Статья об автомобильной подвеске - история, типы подвесок, классификация и назначение, особенности функционирования. В конце статьи - интересное видео по теме и фото.

Содержание статьи:

Автомобильная подвеска выполнена в виде конструкции из отдельных элементов, которые в своей совокупности связывают основание кузова и мосты автомашины. Причем, это соединение должно быть упругим, чтобы была амортизация в процессе следования машины.

Назначение подвески

Подвеска служит для погашения колебаний в определенной степени и для смягчения ударов и прочих кинетических воздействий, негативно влияющих на содержимое автомобиля, грузы, а также на конструкцию самой машины, особенно при передвижении по некачественной дорожной поверхности.

Другая роль подвески – осуществление регулярного соприкосновения колес с дорожным покрытием, а также передача на дорожную поверхность силы тяги двигателя и силы торможения, чтобы колеса при этом не нарушали нужного положения.

В исправном состоянии подвеска работает правильно, в результате чего водителю управлять машиной безопасно и комфортно. Несмотря на внешнюю простоту конструкции, подвеска принадлежит к одним из самых важных устройств в современной машине. Ее история уходит корнями в далекое прошлое, и с момента ее изобретения подвеска прошла через многие инженерные решения.

Немного истории о подвеске автомобиля

Еще до автомобильной эпохи были попытки смягчить передвижение карет, у которых изначально оси колес неподвижно прикреплялись к основанию. При такой конструкции малейшая неровность дороги мгновенно передавалась корпусу кареты, что тут же ощущали сидящие внутри пассажиры. Первое время эта проблема решалась при помощи мягких подушек, которые устанавливались на сидения. Но эта мера была малоэффективна.

Впервые для карет были применены так называемые эллиптические рессоры, которые представляли собой гибкое соединение между колесами и днищем кареты. Намного позднее этот принцип использовали и для автомобилей. Но при этом сама рессора изменилась - из эллиптической она превратилась в полуэллиптическую, и это позволяло устанавливать ее поперечно.

Однако машина с такой примитивной подвеской управлялась с трудом даже на самых низких скоростях. По этой причине впоследствии подвески стали монтировать в продольном положении на каждое колесо в отдельности.

Дальнейшее развитие автомобильной промышленности позволило эволюционировать и подвеске. На сегодняшний день эти устройства имеют десятки разновидностей.

Функции подвески и технические данные

Каждая разновидность подвесок обладает индивидуальными признаками, охватывающими комплекс рабочих свойств, от которых непосредственно зависит управляемость машины, а также безопасность и удобство находящихся в ней людей.

Однако несмотря на то, что все типы подвесок автомобиля разные, они выпускаются для одних и тех же целей:

• Погашение вибрации и ударов со стороны неровного дорожного покрытия в целях минимализации нагрузок на корпус кузова, а также для улучшения комфорта водителя и пассажиров.
• Стабилизация положения машины в процессе следования путем регулярного соприкосновения резины с дорогой, а также уменьшение возможных кренов корпуса кузова.
• Сохранения необходимой геометрии положения и перемещения всех колес для обеспечения точности маневрирования.

Разновидности подвесок по упругости

В отношении упругости подвески можно разделить на три категории:

• жесткая;
• мягкая;
• винтовая.

Жесткая подвеска, как правило, используется на спортивных автомобилях, потому что она больше всего годится именно для быстрой езды, где необходимо оперативное и четкое реагирование на водительское маневрирование. Эта подвеска придает машине максимальную устойчивость и минимальный дорожный просвет. Кроме того, благодаря именно ей усиливается сопротивление крену и кузовному раскачиванию.

Мягкая подвеска устанавливается в основной массе легковых машин. Ее достоинство в том, что она достаточно качественно сглаживает дорожные неровности, но с другой стороны машина с такой конструкцией подвесок более склонна к заваливаниям, и при этом хуже управляется.

Винтовая подвеска нужна в тех случаях, когда возникает необходимость в изменяемой жесткости. Она сделана в виде стоек-амортизаторов, на которых сила тяги пружинного механизма регулируется.

Ход подвески

Ходом подвески принято считать промежуток от нижнего положения колеса в свободном состоянии до верхнего критического положения при максимальном сжатии подвески. От этого параметра во многом зависит так называемая «внедорожность» машины.

То есть, чем больше ход, тем большую по размеру неровность способна пройти машина без ударов по ограничителю, а также без провиса ведущего моста.

Каждая подвеска содержит следующие компоненты:

1. Упругое устройство. Берет на себя нагрузки, предоставляемые дорожными препятствиями. Может состоять из пружины, пневмоэлементов и проч.
2. Демпфирующее устройство. Необходимо для погашения вибрации кузова в процессе преодолении дорожных неровностей. В качестве этого устройства применяются все разновидности амортизационных приспособлений.
3. Направляющее устройство. Контролирует необходимое смещение колеса относительно корпуса кузова. Выполняется в виде поперечных тяг, рычагов и рессор.
4. Стабилизатор поперечной устойчивости. Гасит наклоны кузова в поперечном направлении.
5. Резино-металлические шарниры. Служат для упругого соединения частей механизма с машиной. Дополнительно они в небольшой степени выполняют роль амортизаторов – частично гасят толчки и колебания.
6. Ограничители хода подвески. Фиксируют ход устройства в критической нижней и в критической верхней точках.

Классификация подвесок

Подвески можно разделить на две категории – зависимые и независимые. Такое подразделение продиктовано кинематикой направляющего устройства подвески.

При такой конструкции колеса автомобиля жестко связываются за счет балки или монолитного моста. Вертикальное расположение парных колес всегда одинаковое и изменению не подлежит. Устройство задней и передней зависимых подвесок аналогичное.

Разновидности: пружинная, рессорная, пневматическая. Монтаж пружинной и пневматической подвесок требует использования специальных тяг, чтобы зафиксировать мосты от возможного смещения во время монтажа.

Преимущества зависимой подвески:

• большая грузоподъемность;
• простота и надежность в применении.

Недостатки:

• затрудняет управление;
• слабая устойчивость на высокой скорости;
• недостаточный комфорт.

При установленной независимой подвески колеса машины способны менять вертикальное положение независимо друг от друга, продолжая при этом находиться в той же плоскости.

Преимущества независимой подвески автомобиля:

• высокая степень управляемости;
• надежная устойчивость машины;
• повышенный комфорт.

Недостатки:

• устройство довольно сложное и, соответственно, затратное в экономическом отношении;
• пониженная долговечность в эксплуатации.

Примечание: существует еще полузависимая подвеска или так называемая торсионная балка. Такое устройство - нечто среднее между независимой и зависимой подвесками. Колеса продолжают быть жестко соединенными между собой, но, тем не менее, способность небольшого смещения отдельно друг от друга у них все-таки есть. Такую возможность предоставляют упругие качества мостовидной балки, которая соединяет колеса. Данная конструкция зачастую используется для задних подвесок недорогих автомобилей.

Виды независимых подвесок

Подвеска МакФерсон (McPherson)

На фото подвеска McPherson

Данное устройство характерно для передней оси современных автомобилей. Шаровая опора соединяет ступицу с нижним рычагом. Иногда форма этого рычага позволяет использовать продольную реактивную тягу. Оснащенная пружинным механизмом амортизационная стойка закрепляется к ступичному блоку, а ее верхняя часть фиксируется в основании кузовного корпуса.

Поперечная тяга, которая соединяет оба рычага, крепится на днище машины и служит своеобразным противодействием наклону автомобиля. Колеса свободно поворачивают благодаря подшипнику стойки-амортизатора и шаровому креплению.

Конструкция задней подвески сделана таким же образом. Разница лишь в том, что задние колеса не могут поворачиваться. Вместо нижнего рычага установлены поперечные и продольные тяги, которые закрепляют ступицу.

Преимущества подвески МакФерсон:

• несложность изделия;
• занимает небольшое пространство;
• долговечность;
• доступная цена как в приобретении, так и в ремонте.

Недостатки подвески McPherson:

• легкость управления на среднем уровне.

Двухрычажная передняя подвеска

Эта разработка считается довольно результативной, но и весьма непростой по устройству. Для верхнего крепления ступицы служит второй поперечный рычаг. Для упругости подвески может применяться либо пружина, либо торсион. Задняя подвеска устроена точно так же. Такая сборка подвески придает машине максимальное удобство в управлении.

В этих устройствах упругость обеспечивают не пружины, а пневматические баллоны, наполненные сжатым воздухом. С подобной подвеской можно менять высоту кузова. Кроме того, с такой конструкцией ход автомобиля становится более плавным. Как правило, устанавливается на машинах класса люкс.

Гидравлическая подвеска

В данной конструкции амортизаторы соединены с мололитным замкнутым контуром, заполненным маслом для гидравлики. С такой подвеской можно регулировать степень упругости и дорожный просвет. А если в машине имеется электроника, предусматривающая функции адаптивной подвески, то она может сама адаптироваться в самых разных дорожных условиях.

Спортивные независимые подвески

Их еще называют койловерами или винтовыми подвесками. Выполнены в виде амортизационных стоек, у которых можно настраивать степень жесткости непосредственно на машине. Нижняя часть пружины имеет резьбовое соединение, и это позволяет менять ее вертикальное положение, а также настраивать размер дорожного просвета.

Подвески push-rod и pull-rod

Такая конструкция была разработана специально для гоночных автокаров, у которых открытые колеса. Базируется на двухрычажной схеме. Основное отличие от других разновидностей проявляется в том, что демпфирующие механизмы установлены в кузове. Устройство этих двух типов идентично, р азница лишь в размещении тех частей, которые подвергаются наибольшему напряжению.

Спортивная подвеска push-rod. Несущий нагрузку компонент, называемый толкателем, функционирует на сжатие.

Спортивная подвеска pull-rod. Та же часть, которая испытывает наибольшее напряжение, работает на растяжение. Такое решение делает центр тяжести более низким, за счет чего машина становится более устойчивой.

Однако несмотря на перечисленные небольшие различия, эффективность этих двух разновидностей подвесок находится примерно на одном уровне.

Видео о подвеске автомобиля:

В качестве упругих устройств в подвесках современных автомобилей используют металлические и неметаллические элементы. Наибольшее распространение получили металлические устройства: пружины, листовые рессоры и торсионы .

Пружина подвески автомобиля с переменной жесткостью

Наиболее широко (особенно в подвесках легковых автомобилей) применяются витые пружины , изготавливаемые из стального упругого стержня круглого сечения.
При сжатии пружины по вертикальной оси, ее витки сближаются и закручиваются. Если пружина имеет цилиндрическую форму, то при ее деформации расстояние между витками сохраняется постоянным и пружина имеет линейную характеристику. Это значит, что деформация цилиндрической пружины всегда прямо пропорциональна приложенному усилию, а пружина имеет постоянную жесткость. Если изготовить витую пружину из прутка переменного сечения или придать пружине определенную форму (в виде бочонка или кокона), то такой упругий элемент будет иметь переменную жесткость. При сжатии такой пружины вначале будут сближаться менее жесткие витки, а после их соприкосновения в работу вступят более жесткие. Пружины переменной жесткости широко применяются в подвесках современных легковых автомобилей.
К достоинствам пружин, применяемых в качестве упругих элементов подвесок, следует отнести их малую массу и возможность обеспечения высокой плавности хода автомобиля. В то же время пружина не может передавать усилия в поперечной плоскости и ее применение требует наличия в подвеске сложного направляющего устройства.

Задняя рессорная подвеска :
1 - проушина рессоры;
2 - резиновая втулка;
3 - кронштейн;
4 - втулка;
5 - болт;
6 - шайбы;
7 - палец;
8 - резиновые втулки;
9 - пружинная шайба;
10 - гайка;
11 - кронштейн;
12 - втулка резиновая;
13 - втулка;
14 - пластина серьги;
15 - болт;
16 - штанга стабилизатора;
17 - коренной лист;
18 - листы рессоры;
19 - резиновый буфер хода сжатия;
20 - стремянки;
21 - накладка;
22 - балка заднего моста;
23 - амортизатор;
24 - хомут;
25 - лонжерон рамы;
26 - кронштейн стабилизатора;
27 - серьга стабилизатора

Листовая рессора служила упругим элементом подвески еще на гужевых экипажах и первых автомобилях, но она продолжает применяться и в наши дни, правда в основном на грузовых автомобилях. Типичная листовая рессора состоит из набора скрепленных между собой листов различной длины, изготовленных из пружинной стали. Листовая рессора обычно имеет форму полуэллипса.

