Назначение, устройство и виды подвесок автомобиля

Зависимая подвеска с направляющими рычагами

Вероятности потерять управление над мостом нет в случае из подвеской с направляющими рычагами.  Это самый распространенный тип зависимой подвески. Всего в этой подвеске 5 рычагов: четыре продольных и один поперечный.

Благодаря наличию рычагов обеспечивается отличная выносливость к следующим типам усилий:

• Вертикальные;
• Продольные;
• Боковые;

Для того чтобы придать упругость подвески применяется пружина, а для гашения ударов – амортизатор.

Наличие поперечного рычага не дает оси автомобиля смещаться. Сам рычаг называется тяга Панара. Этот вид тяги по-разному может работать при поворотах налево или направо. Более удачными механизмами для зависимой подвески автомобиля являются механизмы Скотта-Рассела и Уатта. Ниже приведены описания нескольких типов зависимой подвески.

Подвеска Уатта

Механизм Уатта – два горизонтальных рычага, которые прикреплены на шарнирах в вертикальном положении. Сам рычаг закрепляется по центру балки и может вращаться. Когда наступает момент неравномерного движения, например при повороте, вертикальный рычаг поворачивается и все компенсирует.

Подвеска Скотта-Рассела

Механизм Скотта-Рассела – это два рычага: короткий и длинный. Длинный рычаг крепится к кузову, а короткий – к центру и краю моста. Главная особенность этого механизма – эластичное крепление к балке, благодаря чему автомобиль лучше держит курс движения и лучше управляется.

Подвеска Де Дион

Также отличной разновидностью зависимой подвески является подвеска Де Дион. Ее разработали на фирме Де Дион Бутон в 1896 году. Она представляет собой конструкцию, где корпус отделен от оси. Благодаря этому моменту снижается масса неамортизируемых деталей. Чаще всего этот вид подвески применяли в автомобилях Alfa Romeo. Разумеется, ее устанавливали только назад.

Подвеска Де Дион считается средней между зависимыми и независимыми подвесками. Все детали этой подвески способствуют облегченному ходу и высокой управляемости. Ввиду того, что купить Де Дион довольно дорого, ее используют очень редко, и то, на спортивных машинах.

Зависимая подвеска очень стара и ее история начинается еще от телег и повозок. Несмотря на это, ее можно до сих пор встретить на некоторых машинах.

Основные преимущества зависимой подвески:

• Большой ход, благодаря чему можно преодолевать большие препятствия;
• Простая конструкция;
• Отличная устойчивость и прочность;
• Неизменность ширины колеи, что для бездорожья является отличным фактором;

Основной недостаток – жесткая связь колес, из-за чего они двигаются по очень похожему курсу, даже при прохождении препятствий. Вместе с большим весом конструкции, этот момент не может положительно сказываться на стабильности движения и управляемости.

Ниже можете посмотреть видео, как работает зависимая подвеска автомобиля.

SKODA RAPID – любая поездка в удовольствие

Шкода Рапид – самый доступный автомобиль, из всей линейки SKODA представленной в России, однако он оснащён самыми современными опциями, обычно предлагаемыми для автомобилей классом выше. Внешность дорогого европейского автомобиля, в дизайне которого нет случайных деталей в сочетании с удобством и функциональностью, превзойдёт все ваши самые смелые ожидания. Всё продумано – до мелочей.

И дело не только в удовольствии, которое вы получите при скоростном прохождении связки поворотов – хотя и его SKODA RAPID с лёгкостью вам обеспечит. Множество деталей, которые способны сделать каждую поездку максимально удобной и комфортной – вот за что ценят автомобили SKODA более чем в сотне стран мира.

В целом, его можно назвать «горожанином» компактного класса. В то же время, Шкода Рапид — это семейный автомобиль, его просторный салон и вместительный багажный отсек отлично подойдёт для путешествий всей семьёй. Поместится практически всё и даже больше! А если места всё-таки окажется мало — багажную полку легко снять, а сиденья второго ряда — сложить.

