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.

Содержание

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:  Обучение дроссельной заслонки – суть и тонкости операции

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.

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:  Проверка и выбор высоковольтных проводов (ВВ): измеряем сопротивление мультиметром

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.

Читайте также:  Многорычажная подвеска (Multilink)

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.

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.

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.

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:  Коленчатый вал - что это такое

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.

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.

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.

Читайте также:  Особенности и преимущества магнитной подвески

Автомобиль класса «Люкс» с энергоемкой подвеской

В большинстве легковых авто применяется мягкая подвеска. Она максимально сглаживает неровности, однако делает автомобиль несколько валким и хуже  управляемым. Если требуется регулируемая жесткость, на автомобиль монтируется винтовая подвеска. Она представляет собой стойки-амортизаторы с изменяемой силой натяжения пружины.

Внедорожник с длинноходной подвеской

Ход подвески — расстояние от крайнего верхнего положения колеса при сжатии до крайнего нижнего при вывешивании колес. Ход подвески во многом определяет «внедорожные» возможности автомобиля. Чем больше его величина, тем большее препятствие можно преодолеть без удара об ограничитель или без провисания ведущих колес.

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: