдвинется вместе с пружинами или другими элементами, а второму будет гарантировано хорошее сцепление с дорожным полотном. Пассажиры при езде на авто с независимой подвеской, напротив, чувствуют наибольший комфорт.

Но при этом – в “сцепке” с ПА находятся развал-схождение, ширина колеи. Для водителя это создаёт определённые трудности. Но на фоне легкой управляемости на больших скоростях с этим недостатком чаще на практике готовы смириться.

Исполнение

Исполнение независимых ПА бывает очень разным:

• На двойных поперечных рычагах. Верхний рычаг короче, нижний – длинней. Конструкция на двойных поперечных рычагах может иметь абсолютно разные упругие элементы. У автомобилей Fiat, например, распространены торсионные ПА на поперечных рычагах, у Jaguar – пружинные (пружины могут монтироваться с упором на брызговик или в зоне, находящейся между поперечными рычагами).
• На двойных продольных рычагах. Как правило, в качестве упругих элементов выступают торсионы. Решение хорошо подходит для тех ситуаций, когда производитель авто хочет обеспечить максимальный комфорт водителю и пассажиру, который находится рядом с ним. Неплохой вариант для городских автомобилей, предназначенных для езды, преимущественно, двух пассажиров. Правда, важно понимать, что такая конструкция требует увеличенных рычагов. А для того же городского автомобиля, требующего компактности, это уже проблема.
• На поперечных и продольных рычагах (одновременно). Гибридное решение минимизирует влияние сил на крепления подвески к кузову транспортного средства, но с показателями кинематики у конструкции – явные проблемы. В частности, при больших ходах ПА – изменение угла развала очень существенное.
• На косых рычагах. Оси качания – под косым углом. Производители таких ПА добились минимизации крена транспортного средства на повороте, но не всех устраивает изменения развал-схождения колёс. Такие подвески можно нередко встретить на машинах Opel, Fiat.
• С качающимися полуосями. Упругими элементами могут быть пружины и рессоры. Качающиеся полуоси создают идеальные условия для того, чтобы при наезде на камень или другое препятствие, колесо могло уберечь относительно полуоси перпендикулярное размещение. Но при езде со скоростью выше 60 км/час сразу же начинаются проблемы с развалом. Поэтому решение нельзя назвать практичным. При установке на легковые автомобили от него давно отказались. Хотя ранее такое решение можно было встретить у Chevrolet, Ford, Mercedes-Benz.

Пневматическая подвеска

ПА базируется на баллонах со сжатым воздухом. На характеристики ПА можно влиять именно при помощи изменения величины давления. Решение позволяет получить максимальную плавность хода, а также взять под полный контроль регулировку клиренса автомобиля.

Чаще всего решение можно встретить на коммерческом транспорте. Особенно на автобусах и большегрузных автомобилях, тягачах.

На легковой транспорт пневматические системы ставят реже. В основном, только на машины премиум-класса.

Массовый автопром прибегал к решению разве что только при выпуске отдельных моделей Citroen.

Гидравлическая подвеска

Альтернатива классическим амортизаторам и у решения – гидростойки и гидроподъемники со значительным рабочим ходом.

Гидравлическая подвеска автомобиля (с резервуаром с гидравлической жидкостью). Хорошо подходит для эффективного решения двух задач:

• контроля за жёсткостью,
• регулировкой высоты клиренса.

Лучше всего показывает себя на транспортных средствах с управляющей электроникой, подстраиваясь под особенности дорожного покрытия, скорость передвижения.

При наличии в автомобиле управляющей электроники, а также функции адаптивной подвески гидравлическая ПА самостоятельно подстраивается под условия дороги и вождения.

Электромагнитная подвеска

Работает за счёт преобразователей с мощными магнитами.

• От блока управления на магниты подается электричество,
• Автоматически изменяется жёсткость амортизаторов, клиренс.
• Автомобиль получает идеальную управляемость.
• Система отлично гасит мельчайшие неровности, даже те, которые проявляют себя на уровне вибрации.