Под капотом – тоже есть чем впечатлиться. Двигатели SKODA RAPID – это воплощение всей инженерной мощи автоконцерна «Volkswagen». Их экономичность и надёжность, проверенная временем, гарантирует вам годы бесперебойной работы в условиях самого напряжённого графика в самых сложных дорожных условиях.

Семейный автомобиль должен быть по-настоящему комфортным, причём не только на первом ряду, но и на втором. Ведь в настоящей семье должно быть одинаково удобно всем. SKODA RAPID – полностью отвечает этим требованиям, ведь это автомобиль, в котором каждый найдёт для себя удобное и комфортное место. Даже в самой длительной поездке.

Подвеска на продольных и поперечных рычагах

Очень сложная, а потому и редко встречающаяся конструкция. Ее можно считать разновидностью подвески МакФерсон, но с целью разгрузить брызговик крыла пружины располагались горизонтально вдоль автомобиля. Задний торец пружины упирается в перегородку между моторным отсеком и салоном. Для того чтобы передать усилие от амортизатора пружине, потребовалось ввести дополнительный рычаг, качающийся в вертикальной продольной плоскости вдоль каждого борта. Один конец рычага шарнирно соединяется с верхом амортизационной стойки, а второй также шарнирно с перегородкой. Посередине рычаг имеет упор для пружины.

По такой схеме выполнена передняя подвеска некоторых моделей Rover. Особых преимуществ перед «МакФерсоном» она не имеет, и сохранила все кинематические недостатки, зато утратила главные достоинства, такие как компактность, технологическая простота, малое количество шарнирных соединений.

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.

Талантливый МакФерсон

Схема названа по имени амери­кан­ского инженера Эрла Стили МакФерсона, который разработал ее во второй половине 1940-х. Он поставил целью упростить технологию сборки передней независимой подвески. МакФер­сон предложил крепить ее только в двух точках с каждой стороны — амортизатор при этом об­ре­тал роль направляющего элемента подвески. На каждое колесо приходился один нижний поперечный одинарный рычаг. Вместо традиционного верхнего рычага использовалась пружина и соосный с ней амортизатор, которые в верхней части соеди­ня­лись посредством мягкой резиновой подушки с кузовом.

Псевдо-McPherson в передней подвеске Mercedes-Benz C-Klas­se: единый нижний рычаг разделен на два независимых. Однако двухрычажной такая схема не считается: верхнего рычага нет

С производственной точки зрения конструкция, несомненно, была выигрышной, однако при вертикальном ходе колеса нижний рычаг описывает дугу, и точка контакта шины с дорожным покрытием постоянно перемещается впра­во-влево, к тому же заметно изменяется угол развала колес.

Так выглядит современный McPherson: треугольный нижний рычаг-бумеранг крепится к подрамнику, а с амортизационной стойкой рычаг соединен вертикальной тягой стабилизатора

Типы независимых подвесок

Подвеска с качающимися полуосями

В такой подвеске применяется две полуоси вместо одной. Каждая ось закрепляется на шасси с помощью шарнира, благодаря чему обеспечивается перпендикулярное положение колеса по отношению к полуоси. Помимо этого, при поворотах боковые силы подвески могут подбрасывать машину, из-за чего страдает устойчивость автомобиля. Чаще всего этот вид подвески используется для грузовых машин.

Подвеска на продольных рычагах

Этот тип подвески заключается в том, что каждое колесо на одной оси с обеих сторон прикрепляется к рычагу, намертво закрепленного на раме. При использовании этой подвески может изменяться колесная база, но колея остается такой же, как и была. Устойчивость этого типа независимой подвески автомобиля не отличается хорошими характеристиками, из-за чего колеса могут поворачиваться вместе с кузовом. Это негативно сказывается на сцеплении шин с дорогой. При движении продольные рычаги берут на себя всю нагрузку со всех направлений. По этой причине данному типу подвески не хватает жесткости и утяжеления. Плюсом подвески на продольных рычагах является возможность сделать ровный пол в машине, благодаря чему внутри увеличивается объем салона. Такая подвеска нередко применяется в производстве легких прицепов.

Подвеска Дюбоне

Этот тип независимой подвески автомобиля применялся на машинах в первой половине ХХ века. На каждом борте автомобиля был рычаг с реактивной тягой. Рычаг оказывал действие на пружину, а реактивная тяга соединялась с кожухом, в котором находилась пружина и передавала усилия при торможении. Этот тип подвески не прижился, потому как из кожуха постоянно вытекала жидкость.

Подвеска на косых рычагах

Данный тип подвески – это всего лишь усовершенствованная подвеска на продольных рычагах. Она используется для ведущей оси. Конструкция подвески делает минимальной вероятность изменения ширины между колесами, а также оказывает влияние кренов на наклон колес. Когда во время поворота усиливается подача топлива, задняя часть машины немного приседает, из-за чего происходит развал передних колес. Когда уменьшается подача топлива, передняя часть становится ниже, а задняя часть машины поднимается.

Подвеска на двойных поперечных рычагах

С каждой стороны подвески есть два рычага, которые крепятся на раму внутри на эластичном креплении. Снаружи они соединяются со стойкой колеса. Преимущество данного типа подвески в том, что у Вас есть возможность отрегулировать все необходимые параметры и ее характер во время работы. Эта подвеска очень популярна на спорткарах, потому как на ней можно отрегулировать:

• Высота центров крена;
• Ширину колеи;
• Развал колес;
• Продольные и поперечные показатели;

Подвеска «МакФерсон»

В данном типе подвески имеется направляющая стойка и дополнительный нижний рычаг. Это позволяет качаться, когда работает верхний шарнир. Макферсон – это продолжение свечной подвески. Поворотный кулак скользит вверх и вниз по раме направляющей, которая обеспечивает поворот. Тип подвески макферсон очень популярен, потому как подвеска этого типа проста, компактна и недорогая.

Многорычажная подвеска

Многорычажная подвеска – это подвид подвески на двойных поперечных рычагах. Они применяются на машинах с задним приводом. Долгое время ее использовали спереди, но потом конструкторы смогли повысить управляемость и устойчивость машины. В новой подвеске уже не было ввинчивания.

Кольцевые рессоры

Кольцевые рессоры применяются преимущественно в случаях, когда требуется обеспечить высокую жесткость в малых габаритах (например, в некоторых конструкциях поглощающих аппаратов автосцепки). Достигается это за счет рационального использования материала колец и наличия сил трения между кольцами. Для обеспечения стабильного трения и предотвращения заклинивания применяется смазка.

Кольцевые рессоры (рис. 4, а) представляют собой жесткий упругий элемент для восприятия сжимающих осевых нагрузок. Кольцевая рессора состоит из набора термически обработанных колец, соприкасающихся коническими поверхностями Под действием нагрузки Р, несмотря на значительные силы трения на конусных поверхностях колец, препятствующие их относительному скольжению, они вдвигаются одно в другое. Кольца, передавая усилия своими коническими поверхностями, деформируются: внешние подвергаются упругому растяжению, а внутренние – упругому сжатию. В результате общая высота рессоры H уменьшается. После снятия нагрузки, так как угол конусности β больше угла трения р = arct μ (где μ – коэффициент трения скольжения), рессора восстанавливает свои прежние размеры за счет сил упругости. Взаимное перемещение колец обычно незначительно (1,5–4,5 мм), вследствие чего для получения достаточного прогиба необходимо иметь большое количество колец.

Рис. 4 – Кольцевая рессора и диаграмма ее работы

Величина работы сил трения между кольцами (рис. 4, б), совершаемой при загружении рессоры, зависит от точности их изготовления и наличия смазки.

ЧТО ВХОДИТ В ПОДВЕСКУ АВТОМОБИЛЯ

К современным машинам предъявляется множество требований. Они должны быть хорошо управляемыми и при этом устойчивыми, бесшумными, комфортными и безопасными. Чтобы претворить в жизнь все эти пожелания, инженерам требуется тщательно продумать устройство подвески.

