Подвеска автомобиля. виды и типы подвесок автомобиля

Острая необходимость

Автомобильная подвеска начала снабжаться рычагами достаточно давно. Первая идея ввести подобный механизм появилась еще в 50-е годы прошлого века, когда рессорные системы начали постепенно уходить прошлое, и на их место стали устанавливать более совершенные элементы. Такие механизмы оказались более плавными, поэтому речь пошла о большем комфорте перемещения и меньшей жесткости, которая до этого доставляла автолюбителям немало неприятных ощущений.

Рычаг встраивается в системы автомобиля, которые имеют торсионный или независимый тип. Дело в том, что такая подвеска имеет большое количество составных частей. Чтобы механизм работал синхронно и слаженно, необходимо, чтобы детали не подвергались какому-либо люфту и колебаниям. По этой причине инженерам понадобилось внедрение таких укреплений, которые бы удерживали элементы на одной точке и позволяли им отклоняться от заданного расположения лишь при значительных нагрузках, при условии того, что потом механизм тотчас же примет свое исходное положение.

Рычаг на автомобиле — это одно из таких изобретений. Его задача — постоянно удерживать колесо в одном положении, не позволяя ему смещаться ни в продольном, ни в поперечном направлении. Почему именно колесу уделяется столь много внимания? По какой причине большинство силовых конструкций прикрепляются именно к ступице?

При любом механическом воздействии колесо будет неизбежно кренить в одну из сторон. Если бы не рычаг, то крен был бы настолько сильным, что деформация не заставила бы себя долго ждать. А при его наличии у автомобиля таких проблем не возникает, и ресурс его ходовой части все же остается достаточно высоким.

История

Трубка de Dion была названа в честь графа Жюля-Альбера де Диона , основателя французского производителя автомобилей De Dion-Bouton . Однако трубка была изобретена примерно в 1894 году соучредителем Шарлем Трепарду для использования на паровых трехколесных велосипедах компании.

Преимущества и недостатки

Преимущества:

1. Уменьшенная неподрессоренная масса по сравнению с приводом Hotchkiss ( ведущая ось ), поскольку дифференциал и полуоси соединены с шасси.
2. В отличие от наиболее полностью независимой подвески, здесь нет изменений развала осей при нагрузке и разгрузке (или отскоке) оси. Установка развала обоих колес на 0 ° помогает добиться хорошего сцепления с широкими шинами, а также имеет тенденцию к уменьшению скачков колес при работе с большой мощностью по сравнению с независимой подвеской.
3. Упрощен выбор амортизаторов и пружин.
4. Два колеса могут быть выровнены по отдельности, что обеспечивает независимое выравнивание развала колес (по вертикали) и колеи (по горизонтали).

Недостатки:

Для каждого колеса требуется пара ШРУСов или универсальных шарниров, что увеличивает сложность, стоимость и вес.
Если используются винтовые пружины, то требуется поперечное звено (обычно тяга Панара или рычаг Ватта ), плюс дополнительные тяги крутящего момента с каждой стороны (пятирычажная подвеска) или комбинация нижних продольных рычагов и верхнего поперечного рычага. Никакие из этих дополнительных звеньев не требуются, если используются листовые рессоры, но ходовая часть может быть нарушена из-за того, что листам приходится выполнять двойную функцию как фиксирующие звенья, так и пружины. Тормозные звенья не требуются, если в установке используются внутренние тормоза, как в Pegaso 1502, Rover P6 , всех автомобилях Iso и Alfa Romeo типа 116 (и производных), поскольку колеса не передают крутящий момент на подвеску.

Сочувствующие изменения развала противоположных колес наблюдаются при сжатии подвески одного колеса, так же, как в приводе Hotchkiss или ведущей оси

Это не важно для работы на улучшенных поверхностях, но более важно для неровной дороги или бездорожья

Принцип работы. Положительные и негативные стороны

Принцип работы многорычажной подвески не отличается от двухрычажной. Поперечные рычаги обеспечивают возможность смещения колеса вверх-вниз относительно кузова, а вероятность продольного его перемещения исключается продольным рычагом. Пружина, амортизатор гасят все усилия, которые получает колесо от дорожного полотна и исключают их передачу на кузов. Стабилизатор, как уже отмечено, предотвращает крены и раскачивание кузова. В целом, ничего нового.