Способы крепления рессор :
а - с витыми ушками;
б - на резиновых подушках;
в - с накладным ушком и скользящей опорой

Листы, из которых состоит рессора, имеют различную длину и кривизну. Чем меньше длина листа, тем больше должна быть его кривизна, что необходимо для более плотного взаимного прилегания листов в собранной рессоре. При такой конструкции уменьшается нагрузка на самый длинный (коренной) лист рессоры. Листы рессоры скрепляют между собой центровым болтом и хомутами. С помощью коренного листа рессора прикрепляется шарнирно обоими концами к кузову или раме и может передавать усилия от колес автомобиля на раму или кузов. Форма концов коренного листа определяется способом крепления его к раме (кузову) и необходимостью обеспечения компенсации изменения длины листа. Один из концов рессоры должен иметь возможность поворачиваться, а другой поворачиваться и перемещаться.
При деформации рессоры ее листы изгибаются и изменяют свою длину. При этом происходит трение листов друг о друга, и поэтому они требуют смазки, а между листами рессор легковых автомобилей устанавливают специальные антифрикционные прокладки. В то же время наличие трения в рессоре позволяет гасить колебания кузова и в некоторых случаях дает возможность обойтись без применения в подвеске амортизаторов. Рессорная подвеска имеет простую конструкцию, но большую массу, что и определяет наибольшее ее распространение в подвесках грузовых автомобилей и некоторых легковых автомобилях повышенной проходимости. Для уменьшения массы рессорных подвесок и улучшения плавности хода иногда применяются малолистовые и однолистовые рессоры с листом переменного по длине сечения . Довольно редко в подвесках применяются рессоры, изготовленные из армированной пластмассы.

Торсионная подвеска . В задней подвеске автомобиля Peugeot 206 используются два торсиона, соединенные с продольными рычагами. В направляющем устройстве подвески применяются трубчатые рычаги, установленные под углом к продольной оси автомобиля

Торсион - металлический упругий элемент, работающий на скручивание. Обычно торсион представляет собой сплошной металлический стержень круглого сечения с утолщениями на концах, на которых нарезаны шлицы. Встречаются подвески, в которых торсионы изготовлены из набора пластин или стержней (автомобили ЗАЗ). Одним концом торсион крепится к кузову (раме), а другим к направляющему устройству. При перемещениях колес торсионы закручиваются, обеспечивая упругую связь между колесом и кузовом. В зависимости от конструкции подвески торсионы могут располагаться как вдоль продольной оси автомобиля (обычно под полом), так и поперек. Торсионные подвески получаются компактными и легкими и дают возможность регулировки подвески путем предварительного закручивания торсионов.
Неметалические упругие элементы подвесок делятся на резиновые, пневматические и гидропневматические .
Резиновые упругие элементы присутствуют практически во всех конструкциях подвесок, но не в качестве основных, а как дополнительные, используемые для ограничения хода колес вверх и вниз. Применение дополнительных резиновых ограничителей (буферов, отбойников) ограничивает деформацию основных упругих элементов подвески, увеличивая ее жесткость при больших перемещениях и предотвращая удары металла по металлу. В последнее время резиновые элементы все чаще заменяются устройствами из синтетических материалов (полиуретан).

Упругие элементы пневматических подвесок :
а - рукавного типа;
б- двойные баллоны

В пневматических упругих элементах используются упругие свойства сжатого воздуха. Упругий элемент представляет собой баллон, изготовленный из армированной резины, в который подается под давлением воздух от специального компрессора. Форма пневмобаллонов может быть различной. Получили распространение баллоны рукавного типа (а) и двойные (двухсекционные) баллоны (б).
К преимуществам пневматических упругих элементов подвесок следует отнести высокую плавность хода автомобиля, небольшую массу и возможность поддержания постоянным уровня пола кузова, независимо от загрузки автомобиля. Подвески с пневматическими упругими элементами применяют на автобусах, грузовых и легковых автомобилях. Постоянство уровня пола грузовой платформы обеспечивает удобство погрузки и разгрузки грузового автомобиля, а для легковых автомобилей и автобусов - удобство при посадке и высадке пассажиров. Для получения сжатого воздуха на автобусах и грузовых автомобилях с пневматической тормозной системой используются штатные компрессоры, приводимые в действие от двигателя, а на легковых автомобилях устанавливают специальные компрессоры, как правило, с электроприводом (Range Rover, Mercedes, Audi).

Пневмоподвеска . На новых автомобилях Mercedes Е-класса вместо пружин стали применяться пневматические упругие элементы

Использование пневматических упругих элементов требует применения в подвеске сложного направляющего элемента и амортизаторов. Подвески с пневматическими упругими элементами некоторых современных легковых автомобилей имеют сложное электронное управление, которое обеспечивает не только постоянство уровня кузова, но и автоматическое изменение жесткости отдельных пневмобаллонов на поворотах и при торможении, для уменьшения крена кузова и клевков, что в целом повышает комфортабельность и безопасность движения.

