Подвеска автомобиля: устройство, требования и функции

ПОДВЕСКА. Подвеской автомобиля называется совокупность устройств, обеспечивающих упругую связь между кузовом (или рамой) и мостами или колёсами автомобиля, уменьшение динамических нагрузок на кузов и колёса, затухание их колебаний, а также регулирование положения кузова автомобиля во время движения. На подвеску автомобиля возложена тройная задача: везти мягко, везти точно, везти безопасно. Иными словами, подвеска должна одновременно обеспечивать приемлемый комфорт, хорошую управляемость и активную безопасность. Подвеска, являясь промежуточным звеном между кузовом автомобиля и дорогой, должна быть лёгкой и наряду с высокой комфортабельностью обеспечивать максимальную безопасность движения. Для этого необходимы точная кинематика колёс, высокая информативность управления (не только рулевого), а также изоляция кузова от дорожных шумов и жесткого качения радиальных шин (особенно с низким профилем). vkcom/cars.best Кроме того, надо учитывать, что подвеска передаёт на кузов силы, возникающие в контакте колеса с дорогой, поэтому она должна быть прочной и долговечной. Применяемые шарниры должны легко поворачиваться, быть мало податливыми и вместе с тем обеспечивать шумоизоляцию кузова. Рычаги должны передавать силы практически во всех направлениях, а также тяговые и тормозные моменты, и быть при этом не слишком тяжелыми. Упругие элементы при эффективном использовании материалов должны быть простыми и компактными, и допускать достаточный ход подвески. Требования к подвеске: - упругая характеристика подвески должна обеспечивать высокую плавность хода и отсутствие ударов в ограничители хода, противодействовать кренам при повороте, «клевкам» при торможении и разгоне автомобиля - кинематическая схема должна создать условия для возможного малого изменения колеи и углов установки колёс, соответствие кинематики колес кинематике рулевого привода, исключающее колебания управляемых колес, вокруг оси поворота - оптимальная величина затухания колебаний кузова и колес - надежная передача от колес кузову или раме продольных и поперечных усилий и моментов; - малая масса элементов подвески и особенно неподрессоренных частей - достаточная прочность и долговечность деталей подвески и особенно упругих элементов, относящихся к числу наиболее нагруженных частей подвески Типов подвесок существует огромное множество, они классифицируются по типу направляющего аппарата (зависимые и независимые) и по типу упругих элементов (пружинные, торсионные, рессорные, пневматические и т.д.) Каждая подвеска имеет свои недостатки и преимущества. Зависимая проще, дешевле, имеет постоянную колею, но в тоже время балка не является подрессоренной, поэтому назвать лёгкой эту подвеску нельзя. Кроме этого, при противоположных ходах левого и правого колёс одной оси, наблюдается значительный их наклон, следствием чего являются автоколебания колёс (т.н. эффект шимми). Независимые имеют гораздо больше преимуществ, поэтому и распространены сейчас больше. Они различаются по расположению плоскости качания колёс: продольная, поперечная, диагональная на косых рычагах. И по количеству рычагов: однорычажные, двухрычажные, многорычажные, свечные. В отдельный класс ещё необходимо выделить т.н. полузависимую подвеску. Более правильное её название: подвеска с закручивающейся балкой. Как правило, это задняя подвеска недорогих переднеприводных автомобилей. В передней подвеске легковых автомобилей чаще всего применяется два типа подвески: Мак-Ферсон и двухрычажная. ✔ Подвеска Мак-Ферсон Она имеет целый ряд преимуществ над другими схемами, важнейшие из которых – компактность, легкость и простота конструкции, а стало быть, низкая стоимость самой подвески в изготовлении (что немаловажно для производителя) и ремонте (что уже небезразлично владельцу автомобиля). Судите сами: на каждое колесо приходится всего по одному рычагу. А это – минимум сайлент-блоков и шаровых опор, то есть, минимум веса и максимум надежности. Нет необходимости в погоне за снижением неподрессоренных масс использовать алюминий и прибегать к другим ухищрениям. Через сайлент-блоки поперечный рычаг крепится к подрамнику (поперечной балке), через шаровую опору он соединен с поворотным кулаком колеса. Роль верхнего рычага выполняет сам кузов автомобиля, к которому крепится амортизационная стойка (амортизатор плюс пружина). вк.com/cars.best Для переднеприводных автомобилей особо малого и малого классов такая конструкция еще долго будет оставаться актуальной, хотя бы даже из-за ее компактности, но при конструировании моделей более высоких классов от схемы McPherson постепенно отказываются. Основная причина – в неидеальной кинематике, которую задает колесу подвеска. Кроме того, это ограниченный комфорт при движении. Ведь все удары, приходящиеся на колесо, в той или иной степени передаются через верхнюю опору амортизатора и на кузов, снижая ездовой комфорт. Но хуже то обстоятельство, что при сильных ударах и сам амортизатор, и кузов оказываются уязвимыми, что потенциально грозит их преждевременным износом или даже разрушением. ✔ Подвеска на двойных поперечных рычагах Эта конструкция состоит из двух поперечных