Устройство подвесок
Начиная с древних времен, стала использоваться передняя подвеска, которая была применена и при конструкции автомобиля. Первые авто ездили практически на той же подвеске, которая применялась и на конных экипажах. Так как скорость первых автомобилей была не выше тридцати километров в час, то такая подвеска была рассчитана на небольшие нагрузки. Но в современных авто она претерпела много изменений, мало того, появилось много новых конструкций.
Первые элементы автомобилей были направлены на придание движению большей комфортабельности, тогда как отдельные части управления колесами в тридцатых годах стали формировать для облегчения управления авто. В этом хорошо помогает стабилизатор, который применяется в строении независимой передней системы колес, позже появилась система и для задних колес. Но в данной статье мы остановим внимание именно на передней подвеске.
Устройство передней подвески представлено независимой системой, которая имеет цель зафиксировать движение передних колес, чтобы они имели с одной стороны хорошее сцепление с поверхностью дороги, что придавало бы им легкоуправляемость, а с другой стороны помогало бы легко входить в повороты, без чего не обходится ни одна дорога. Хотя схем формирования деталей и много, но принцип содержания элементов один и тот же. Рассмотрим эту схему:
- Наличие направляющих элементов, которые бы удерживали нужную траекторию движения колес по сравнению с кузовом,
- Наличие упругих элементов, которые придают нужную силу, помогающую колесам перемещаться,
- Также нужно наличие элементов, которые бы гасили колебания.
Самый надежный тип для России и СНГ
Каждый автолюбитель в России жалуется на плохое состояние дорог. Существует мнение, что все типы подвесок быстро вырабатывают ресурс при езде по российским дорогам.
Но во многом это зависит от стиля вождения автолюбителя. Чтобы продлить срок службы всего автомобиля, не забывайте притормаживать перед кочками и ямами или объезжать их.
Водители спорят на форумах, какой вид лучше. Но все зависит от личных предпочтений – кому-то нравится жесткая подвеска, а кому-то мягкая. Если говорить о надежности, то долговечными считаются пружинный и торсионный виды. Производители прислушиваются к мнениям автовладельцев и выпускают комбинированные виды, например, торсионно-пружинные.
Рекомендуем: Описание и принцип работы системы курсовой устойчивости ESC
Характеристика элементов
У каждой подвески есть направляющие элементы. Речь идет о рычагах, стойках, шаровых опорах, шарнирах, выполненных из резинометаллических материалов. Также она имеет упругие элементы, здесь речь идет о пружинах, рессорах, камерах пневматических, торсионах. Гасящие элементы – это все виды амортизаторов.
Но на самом деле подобная классификация – это чисто условная характеристика. Например, это может касаться такой детали, как поперечина передней подвески. Она использовалась еще со времен конструкции карет.
Также речь может идти о рессоре, которая была еще в конных экипажах, она сохранилась и в современных автомобилях. Такая деталь может заменить три, которая как пружина смягчает движение авто. Пружина широко распространена, она позволяет машине двигаться без большой тряски, чего не скажешь о том устройстве, которое выступает как поперечина передней подвески.
Классификация подвесок
В современном автомобилестроении наиболее часто применяются следующие виды подвесок:
1. МакФерсон. Разработана в 1960 г. инженером, давшим конструкции свою фамилию. Состоит из следующих частей:
- Стабилизатора поперечной устойчивости, или «качающейся свечи». Крепится к кузову шарниром и имеет свойство качаться при вертикальном движении колеса.
- Блока (пружинного элемента и амортизатора телескопического типа);
- Рычага.
Преимущество подвески в невысокой цене, простоте и надежности. Недостатком выступает заметное изменение угла развала на колесах.
2. Двурычажная. Состоит из двух рычагов разной длины – верхнего короткого и нижнего длинного. Данная схема является одной из самых совершенных, так как автомобиль на ней имеет отличную поперечную устойчивость и низкий износ шин в виду минимальных поперечных перемещений колес.
3. Многорычажная. Имеет сходное строение с двурычажной, но намного совершеннее и сложнее. В ней все шарниры, рычаги и сайлент-блоки крепятся к специальному подрамнику. Множество шаровых опор и прорезиненных втулок прекрасно гасят удары при наезде на неровность, и уменьшают шумность в салоне. Данная схема подвески обеспечивает наилучшее сцепление шины с поверхностью, плавность хода и управляемость. Достоинства многорычажной подвески следующие:
- Оптимальная поворачиваемость колеса;
- Изолированные продольные и поперечные регулировки;
- Небольшие неподрессоренные массы;
- Независимость колес друг от друга;
- Отличный потенциал при полном приводе.
Рекомендуем: Проверяем уровень масла в двигателе правильно: как часто проверять?
Но главным недостаток подвески – ее большая стоимость, хотя в последнее время таким агрегатом оснащают не только представительские машины, но и авто гольф-класса.
4. Адаптивная. Несет в себе принципиальные отличия от других типов механизмов, являясь логическим и усовершенствованным продолжением гидропневматической подвески, впервые реализованной фирмами Ситроен и Мерседес. Ее достоинства следующие:
- Малая раскачка на высокой скорости и минимальный крен кузова;
- Принудительно меняющееся демпфирование;
- Автоматическая адаптация к любому дорожному покрытию;
- Отличная устойчивость при прямом движении;
- Адаптация под водителя;
- Высокая степень безопасности.
Разные фирмы при изготовлении агрегата разрабатывают свою оригинальную схему, но в общем конструкция состоит из следующих компонентов:
- Регулируемых стабилизаторов поперечной устойчивости;
- Блока управления ходовой;
- Активными амортизаторными стойками;
- Различными датчиками (дорожного просвети, неровностей и т.д.).
Главный минус устройства состоит в его сложности.
5. Типа «Де Дион». Изобретение французского инженера имеет главную цель – максимально разгрузить задний мост транспортного средства отделением корпуса главной передачи, при этом он крепится непосредственно к кузову. Крутящий момент передается через полуоси и ШРУСы, что позволяет подвеске быть как зависимой, так независимой. Главные недостатки конструкции – «приседание» на задние колеса при резком старте и «клевки» при торможеии.
6. Задняя зависимая. Устройство можно наблюдать на классических моделях ВАЗа, где отличительной чертой в роли упругих элементов выступают цилиндрические винтовые пружины. На них «висит» балка заднего моста и крепится к кузову четырьмя продольными рычагами. Поперечная реактивная тяга гасит крены и улучшает управляемость. Конструкция не обеспечивает хорошего комфорта и плавности хода из-за неподрессоренных масс, и массивного заднего моста, но актуальна при креплении к балке картера главной передачи, редуктора и других массивных частей.
7. Полузависимая задняя. Широко применяется во многих полноприводных автомобилях, и состоит их пары продольных рычагов, крепящихся в центре к поперечине. Такая подвеска имеет следующие преимущества:
- Компактные размеры и относительно небольшой вес;
- Простота ремонта и обслуживания;
- Заметное снижение неподрессоренных масс;
- Самая лучшая кинематика колес.
Главный минус подвески – невозможность ее установки на заднеприводных машинах.
8. Пикапов и внедорожников. В зависимости от назначения и веса автомобиля, различают три вида подвески:
- Независимая передняя и зависимая задняя;
- Полностью независимая;
- Полностью зависимая.
В большинстве случаев на задней оси ставится рессорная или пружинная подвеска, взаимодействующая с жесткими неразъемными мостами. Рессоры применяют у тяжелых джипов и пикапов из-за способности выдержать внушительную нагрузку, неприхотливости и надежности. Такая подвеска недорога по стоимости, что повлияло на оснащение ею отдельных бюджетных автомобилей.
Пружинная схема – длинноходная, мягкая, и по строению не сложная, потому устанавливается чаще на легких джипах. На передних осях устанавливают пружинные и торсионные схемы.
9. Грузовиков. На грузовики устанавливают зависимые подвески с продольными и поперечными рессорами, и гидравлическими амортизаторами. Такая схема максимально проста и дешева в производстве. Но на высоких скоростях водитель сталкивается с плохой управляемостью, так как рессоры плохо выполняют функцию направляющих элементов.
Распространенные конструкции передней подвески
Обратим внимание на виды подвесок, из которых состоит основная часть автомобиля. Основное устройство – это многорычажная подвеска. Она позволяет легко управлять авто даже на самой трудной трассе. Например, это такая схема, как Мак-Ферсон.
В этом случае нужно обратить внимание на такую часть, как подрамник передней подвески. Он отлично работает, когда автомобилю нужно придать устойчивости, чего не скажешь, когда рама передней подвески не имеет подрамника.
Подвески рассматриваемого типа позволяют использовать многорычажный тип, где есть жесткая пружина, также обязательно присутствует вертикальная стойка. Получается, что стабилизатор принимает на себя все колебания, помогая водителю легче управлять авто.
Также стабилизатор выполняет функцию устойчивости. Благодаря ему возможно контролировать траекторию движения колес, что очень удобно, так как рама передней подвески находится выше, чем нижний рычаг. К тому же стабилизатор способствует более ровному движению авто. Также не забудем упомянуть о многорычажном узле, который помогает избегать колебаний при движении автомобиля.
Упругий элемент подвески
В подвесках автомобилей используются (рис. 7.2) следующие упругие элементы: металлические (пружины, рессоры, торсионы), пневматические, гидропневматические комбинированные (например, рессорно-пневматические). Схемы упругих элементов приведены на рис. 7.6.
Рис. 7.6. Типы упругих элементов подвески: а – рессора; б – пружина; в – торсион; г – пневмобаллон; 1 – коренной лист; 2, 5 – болты; 3 – хомут; 4 — прокладка; 6, 7 – кольца; 8 — оболочка
7.4. Конструкция подвески
Конструкция подвески зависит от типа и компоновки автомобиля. На переднеприводных легковых автомобилях распространение получила рычажно-телескопическая подвеска, представленная на рис. 7.7. Такая подвеска включает в себя телескопическую стойку 1, закрепленную в верхней части к кузову автомобиля с помощью верхней опоры 13 на подшипнике 12. Для предохранения стойки от пробоев при динамических нагрузках имеется ограничитель сжатия 10. От попадания грязи шток амортизатора защищен кожухом 9. В нижней части стойка соединяется с поворотным рычагом 6. Между верхней опорной чашкой 11 и нижней опорной чашкой 7 закреплена пружина 8, являющаяся упругим элементом подвески.
Рис. 7.7. Рычажно-телескопическая подвеска переднеприводного автомобиля ВАЗ: 1 — телескопическая стойка; 2 – поворотный кулак; 3 — нижний рычаг; 4 — шаровая опора; 5 – ступица; 6 – поворотный рычаг; 7 — нижняя опорная чашка; 8 – пружина; 9 – защитный кожух; 10 – буфер сжатия; 11 – верхняя опорная чашка; 12 – подшипник верхней опоры; 13 – верхняя опора стойки
На шлицах поворотного кулака 2 закреплена ступица 5 переднего ведущего управляемого колеса. В нижней части к поворотному кулаку с помощью шарового шарнира 4 присоединен продольный рычаг направляющего устройства подвески. Достоинства такой подвески описаны выше.
Рис. 7.8. Передняя шкворневая независимая двухрычажная подвеска с рычагами разной длины легкового автомобиля ГАЗ: 1 – поворотный кулак; 2 – шкворень; 3 – вертикальная стойка; 4 – ограничитель сжатия; 5 – ограничитель отбоя
На легковых автомобилях классической компоновки чаще всего применяется независимая подвеска с поперечными рычагами разной длины (рис. 7.8). В изображенной на рисунке подвеске поворотный кулак 1 с помощью шкворня 2 соединен с вертикальной стойкой 3. Верхний рычаг имеет меньшую длину по сравнению с нижним. Для предохранения подвески от пробоев и межвитковых ударов пружины предусмотрены ограничители сжатия 5 и отбоя 4. Упругий элемент в виде спиральной цилиндрической пружины, внутри которой установлен амортизатор.
Рис. 7.9. Задняя рессорная подвеска легкового автомобиля: 1 – кронштейн; 2 – хомут; 3, 5 – ограничители сжатия; 4 – амортизатор; 6 – мост; 7 стремянка; 8 – рессора; 9 – накладка; 10 – болт; 11 серьга; 12 – палец; 13 — втулка; 14 – шарнир; 15 – подушка
На рис. 7.9 изображена зависимая рессорная подвеска легкового автомобиля ГАЗ. Полуэллиптическая рессора 8, листы которой стянуты центровым болтом 10 и зафиксированы хомутами 2, закреплена с нижней части ведущего моста 6 стремянками 7. Между длинными листами рессоры проложены полиэтиленовые прокладки, уменьшающие межлистовое трение. Передний конец рессоры закреплен в кронштейне 1 в резиновых втулках 13 пальцем 12.Задний конец рессоры с помощью пальца 12 и втулок 13 соединен с серьгой 11, которая в свою очередь втулками и пальцем соединена с рамой автомобиля. Для предохранения рессоры от разрушения служат ограничители сжатия 3 и 5. Амортизатор 4 установлен с наклоном и с помощью шарнира 14 соединен с накладкой 9 в нижней части и подушки 15 с рамой автомобиля. В таких подвесках рессора выполняет одновременно функции упругого элемента и направляющего устройства.
На рис. 7.10 приведена конструкция передней (а) и задней (б) подвесок грузового автомобиля ГАЗ. Передняя подвеска (а) зависимая, рессорная, с амортизаторами. Полуэллиптическая листовая рессора 7 двумя стремянками 8 крепиться к раме кронштейнами 1 и 4 через резиновые опоры 2, 11, 12. Резиновые опоры закрыты крышками 6, что облегчает снятие рессор с автомобиля. Все листы рессоры стянуты центровым болтом. Два коренных листа имеют торцы, отогнутые в разные стороны, что создает опорную поверхность. Передний конец такой рессоры неподвижен, т.к. упирается в торцовую пору 12; задний конец подвижен, т.к. зажат т между двух резиновых опор и перемещается за счет их эластичности. Максимальный прогиб рессоры вверх ограничен резиновым упором 9. Амортизатор 8 обеспечивает гашение колебаний передней части автомобиля, в том числе кабины, и передних колес.
Задняя подвеска (б) зависимая, рессорная, без амортизатора и состоит из основной рессоры 16 и подрессорника 15. Основная рессора и подрессорник крепятся одними и теми же стремянками 14 к балке моста в верхней части накладками 13 и в нижней части накладками 17. Передний и задний концы основной рессоры закреплены в резиновых опорах по аналогии с передней подвеской. Подрессорник при нагрузке автомобиля соприкасается с резиновыми опорами (сечение Б-Б), обеспечивая дополнительную жесткость задней подвески. Гашение колебаний задней части автомобиля происходит за счет сил межлистового трения основной рессоры и подрессорника. Применение опор рессоры с эластичными резиновыми втулками уменьшает удары, передаваемые от неровностей дороги на раму или кузов автомобиля, и положительно влияет на плавность хода автомобиля.
Рис. 7.10. Подвеска передних (а) и задних (б) колес грузового автомобиля ГАЗ: 1, 4 — кронштейны; 2,11, 12 – опоры; 3 – амортизатор; 5, 10 – чашки; 6 – крышка; 7, 16 –рессоры; 8, 14 – стремянки; 9 – ограничитель сжатия; 13, 17 – накладки; 14 – основная рессора; 15 – подрессорник
Варианты конструкции передних и задних опор рессорной подвески приведены на рис. 7.11. Передние опоры таких рессор неподвижны, а задние имеют возможность перемещаться в продольном направлении поворотом серьги (а), за счет деформации резиновых опор (б) и продольного смещения конца рессоры, скольжением заднего конца рессоры по опоре (в).