Некоторые электромагнитные ПА, как, например, подвеска Bose (названа так по фамилии разработчика), дополнительно способны эффективно справляться с функцией электрогенератора. Колебания из-за неровностей дороги превращаются в электрическую энергию и накапливаются в аккумуляторах.

Многорычажная подвеска

Многорычажная ПА или Multilink – одна из наиболее активно устанавливаемых конструкций на заднюю ось. Включает в себя комплекс рычагов – поперечных и продольных, опору, пружину, амортизатор, подрамник, стабилизатор.

Для крепления ступицы колеса используется не менее 4-х рычагов. Это важно для того, чтобы обеспечить корректную регулировку колеса.

• высокая плавность хода машины,
• хорошая управляемость,
• малошумность,
• независимая поперечная и продольная регулировка колес.

Двухрычажные push-rod и pull-rod

Для спорткаров очень важно, чтобы ПА мало весила, была жёсткой, обеспечивала согласованность кинематических параметров при высоких нагрузках.

Этим характеристикам соответствуют двухрычажные конструкции push-rod и pull-rod.

У обеих конструкций между монококом и колесом находится наклонная тяга – штанга. Она может быть тянущей (pull-rod) или толкающей (push-rod). Каждое колесо взаимосвязано с одной штангой. Толкающие штанги более популярны. Их проще установить в поднятую носовую часть авто. А ведь большинство гоночных авто в силу аэродинамических особенностей именно такие.

Чтобы детально изучить устройство подвески автомобиля, её виды, можно приобрести специальный онлайн-курс для самообучения на базе LCMS ELECTUDE. Обучающий продукт предназначен для самообучения. Электронная программа представляет собой интерактивный тренинг из 25 модулей. Среднее время прохождения тренинга – 6 часов. Но всё достаточно индивидуально и зависит от базовой подготовки. Кроме систематизированной теоретической базы вас ждёт работа на специализированном симуляторе. В том числе, вы сможете отточить навыки проведения сервисных операций.

Подвеска автомобиля: виды, устройство и принцип работы

Подвеска – как много в этом звуке… Во всех смыслах. Что что, а звучать она умеет. В зависимости от конструкции, подвеска может быть простой, а может иметь сложнейшую конструкцию. Точно так же она может быть и надежной, и наоборот, «сыпаться» после каждой тысячи километров.

За время своего существования подвеска автомобиля прошла огромный эволюционный путь. Когда-то рессорная система считалась верхом прогресса, а сегодня конструкцию современных подвесок можно можно сравнить с произведением искусства – настолько это совершенные, сложные и дорогие устройства.

Назначение и 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.

Читайте также: Устройство и принцип работы стойки стабилизатора

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.

Классификация подвесок

Совершенствуя конструкцию автомобильной подвески, инженеры пускались во все тяжкие. Тут тебе и многорычажка, и обычная зависимая балка, и прыгающая подвеска Боуза… И все они нашли своих поклонников и ненавистников. Классификация подвесок уже довольно сложная, поскольку в одном автомобиле могут комбинироваться разные конструктивные особенности и решения.
Что, вы еще не видели прыгающую подвеску?

Зависимая

Самая старая конструкция, пришедшая в автомобилестроение их эпохи конных экипажей. Основной ее элемент – жесткая неразрывная ось, которая связывает два колеса, в результате чего они не могут смещаться относительно друг-друга. То есть, если одно колесо наехало на камень, второе отклонится в сторону вместе с ним. Самый простой для понимания вариант – это колёсики в детских машинках, именно так их насаживают на одну ось.

Читайте также: Что такое гидротрансформатор?

Правда, наши автомобили ушли далеко вперед от игрушечных, поэтому балка (ось), соединяющая два колеса, снабжена амортизаторами, пружинами, поперечными тягами. Однако из всех разновидностей это самая простая, неубиваемая и дешевая подвеска, в которой редко возникают неисправности.

Независимая

Творение сумрачного немецкого гения. Независимая – потому что каждое колесо движется независимо от второго в паре. То есть, если одно колесо наехало на камень, оно поднимется вместе с рычагами и пружинами со своей стороны, в то время как второе на это не среагирует и не меняет своего положения. Независимая подвеска очень комфортна для пассажиров, но может иметь много отдельных элементов, каждый из который рано или поздно выходит из строя.