Гидропневматический упругий элемент :
1 - сжатый газ;
2 - корпус;
3 - жидкость;
4 - к насосу;
5 - к амортизаторной стойке

Гидропневматический упругий элемент представляет собой специальную камеру, разделенную на две полости эластичной мембраной или поршнем.
Одна из полостей камеры заполнена сжатым газом (обычно азотом), а другая жидкостью (специальным маслом). Упругие свойства обеспечиваются сжатым газом, поскольку жидкость практически не сжимается. Перемещение колеса вызывает перемещение поршня, находящегося в цилиндре, заполненном жидкостью. При ходе колеса вверх поршень вытесняет из цилиндра жидкость, которая поступает в камеру и воздействует на разделительную мембрану, которая перемещается и сжимает газ. Для поддержания необходимого давления в системе используется гидравлический насос и гидроаккумулятор. Изменяя давление жидкости, поступающей под мембрану упругого элемента, можно изменять давление газа и жесткость подвески. При колебаниях кузова жидкость проходит через систему клапанов и испытывает сопротивление. Гидравлическое трение обеспечивает гасящие свойства подвески. Гидропневматические подвески обеспечивают высокую плавность хода, возможность регулировки положения кузова и эффективное гашение колебаний. К основным недостаткам такой подвески относится ее сложность и высокая стоимость.

Упругие элементы подвесок. Наиболее распространены листовые рессоры. Они просты в изготовлении и ремонте. Им не нужны, в отличие от пружинных и торсионных рессор, рычажные направляющие приспособления.

Листовые рессоры бывают трех типов (рис. 22.2, У): полуэллипти- ческие (а), кантилеверные (б) и четвертные (в).

Форма набора листов соответствует эпюре изгибающих моментов, т.е. рессора представляет собой балку равного сопротивления.

Крепление рессор первых двух типов асимметричное, что обеспечивает сопротивление крену и «клевкам» при торможении. Коэф-

Рис. 22.2.

/ - листовые рессоры: а - полуэллиптическая; б - кантилеверная; в - четвертная; II - пневмоэлементы: а - двухсекционный; б, в - диафрагменные;

г - рукавный фициент асимметрии г = (1 2 - 1 {)/1 = 0,1-0,3- Коэффициент деформации полуэллиптической рессоры 5 = 1,45-1,25.

Листовая рессора состоит из коренного листа, который соединен с рамой, и притянутых к нему хомутами остальных листов. Перед сборкой листы имеют разную кривизну. Продольное смещение листов ограничивают выступы, которые входят в углубление смежного листа, или центральный стяжной болт. Для снижения трения на листы наносят слой графитовой смазки или размещают между ними неметаллические прокладки. Сечение рессор бывает прямоугольным, Т-образным или трапецеидальным. Рессору крепят к мосту стремянками с накладками, один конец коренного листа крепят к кузову шарнирно, а другой - через серьгу. Применяют также крепление концов рессор на резиновых подушках. Такое крепление не требует смазки и снижает скручивание рессоры при перекосах рамы.

Спиральные рессоры (пружины) чаще применяют при независимой подвеске колес. Цилиндрические рессоры имеют линейную характеристику, а конические - прогрессивную.

Торсионы представляют собой вал или пучок валов, скручивающиеся во время воздействия дороги на подвеску. Их применяют при независимой подвеске колес многоосных автомобилей, в прицепах и малолитражных автомобилях. Энергия упругой деформации торсионов в 2-3 раза больше, чем у листовых рессор.

Упругие пневматические элементы часто применяют на автомобилях с меняющейся подрессоренной массой (автобусах, контейнеровозах, трейлерах и т.д.). Характеристика пневмоподвески нелинейная, ее параметры можно менять за счет изменения давления воздуха. Высокая плавность хода может быть получена при относительно малых перемещениях масс кузова и неподрессоренной части. Меняя давление воздуха, можно регулировать положение кузова относительно дороги, а при независимой подвеске - дорожный просвет.

Баллонные и диафрагменные упругие элементы (рис. 22.2, II) изготовляют из двухслойных резинокордовых оболочек. Для корда используют капрон или нейлон, для наружного слоя баллона - масло- бензостойкую резину, а для внутреннего слоя - каучук. Для баллонов (рис. 22.2, //, а) характерна высокая герметичность. Однако для работы с ними на низкочастотных колебаниях применяют дополнительные резервуары. Применяя диафрагменные и рукавные элементы (рис. 22.2, //, б , в, г), можно получить низкую собственную частоту подвески. Для работы этих элементов требуется меньший объем воздуха. Однако вследствие трения их оболочки о поршень они быстрее изнашиваются.

Гидропневматические элементы телескопического типа передают газовой подушке давление через жидкость. Эти устройства компактнее пневматических, так как работают при давлении до 20 МПа.

Направляющие устройства определяются схемой подвески. При зависимой подвеске (рис. 22.3, а) оба колеса жестко соединены с балкой моста. При изменении положения одного из колес по высоте меняется угол X. В этом случае при вращении колеса возникает гироскопический эффект, стремящийся вернуть ось в предыдущее положение, что приводит к износу шин и осей. При независимой подвеске (рис. 22.3, б-д) каждое колесо подрессорено отдельно. При однорычажной подвеске (см. рис. 22.3, б) в системе также действует гироскопический эффект. При двухрычажной подвеске параллело- граммной (см. рис. 22.3, в) и трапециевидной с рычагами разной длины (см. рис. 22.3, г) углового перемещения колеса нет, но возникает боковое смещение Д/, которое приводит к боковому износу колес.

На легковых автомобилях широко применяют рычажно-телескопическую подвеску «качающаяся свеча» («свеча Макферсона», см.

Рис. 22.3.

а - зависимая; б - независимая однорычажная; виг - независимые двухрычажные с рычагами равной и разной длины; д - независимая рычажно-телескопическая рис. 22.3, д ). Она обеспечивает незначительное изменение колеи и развала колес, имеет малую массу, большое расстояние между опорами правого и левого колес, большой ход по высоте.

Балансирные подвески (рис. 22.4) применяют на многоосных автомобилях. Подвески с коротким балансиром (рис. 22.4, а) используют на полуприцепах и автомобилях с колесной формулой 6x2. В подвеске, изображенной на рис. 22.4, б, под листовой рессорой установлен большой балансир, а над ним - реактивные тяги (в автомобилях МАЗ). В схеме на рис. 22.4, в сама рессора является балансиром, а сверху и снизу установлены реактивные штанги, ограничивающие перемещение мостов (автомобили ЗИЛ, КрАЗ, УралАЗ).

Рис. 22.4. Схемы балансирных подвесок: а - четырехрессорная с балансиром; б - двухрессорная с жесткой балансирной балкой; в - с балансирными рессорами и реактивными штангами

Стабилизаторы. При повороте автомобиля под действием центробежной силы кузов накреняется, положение центра масс изменяется, что может привести к опрокидыванию машины. Для предотвращения этого явления подвеска должна иметь угловую жесткость в поперечном направлении, что достигается установкой стабилизаторов. Часто стабилизатор представляет собой торсион, который при наклоне кузова закручивается. На легковых автомобилях стабилизатор устанавливают на переднем мосту и редко - на заднем. Иногда функцию стабилизатора выполняет в задней подвеске U-образная балка заднего моста (автомобили ВАЗ).

Автомобильная подвеска — это устройство, которое обеспечивает упругое сцепление колес автомобиля с несущей системой, а также регулирует положение кузова во время движения и уменьшает нагрузки на колеса. Современное автомобилестроение предлагает различные типы автомобильных подвесок: пневматические, пружинные, рессорные, торсионные и т.д.

Направляющие устройства подвески.Совокупность устройств, связывающих колеса и кузов автомобиля, образует подвеску. Основное назначение подвески состоит в преобразовании воздействия на автомобиль со стороны дороги в допустимые колебания кузова и колес. Эти взаимодействия должны быть такими, чтобы автомобиль не только быстро набирал скорость (разгонялся), но и мог еще быстрее замедлять ход (вплоть до полной остановки). Кроме того, машина во время движения должна легко управляться и быть устойчивой. Для выполнения названных задач и служит подвеска, конструкция которой определяет основные эксплуатационные свойства легковых автомобилей, включая безопасность движения.

При движении автомобиля колеса перемещаются относительно кузова и дороги в вертикальном и горизонтальном направлениях, а также под углом (вращение вокруг оси, наклон относительно кузова и дороги, вращение вокруг оси поворота — оси шкворня). Для выполнения требований, связанных с эксплуатационными свойствами автомобиля, приходится существенно ограничивать перемещение колес. При поперечном (боковом) перемещении колес в горизонтальных направлениях изменяется колея, а при продольном — база автомобиля. Наличие таких перемещений приводит к увеличению сопротивления движению, износу шин, ухудшению устойчивости и управляемости. Вертикальные перемещения колес относительно кузова у легковых автомобилей могут превышать 20 см. Углы поворота колес составляют 30... 45°.

Для того чтобы автомобиль успешно разгонялся и тормозил, хорошо «держал» дорогу, необходимо иметь надежное сцепление колес с ее поверхностью. Влияет ли подвеска на сцепление? Безусловно. Сцепление зависит не только от характеристик протектора шин и качества дороги, но и от нагрузки, которая передается на колеса. Изменение вертикальной нагрузки на колеса определяется прогибом рессор и усилиями со стороны амортизаторов. При уменьшении вертикальной нагрузки снижается сцепление колес с поверхностью дороги.

Подвеска легкового автомобиля содержит следующие основные устройства: направляющие устройства (рычаги, стойки, тяги, растяжки), упругие элементы (листовые рессоры, пружины, пневморессоры и т. п.), гасящие устройства (гидравлические амортизаторы) и, наконец, устройства регулирования и управления (регуляторы высоты и крена, ЭВМ и т. д.).

Направляющие устройства подвески влияют на характер движения кузова и колес автомобиля при колебаниях. Будет ли, например, подъем колеса сопровождаться его наклоном, боковым или продольным перемещением зависит от того, по какой схеме выполнены направляющие устройства. Направляющие устройства служат для передачи тяговых и тормозных сил, а также боковых сил, возникающих при повороте, движении по косогору от колес к кузову.

По типу направляющих устройств все подвески делятся на зависимые и независимые. При зависимой подвеске правое и левое колеса связаны жесткой балкой — мостом. Поэтому при наезде на неровность одного из колес оба колеса наклоняются в поперечной плоскости на одинаковый угол. В независимой подвеске перемещения одного колеса жестко не связаны с перемещениями другого. Наклоны и перемещения правого и левого колес существенно отличаются.

Упругие устройства (упругие элементы) служат для уменьшения нагрузок, действующих между колесом и кузовом. При наезде на дорожные неровности происходят деформации упругих элементов. После проезда неровностей упругие элементы вызывают колебания кузова и колес. Основной характеристикой упругих элементов является жесткость, т.е. отношение вертикальной нагрузки к прогибу (или осадке пружины). Упругие элементы подвески колес различают не только по конструкции, но и в зависимости от того, из какого материала они сделаны. Если используются упругие свойства металла (сопротивление изгибу или кручению), то имеют место металлические упругие элементы. Учитывая упругие свойства резины и пластмасс, широко применяют резиновые и пластмассовые рессоры. В последнее время значительное распространение получили пневморессоры, где используются упругие свойства воздуха или газов.

Гасящие устройства подвески (гидравлические амортизаторы) предназначены для гашения колебаний кузова и колес. Во время работы подвески происходит перераспределение энергии колебаний автомобиля между кузовом и колесами. Амортизаторы поглощают эту энергию, превращая ее в тепло. Чем больше энергии поглощает амортизатор, тем быстрее будут затухать колебания кузова и колес, меньше будет раскачиваться кузов. Ездить на мягких рессорах без амортизаторов практически невозможно.

Существенно уменьшить наклон и поперечное перемещение колес можно, используя схему двухрычажной подвески. С помощью короткого верхнего и длинного нижнего рычагов удается снизить угловые и поперечные перемещения колес. Влияние наклона (угла) можно уменьшить с помощью развала (наклона) колес в вертикальной плоскости и схода (разница между боковыми поверхностями шины впереди и сзади) колес. Поперечные перемещения колес можно компенсировать податливостью шин.

Двухрычажная подвеска обладает рядом преимуществ в расположении основных элементов: амортизатор закреплен внутри пружины; пружина и амортизатор опираются на нижний рычаг, что снижает габариты по высоте; поперечные рычаги надежно передают толкающие и тормозные силы от колеса к кузову. Двухрычажные направляющие устройства получили широкое распространение в передних независимых подвесках легковых автомобилей.