. Рис. 7.11. Типовые конструкции переднего и заднего креплений рессоры: а – на металлических пальцах; б – на резиновых втулках; в – с накладным ушком передней опоры и скользящей задней опорой
На автобусах широко распространены пневматические подвески. На рис. 7.12 приведена конструкция задней подвески пневматического типа. Такая зависимая подвеска выполнена из четырех резино-кордовых баллонов. Продольные усилия и реактивные моменты передаются через штанги 2 и 9. Упругим элементом подвески являются сдвоенные круглые баллоны 7, снабженные дополнительными резервуарами 3 со сжатым воздухом. Баллоны закреплены между кузовом и кронштейнами 8. Подвеска имеет регулятор положения кузова 1, который связан через тяги и рычаги с кронштейном 8. регулятор обеспечивает постоянство расположения кузова по высоте при различной нагрузке автомобиля. С каждой из сторон этой подвески находятся по два амортизатора, обеспечивающие гашение колебаний кузова.
Рис. 7.12. Пневматическая подвеска автобуса: 1 – регулятор положения кузова; 2, 9 продольные штанги; 3 – резервуар воздуха; 4 – амортизаторы; 5, 6 – буферы; 7 – баллоны; 8 — кронштейн
Амортизаторы
Амортизаторами
называют устройства, обеспечивающие гашение колебаний за счет превращения механической энергии в тепловую и рассеивание ее в окружающую среду.
В настоящее время преобладающее применение на автомобилях получили гидравлические амортизаторы телескопического типа (рис.7.14). Гидравлические амортизаторы гасят колебания кузова и колес за счет создаваемого ими повышенного сопротивления перетеканию жидкости из одной полости в другую через калиброванные отверстия и клапаны. Амортизаторы обеспечивают постоянный контакт колес с дорогой, предотвращая их отрыв опорной поверхности при движении по неровностям. Это свойство одновременно направлено на повышение безопасности движения автомобиля.
К амортизаторам предъявляются следующие требования:
• малые затухания при движении автомобиля по небольшим неровностям;
• рост затухания с увеличением скорости движения автомобиля;
• минимальная нагрузка от амортизатора на кузов;
• стабильная работа при движении в различных дорожных условиях и при разной температуре воздуха.
Типы гидравлических телескопических амортизаторов приведены на рис. 7.13.
|
Преимущества и недостатки Мак-Ферсона
Обратим внимание на плюсы данного типа:
- простая многорычажная конструкция автомобиля, основа – это стабилизатор,
- может быть увеличен моторный отсек в авто,
- легко обслуживать, особенно стабилизатор и многорычажную конструкцию.
Теперь обратим внимание на минусы:
- угол развала, когда в дело включается рычаг, у многорычажного узла не самый лучший,
- если перегрузить машину, то стабилизатор страдает, так как многорычажное устройство не срабатывает,
- также понижается линия капота, когда стабилизатор достигает максимальной точки в многорычажном устройстве.
Подвеска с двойным поперечным рычагом
Обратим внимание на подвеску, которая выполняется на поперечном рычаге, расположенном по два с каждой стороны.
Это менее распространенная форма, которая имеет преимущество в том, что много у нее возможностей в компоновке, также возможно получить оптимальный развал колес при движении, к тому же низко опускается капот. Что же касается недостатков, то это более сложный ремонт, а также большая масса устройства.
Выделим основных три группы. Во-первых, наличие рычагов, во-вторых, наличие пружин и стабилизаторов, а также, в-третьих, амортизаторов. Последние две составляющие – это краегульный камень качественной машины. Именно они способствуют отличному передвижению легковушки, определяют плавный ход, легкость в управлении.
Подведем итоги
Как мы увидели, подвеска – это довольно капризное устройство в машине. Есть много разных типов этого компонента, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Мы рассмотрели два основных типа. Это узел Мак-Ферсон и двойная рычажная форма. Помимо передней подвески существует и задняя, которую мы в этой статье не рассматривали. Сравнивая Мак-Ферсон и двойное рычажное устройство, можно сделать вывод, что по деньгам лучше иметь первый тип, что же касается качества, то подойдет второй.