рычагов, имеющих поворотные опоры на раме, поперечине или кузове. Наружные концы рычагов соединяются посредством шаровых шарниров с поворотной цапфой или кулаком. Чем больше расстояние между поперечными рычагами, тем меньше силы, действующие в рычагах и их опорах, т. е. тем меньше податливость всех деталей и точнее кинематика подвески. Она обеспечивает эластичное восприятие жесткого качения радиальных шин верхними рычагами. Главное преимущество подвески на двойных поперечных рычагах – её кинематические свойства: взаимным положением рычагов можно определить высоту, как центра поперечного крена, так и центра продольного крена. Кроме того, за счёт разной длины верхнего и нижнего рычагов можно влиять на угловые перемещения колёс при ходах отбоя и сжатия, т. е. на изменение развала и, независимо от этого, на изменение колеи. При более коротких верхних рычагах колёса при ходе сжатия наклоняются в сторону отрицательного развала, а при ходе отбоя – в сторону положительного. За счёт этого можно противодействовать изменению развала, обусловленному боковым креном кузова. Также, изменив угол плоскости качания верхнего рычага относительно нижнего, можно добиться антиклевковкового эффекта. ✔ Многорычажная подвеска Эта конструкция может использоваться как в передней, так и в задней подвеске. Чтобы достичь оптимальной кинематики колес, и тем самым добиться лучшей устойчивости и управляемости, конструкторы используют четыре – пять рычагов. Зачем столько много? Два удерживают колесо, остальные задают необходимую кинематику. И теперь совсем не обязательно совмещать амортизатор и пружину в амортизационную стойку – некоторые конструкции подразумевают упор пружины о нижний рычаг. Правда, в этом случае разместить ШРУС крайне затруднительно, поэтому такие схемы применяются на автомобилях классической компоновки, то есть, с приводом на задние колеса. vk.com/cars.best▼ Можно подумать, что чем больше рычагов, тем лучше. В каком-то смысле это так. Но при этом конструкция становится сложнее, дороже и тяжелее. В принципе, то же можно сказать и о многорычажных подвесках задних колес, благодаря которым и достигаются «изящная» управляемость и «воздушный» комфорт, но достигаются они ценой увеличения размеров, массы и конструктивной сложности. Однако для автомобилей с классической компоновкой это необходимость, потому что в данном случае задние колеса являются ведущими. По этой же причине и на полноприводных легковых машинах сзади, как правило, используется независимая многорычажная подвеска. ✔Другие типы подвесок Работа на изгиб положена в принцип действия торсионов – металлических стержней круглого или прямоугольного сечения, которые могут выполнять роль стабилизаторов поперечной устойчивости, но в ряде случаев являются упругими элементами подвески. Использование торсионов позволяет отказаться от использования витых пружин, что приводит к уменьшению размеров подвески – она получается достаточно компактной. При этом с точки зрения надежности торсионная подвеска ничуть не хуже пружинной. Тем не менее, в качестве упругих элементов в большинстве случаев выступают именно пружины, которые могут быть совмещены с амортизаторами в единую стойку, а могут устанавливаться отдельно – в распор между опорными чашками подвески. Наконец, не ушли окончательно в прошлое и листовые рессоры, которые сегодня применяются, в основном, на коммерческих автомобилях, в том числе и созданных на базе легковых моделей. Рассказывая о различных конструкциях подвесок, нельзя не упомянуть о гидропневматической подвеске. Ее плюсы – высокая плавность хода, а также возможность изменения дорожного просвета. Система состоит из рабочих сфер, выполняющих роль упругих элементов и энергоаккумуляторов, а также единого насоса. Рулевое управление и тормоза «питаются» той же рабочей жидкостью и включены в единую систему. Каждая сфера разделена надвое прочной эластичной мембраной: в одной ее части газ, в другой – рабочая жидкость (высокотекучее минеральное масло). “Жесткость” сферы зависит от количества масла в ней: жидкость давит на мембрану, таким образом, изменяется давление во втором, «газовом» отсеке сферы. Регулируя подачу масла в сферы при помощи насоса и системы клапанов, можно изменять дорожный просвет автомобиля. Здесь рассмотрены далеко не все возможные типы подвесок. А все потому, что существующих конструкций (особенно для задней подвески) много, а вариантов исполнения еще больше. Выбор в пользу того или иного типа подвески зависит от того, какие задачи ставят перед собой разработчики автомобиля. Если во главу угла поставлены минимальные затраты и компактность, тогда почти наверняка можно сказать, что спереди будет стоять McPherson, а сзади – балка с соединенными продольными рычагами. Необходимо достигнуть высокого комфорта или отточенной управляемости, при том что вес и габариты значения не имеют? Определенно, конструкторы будут использовать независимые "многорычажки» спереди и сзади. Ведь любой выбор должен иметь свою логику. #AutoBrain@cars.best По вопросам подбора и заказа деталей подвески на ваш автомобиль, обращайтесь к менеджерам: Артем - http://vk.com/artem8710 Костя - http://vk.com/kostya.solo info@autonorma.in.ua