Многорычажная подвеска обладает рядом преимуществ перед другими видами независимой подвески. К ее положительным качествам относятся:

• Обеспечение плавности хода авто и бесшумности работы самой подвески. Достигается это благодаря большому количеству используемых резинотехнических элементов в соединениях, которые также гасят вибрации;
• Сохранение угла развала колес оси при работе подвески. В стойках МакФерсона развал при смещении колеса относительно кузова нарушается, что приводит к ухудшению управляемости и повышенному износу шин. Многорычажная подвеска удерживает колесо под заданным углом независимо от его положения к кузову;
• Исключение вероятности продольного смещения колеса. В двухрычажной подвеске при определенных условиях (торможении во время вхождения в поворот) колесо, идущее по наружному радиусу, из-за работы рычагов на изгиб отклонялось относительно кузова, что могло стать причиной заноса. У многорычажки же, благодаря расположению поперечных рычагов под углом в сочетании с наличием продольного рычага, указанный негативный фактор полностью исключен.

Основным же недостатком этого типа подвески является дороговизна — как ее самой, так и обслуживающих работ. Как и в любой подвеске, «слабым звеном» в ней являются резинотехнические элементы, которые изнашиваются и требуют замены сравнительно часто. А сейчас многие автопроизводители внедряют модульное обслуживание, подразумевающее замену узла в сборе, а не только определенных его частей.

В случае с подвеской, эта тенденция приводит к тому, что для восстановления нормальной работы подвески менять придется рычаги, поскольку они считаются неразборными. Хотя это не совсем так и при желании можно найти все требуемые резинотехнические элементы но только сторонних производителей.

Использование в серийных автомобилях

де Дион, используемый в Ford Ranger EV 1998 года . Серая полоса — это трубка Де Дион, а черные стержни над ней — рычажный механизм Ватта, используемый для бокового расположения трубки.

Старые автомобили

Alfa Romeo , вероятно, самый известный приверженец этой технологии, использующий ее на Alfa Romeo Alfetta, GT, GTV, GTV6 , Giulietta , Alfa 6 , 90 , 75 / Milano , SZ / RZ . Другие серийные автомобили, использующие эту подвеску, включают Lancia Aurelia (четвертая серия и далее) и Flaminia , Prince Gloria первого и второго поколения , оригинальные Mazda Cosmo , Volvo 300-й серии , Rover P6 , минивэны Chrysler (полноприводные версии с 1991 по 2004 год). , DAF 46 , DAF 66 , все автомобили Iso ( Iso Rivolta IR 300 , Iso Grifo , Iso Fidia , Iso Lele ) и ранние модели Bizzarrini 5300 GT Stradas , некоторые из крупнейших Opels, такие как Opel Diplomat «B» 1969 года, все Aston Martins с 1967 по 1989 год, Ferrari 375 и 250TR , первого поколения Maserati Quattroporte , Bugatti Type 251 , Mercedes-Benz W125 и W154 , а также Auto Union Type D .

Последние автомобили

В Smart Fortwo и Smart Roadster микро-компактные автомобили , производимые Daimler AG, Mitsubishi я кэй автомобиль производства на Mitsubishi Motors и Caterham 7 (в разработке Lotus Seven после Лотус продал права на дизайн в Caterham Cars ), единственные автомобили в настоящее время в производстве, в котором используется это устройство, а также в продуктах некоторых компаний, производящих комплекты автомобилей . Последним автомобилем, использующим эту подвеску в сочетании с листовыми рессорами, стал Ford Ranger EV . В американском фургоне MV-1 производства VPG, выпускавшемся с 2010 по 2016 год, также использовалась задняя подвеска с листовыми рессорами. Сообщается, что полноприводные варианты субкомпактных внедорожников Honda Fit и Honda HR-V используют подвеску в стиле De Dion; однако на самом деле эти автомобили имеют заднюю подвеску с поворотной балкой , при этом элемент поперечной балки расположен еще дальше вперед (и, таким образом, даже больше похож на продольный рычаг и меньше похож на ось балки de Dion), чем варианты 2WD.