На сегодняшний день не существует какого-либо универсального эталона. В арсенале каждого автопроизводителя свои хитрости и современные разработки. Однако, для всех типов подвесок характерно наличие таких объектов:

Упругий элемент.

Направляющая часть.

Стабилизатор устойчивости.

Амортизирующие устройства.

Колесная опора.

Крепежи.

УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ

Автомобильная подвеска содержит упругие элементы, изготовленные из металла и неметаллические части. Они необходимы для перераспределения ударной нагрузки, получаемой колесами при встрече с неровностями дороги. К металлическим упругим деталям относятся рессоры, торсионы и пружины. Неметаллические элементы — это резиновые отбойники и буферы, пневматические и гидропневматические камеры.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

Исторически самыми первыми появились рессоры. С точки зрения конструкции — это металлические полосы разной длины, соединенные между собой. Помимо эффективного перераспределения нагрузки, рессоры хорошо амортизируют. Чаще всего они используются в ходовой части грузовиков.

Торсионы представляют собой наборы пластин или стержней, работающих на скручивание. Обычно торсионной бывает задняя подвеска автомобиля. Устройства этого типа используют, кроме того, японские и американские производители машин увеличенной проходимости.

Металлические пружины входят в состав ходовой части любого современного авто. Эти элементы могут иметь постоянную или переменную жесткость. Их упругость зависит от геометрии прутка, из которого они изготовлены. Если диаметр прутка меняется на всем протяжении, то пружина имеет переменную жесткость. В противном случае упругость является постоянной.

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

Упругие неметаллические детали используются совместно с металлическими. Резиновые элементы – отбойники и буферы – не только участвуют в перераспределении динамических нагрузок, но и амортизируют.

Пневматические и гидропневматические камеры используются в конструкциях активных подвесок. Их действие определяется свойствами только сжатого воздуха (пневмокамеры) или газа и жидкости (гидропневматические камеры). Эти упругие элементы дают возможность менять клиренс транспортного средства и жесткость системы амортизации автоматически.

Кроме того, они обеспечивают высокую плавность хода. Первыми были разработаны гидропневматические камеры. Они появились на машинах марки Citroen в 1950-х годах. Сегодня пневматическими и гидропневматическими подвесками опционно оснащают авто бизнес-класса: Mercedes-Benz, Audi, BMW, Volkswagen, Bentley, Lexus, Subaru и др.

НАПРАВЛЯЮЩАЯ ЧАСТЬ

Направляющие элементы подвески – это стойки, рычаги и шарнирные соединения. Их основные функции:

• Удерживать колеса в правильном положении.
• Поддерживать траекторию движения колес.
• Обеспечивать соединение системы амортизации и кузова.
• Передавать энергию движения от колес на кузов.

СТАБИЛИЗАТОР ПОПЕРЕЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

Подвеска автомобиля не обеспечивала бы транспортному средству необходимой устойчивости без стабилизирующего устройства. Оно борется с центробежной силой, стремящейся опрокинуть машину при повороте, и уменьшает крены кузова.

В техническом отношении стабилизатор поперечной устойчивости – это торсион, связывающий систему амортизации и кузов. Чем выше его жесткость, тем лучше авто держит дорогу. С другой стороны, излишняя упругость стабилизатора уменьшает ход подвески и снижает плавность движения транспортного средства.

Стабилизаторами поперечной устойчивости оснащают, как правило, обе оси машины. Но если задняя подвеска автомобиля торсионная, устройство устанавливают только спереди. Полностью отказаться от него смогли инженеры Mercedes-Benz. Они разработали особый тип адаптивной подвески с электронным контролем положения кузова.

Типовое разнообразие

Любая из подвесок автомобилей должна обеспечивать необходимую плавность хода, обладать кинематическими характеристиками, отвечающих требованиям устойчивости и управляемости авто.