Полунезависимая

Это особый вид подвески с торсионной балкой. В качестве общей оси для двух колес установлена П-образная торсионная (скручивающаяся) балка. Схема ее конструкции дает колесам небольшую степень свободы, поскольку установленная с преднатягом балка слегка «играет», частично гася крены в поворотах.

Пневматическая

Она перекочевала в легковые автомобили с тяжелого транспорта. Вместо металлических пружин в ней используются баллоны со сжатым воздухом, которые накачиваются до определенного давления. Давление в баллонах может быть разным, в результате меняются и характеристики подвески. Ставят ее на люксовые автомобили в качестве дополнительной опции.

Торсионная

Такой тип подвески в легковых автомобилях встречается редко. Больше подходить для крупногабаритного транспорта. Характерной особенностью в этой подвеске есть использование продольных торсионов, который работает на скручивание, пытаясь выровнять авто при попадании на неровности.

Рессорная

Такая подвеска редко используется на легковом транспорте, разве что на некоторых внедорожниках. Зато очень распространенна на грузовых автомобилях и автобусах. Особенность подвески заключается в использовании рессор как демпферной составляющей, для гасения ударов.

Читайте также: Строение и принцип работы системы впрыска топлива

Гидравлическая

Она отличается конструкцией амортизаторов, на которых установлен дополнительный резервуар с гидравлической жидкостью. Если в остальных вариантах подвески амортизаторы – просто скучный утилитарный элемент, в гидравлической подвеске для них открываются новые перспективы. Прежде всего это возможность контролировать высоту клиренса и жесткость реакции подвески. Также она может адаптироваться под манеру вождения и дорожные условия.

МакФерсон

Та же независимая подвеска, на редкость удачная – со стойкой МакФерсон (она же MacPherson, она же качающаяся свеча), благодаря которой удалось избавиться от одного из рычагов. Стойка МакФерсон крепится к ступице колеса и корпусу автомобиля, так что успешно заменяет один из рычагов подвески. В большинстве случаев так делается передняя подвеска.

Особенность стойки не только в точках крепления. Она объединила в одной конструкции амортизатор и пружину, что серьезно экономит место. Кроме того, многие производители выпускают стойку, которая состоит из отдельного амортизационного блока и держателя-«стакана», что серьезно удешевляет техническое обслуживание.

Многорычажная

Одна из самых сложных механических конструкций подвески. В ней на одну ось (в большинстве случаев многорычажка ставится как задняя подвеска) ставится 7-10 продольных и поперечных рычагов, каждый из которых берет на себя определенную функцию во время движения. Соединения между рычагами выполнено с помощью сайлентблоков, которые помогают гасить вибрации и колебания. Такая подвеска, пожалуй, самая мягкая и комфортная, но не дай боже ее чинить…

Электромагнитная (магнитная)

Самый прогрессивный на сегодняшний день вид подвески. Вместо жидкости или воздуха в ней использованы преобразователи с мощными магнитами. По команде от блока управления на магниты подается электричество, благодаря чему электромагнитные амортизаторы меняют жесткость, клиренс автомобиля, управляемость. Если вы хоть раз видели танцующие или прыгающие автомобили, на них точно будет стоять именно электромагнитная подвеска.

Заключение

Это всего лишь краткое описание основных видов подвесок легковых автомобилей. Если разбираться более глубоко, есть другие, довольно необычные конструктивные решения. Да и выводы можно сделать неоднозначные, ведь каждый автопроизводитель привносит какие-то свои «фишки» в конструкцию подвески. Зато потребителям предоставляются любые типы подвесок на выбор: мягкие, спортивные, стандартные и эксклюзивные. И это отлично.

Источник https://extxe.com/28180/podveska-avtomobilja-vidy-ustrojstvo-i-rabota-podveski/

Источник https://by.pro-sensys.com/info/articles/obzornye-stati/podveska-avtomobilya/

Источник https://vaznetaz.ru/podveska-avtomobilya