Подвески грузовых автомобилей

Одна из первых и наиболее распространенных конструкций зависимой подвески – с продольными или поперечными рессорами и гидравлическими амортизаторами. Ее до сих пор применяют на грузовиках, коммерческих автомобилях и на некоторых моделях внедорожников. Это наиболее простой вариант решения задней подвески: мост «подвешивается» на продольных рессорах, закрепленных в кронштейнах кузова. Кроме этого, к балке заднего моста крепятся амортизаторы. В такой конструкции рессоры выполняют также функции направляющих элементов, то есть связывают колесо с кузовом и определяют его кинематику.

Плюс зависимой задней подвески подобного типа – очевидная простота конструкции, правда, это имеет какое-либо серьезное значение только для производителя. На практике же рядового автомобилиста ожидают только минусы: недостаточная эффективность работы рессор, как направляющих элементов. При достижении высоких скоростей относительно «мягкие» рессоры оказываются не в состоянии придавать заднему мосту необходимое положение в пространстве, отчего сильно ухудшается сцепление шин с дорогой, и, как следствие, проявляется неудовлетворительная управляемость машины на высоких скоростях.

• Полунезависимая подвеска – как она устроена?
• 1. Принцип работы полунезависимой подвески
• 2. Плюсы и минусы полунезависимой подвески

В современном транспортном средстве насчитывается множество узлов и механизмов, от исправности которых, напрямую зависит функциональное состояние и рабочие возможности любого автомобиля. Одним из важнейших из них является подвеска, выполняющая много различных функций. Так, именно этот элемент влияет на плавность хода машины, ее устойчивость и управляемость.

Кроме того, благодаря подвеске, кузов и колеса транспортного средства связываются воедино. Конструкция данного узла, предусматривает наличие трех основных составляющих: гасящего, упругого и направляющего элементов. Как правило, роль первого выполняют амортизаторы; упругие детали, представленные в виде рессор, пружин, резины, торсиона и пневматика. Они играют роль буфера между кузовом и подвеской, сглаживая все неровности и толчки, встречающиеся при передвижении автомобиля по ухабам. Направляющее устройство – это, зачастую, рычаги подвески, которые не только соединяют кузов автомобиля с колесами, но и определяют кинематику, то есть траекторию перемещения колеса, а значит и управляемость машины на дороге.

Принимая во внимание вид направляющего элемента, специалисты выделяют два основных типа подвесок – зависимые и независимые конструкции. В первом варианте колеса, расположенные на одной оси, и жестко соединены между собой посредством балки или моста, а во втором – способны двигаться отдельно друг от друга

Однако, названные виды, не единственные возможные конструкции описанного узла. С развитием технологий, широкое распространение получили промежуточные их варианты, такие как, например, полузависимая и полунезависимая подвески

В первом варианте колеса, расположенные на одной оси, и жестко соединены между собой посредством балки или моста, а во втором – способны двигаться отдельно друг от друга. Однако, названные виды, не единственные возможные конструкции описанного узла. С развитием технологий, широкое распространение получили промежуточные их варианты, такие как, например, полузависимая и полунезависимая подвески.

Принцип работы полунезависимой подвески

Как мы только что заметили, полунезависимая подвеска состоит из двух продольных рычагов, которые соединяются между собой с помощью поперечной балки, то есть вся конструкция имеет вид буквы «П». Продольные рычаги располагаются с обеих сторон автомобиля (по одному с каждой) и одним концом крепятся к кузову (или раме транспортного средства), а вторым к ступице колеса. Поскольку балка способна хорошо сопротивляться изгибу и легко скручиваться, то и принцип работы всей конструкции, основывается на форме упругого элемента. Благодаря этому, колеса получили возможность движения в вертикальной плоскости, вне зависимости друг от друга.

Различные типы подвесок

Укрупнённо подвески подразделяются на зависимые, независимые и полузависимые. В последних связь между колёсами оси имеется, но она обладает заданной упругостью, в отличие от жёсткой связи в зависимых конструкциях или отсутствия таковой при независимой организации. Наличие стабилизаторов поперечной устойчивости хотя и обеспечивает данную связь, но тип подвески не изменяет.

Простейшие зависимые подвески

Зависимый тип подвески подразумевает наличие жёсткой связи между колёсами одной оси. Обычно это металлическая балка или кожух ведущего моста. Упругие и демпфирующие элементы могут быть разного типа, на принципиальную схему подвески это не влияет, только не конструктив направляющего аппарата. Например, использование рессор в силу их достаточной поперечной жёсткости позволяет отказаться от дополнительных рычагов или тяг. Иногда дополняется стабилизатором поперечной устойчивости в виде скручивающегося стержня из пружинной стали.