В авто с зависимой подвеской подразумевается жесткое соединение колес, стоящих напротив, движение одного из которых в поперечной плоскости содействует перемещению второго. Авто с независимой подвеской характеризуются более сложной конструкцией, у которой смещение колес не зависит друг от друга. Этот тип независимых подвески авто подразделяются на рычажные и свечные. Виды, которые встречаются чаще всего:

• с качающимися полуосями;
• на продольных рычагах (пружинная, торсионная);
• с косыми рычагами;
• с продольными и поперечными рычагами;
• с двойными продольными и поперечными рычагами (пружинные, торсионные, рессорные);
• торсионно-рычажные;
• «Макферсон»;
• гидропневматические и пневматические подвески;
• адаптивные.

Зависимый тип

На авто этого типа подвески подразумевается жесткая связь между колесами. Агрегаты зависимого типа относятся к первым изобретениям человечества, которые ушли не очень далеко от конструкции телег, когда два колеса соединялись между собой осью.

Современные аналоги разделяются на рессорные и пружинные. Первый вариант в качестве упругого элемента предусматривает рессору, крепление которой проводится к балке моста, концами к раме или корпусу авто. Второй вариант подвесок подразумевает использование пружины.

Зависимая подвеска

Пусть этот тип и считается устаревшим в силу давности его изобретения, он до сих пор находит широкое применение среди грузовых автомобилей и внедорожников. Недостатки, которые безразличны на плохой дороге, становятся очевидными на трассе:

• управляемость остается желать лучшего из-за приличных подрессоренных масс при условии движения на высокой скорости;
• плохая устойчивость курсового типа;
• уровень комфорт для легковых автомобилей очень мал.

Независимый тип

Это вариант подвесок авто совершенно другой и не имеющий ничего общего с рассмотренным ранее. Подобная конструкция не имеет жесткой связи между колесами. На практике такая подвеска подразумевает автономное крепление каждого колеса к кузову авто, а при колебании одного из них эти изменения не передаются к остальным. Благодаря этому фактору крен кузова уменьшается, как результат устойчивость повышается. Практическая реализация варианта независимых подвесок автомобилей разнообразна, которая объедена в два основных типа: рычажные и свечные. Виды первых: двухрычажные, поперечнорычажные, косорычажные и продольнорычажные. Последние включают подвески МакФерсона.

Среди легковых автомобилей широко распространены подвески МакФерсона и поперечнорычажная. Причины, которые наделяют авто рядом преимуществ, объясняют фактор популярности подвесок, среди них:

• достойный уровень комфорта;
• высокая степень управляемости;
• хорошая обратная связь при рулении;
• крены минимальны;
• высокая скорость движения.

Независимая подвеска

Комбинированный тип

Это комбинация двух автомобильных подвесок, описанных ранее. Их конструкция спереди включает установку независимой подвески, а сзади – установку моста. Компромиссное решение разработчиков позволяет достичь комфортного передвижения по асфальту и свободного преодоления незначительного бездорожья.

Подобная комбинация легковых автомобилей идеально впишется в кроссоверы и паркетники. Возможность свободно передвигаться по городу, выезжать в лес на пикник либо проезда по проселочным дорогам становится воплощаемой задачей. Пусть и получится что-то среднее, зато в большинстве случаев обеспечит приемлемые условия движения.

Комбинации, заслуживающие внимания

Описанные выше виды подвесок не исчерпывают их многообразие. Существуют ещё некоторые типы агрегатов, которые заслуживают внимания:

• Торсионная. Основывается на работе специального элемента – торсиона, представляющего собой металлический вал. Его функция представлена в виде скручивания при возникновении нагрузки.
• Активная. Для легковых автомобилей с этой подвеской термин «активная» предусматривает возможность колебания параметров при эксплуатации агрегата.
• Пневматическая. Отвечает за изменение высоты автомобилей относительно дороги, другими словами, колебания клиренса. Конструкция пневмоподвески предусматривает применение пневмоупоров на каждом колесе. Отдельно взятая пневматическая подвеска легковых автомобилей не является отдельным видом, но служит своеобразным дополнением к стандартной.