На легковых автомобилях зависимая подвеска с неразрезным мостом или балкой практически не используется, поскольку обладает значительными неподрессоренными массами, что снижает общий комфорт. Управляемость также трудно обеспечивать из-за влияния хода одного из колёс оси на положение второго относительно дороги. При этом такая подвеска обладает высокой прочностью, проста и надёжна. Применяется на внедорожниках и грузовых автомобилях.

Часто на бюджетные автомобили устанавливается полунезависимая схема, когда балка имеется, но она обладает упругой эластичностью. Такой тип совмещает простоту с приемлемой управляемостью.

Независимые

Независимые схемы отличаются широкими возможностями для совмещения взаимоисключающих требований. Здесь каждое колесо обладает запрограммированной свободой перемещения и не влияет на прочие. Конструкция в целом более сложная, но обеспечивает наилучшие условия для работы колёс во всех условиях, от шоссейных видов автоспорта до внедорожной езды.

У каждого колеса имеется свой направляющий аппарат, упругие и демпфирующие узлы. Возможно независимо организовывать траектории перемещения ступичных узлов в любых положениях. Достигается максимальный комфорт при сохранении управляемости. Некоторые неудобства доставляет изменяющийся при работе подвески клиренс автомобиля.

Параллелограммного типа

Направляющий аппарат такой подвески представляет собой два А-образных рычага, верхний и нижний, между которыми на шаровых шарнирах размещается кулак со ступицей. Схематично это представляет собой параллелограмм, благодаря чему плоскость вращения колеса при рабочих ходах не изменяет своего угла относительно дороги, что даёт надёжную сохранность пятна контакта.

Двухрычажная подвеска достаточно проста, но при этом гарантирует управляемость, отсюда её применение даже в самых продвинутых дисциплинах автоспорта. Однако сложности компоновки сильно ограничивают её использование в гражданских легковых автомобилях, где гораздо чаще закладываются иные конструкции.

Многорычажные

Выполнить направляющий аппарат достаточно компактным и вместе с тем точно работающим позволяет многорычажная схема. Её особенность заключается в обеспечении сложной траектории движения колеса, которую нельзя получить двумя рычагами. Такая подвеска сможет максимально сохранить контакт с дорогой при продольных и поперечных кренах кузова, в любой точке рабочего хода от нижнего положения к верхнему. Реализуется и подруливающий эффект, важный для стабилизации машины в поворотах. При этом рычаги компактны и хорошо компонуются в ограниченном пространстве колёсных арок.

МакФерсон

Одна из самых популярных подвесок свечного типа. Состоит из телескопической амортизационной стойки с надетой на неё пружиной. Сверху имеется поворотная опора с подшипником, снизу треугольный рычаг с шаровой опорой и сайлентблоками. Наиболее простая и компактная конструкция с неплохими характеристиками, что вызвало самое широкое её применение на подавляющем числе легковых автомобилей массового производства.

Специальные спортивные

Применение в автоспорте, а также на мощных скоростных автомобилях, накладывает на подвески особые требования. Заключаются они в выделении из общего набора функций наиболее важных для управляемости. Отсюда решения в виде регулируемых амортизаторов и упругих элементов, размещение их в кузове для предельного снижения неподрессоренных масс, исключение податливых сайлентблоков с заменой их на жёсткие шаровые шарниры. Хода подвесок могут быть экстремально большими или минимальными, в зависимости от вида спорта. Нечто подобное используется и в спорткарах.

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.

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.

Рекомендуем: Устройство и принцип работы инжектора

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.

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.

Обслуживание подвески автомобиля

На вопрос «как часто нужно лезть под автомобиль и обслуживать подвеску?» точного ответа дать никто не может. Всё зависит от уровня и качества эксплуатации автомобиля. При должном характере езды, и бережном отношении к автомобилю особой надобности в этом нет. Однако, как это часто бывает, в процессе езды по нашим дорогом не ровен час появится характерный звук, или наличие «проседаний» автомобиля в одну из сторон. В таком случае, необходимо как можно раньше обратиться за услугами профессиональной мастерской, или самому убедиться в наличии или отсутствии проблемы.

Как определить, что стойки стабилизатора пора менять

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.