Еще меньше угловые и поперечные перемещения у направляющих устройств в телескопических пружинных стойках переднеприводных автомобилей, где вместо двух рычагов в поперечной плоскостиустановлен один нижний поперечный рычаг с растяжками. Такая подвеска получила название качающаяся свеча, или, как ее называют по имени изобретателя, подвеска Макферсона. При наличии только нижнего рычага и верхней опоры подвеска имеет незначительные изменения колеи и наклона колес, что уменьшает износ шин и повышает устойчивость автомобиля. К недостаткам схемы следует отнести высокое расположение верхней опоры, которую надо размещать в передней части кузова, а также большие нагрузки, возникающие в местах крепления верхней опоры к кузову.

Использование продольных рычагов в направляющих устройствах позволяет избежать изменения наклона колес при вертикальных перемещениях. Однако длинные продольные рычаги испытывают значительные нагрузки под действием боковых сил (при повороте, съезде на обочину, воздействиях от неровностей дороги). При такой конструкции направляющего устройства в независимых подвесках трудно осуществить привод к колесу с помощью карданных передач; чтобы уменьшить боковой крен кузова, приходится устанавливать дополнительный упругий элемент — стабилизатор поперечной устойчивости. Направляющие устройства с продольными рычагами используют на задних подвесках переднеприводных автомобилей.

Упругие элементы подвески.Рассмотрим конструкции упругих элементов (рессор) подвески колес. Самым старым упругим элементом является листовая рессора. Обычная листовая рессора представляет собой пакет (в виде трапеции) стянутых плоских стальных полос. Самый длинный коренной лист на концах имеет проушины, с помощью которых рессора крепится к кузову. Наиболее часто продольные листовые рессоры устанавливают на задних подвесках легковых автомобилей. Чем больше листов в пакете, тем большую нагрузку может воспринять рессора. Увеличение длины рессоры дает возможность увеличить прогиб и, следовательно, ход колес, т.е. сделать подвеску длинноходной и мягкой. Основная особенность листовых рессор состоит в том, что они могут выполнять роль не только упругого элемента, но и направляющего устройства. Через листовую рессору передаются все нагрузки, возникающие при качении колес. Рессоры передают толкающие усилия при разгоне и торможении. Во время движения по косогору, при повороте автомобиля, а также под действием других боковых сил рессоры подвергаются кручению. Наибольшие нагрузки приходятся на коренные листы рессоры. Долговечность листовых рессор при больших нагрузках существенно снижается. Другой особенностью листовых рессор является наличие трения между листами. Силы трения препятствуют прогибу рессоры и ухудшают ее упругие свойства. Происходит блокирование упругого элемента, и нагрузка от колес передается непосредственно на кузов. В результате существенно ухудшается плавность хода. Эти недостатки листовых рессор заметно проявляются при движении автомобиля по неровностям дороги, имеющим небольшую высоту. Тогда при увеличении скорости возникают интенсивные вибрации и шум в салоне автомобиля. Чтобы избавиться от вредного влияния трения, между листами устанавливают неметаллические прокладки.

Кроме указанных недостатков, многолистовым рессорам присущи и другие. В подвеске с такими рессорами устанавливают дополнительные упругие элементы — упоры (буферы) для ограничения пробоя и увеличения жесткости; рессоры имеют большую массу, малый срок службы, их трудно расположить в системах независимой подвески легкового автомобиля.

Совершенствование конструкции листовых рессор привело к созданию так называемых малолистовых рессор. Листы такой рессоры представляют собой полосы переменного сечения по длине. Изготовление малолистовых рессор связано с рядом технологических трудностей, однако малолистовые рессоры той же грузоподъемности, что и обычные многолистовые, имеют значительно меньшую массу (на 20... 30%). У них существенно меньше межлистовое трение. В последние годы с целью снижения массы предприняты попытки изготовить малолистовые рессоры из композитных материалов.

Более совершенными по сравнению с листовыми рессорами оказались металлические упругие элементы, выполненные в виде витых пружин и стальных стержней (торсионов). При одинаковой грузоподъемности с листовыми рессорами пружины и торсионы имеют существенно меньшую массу и более долговечны.

С появлением передней независимой подвески пружины получили самое широкое распространение. Наиболее простые витые пружины с постоянной толщиной проволоки и неизменным шагом навивки. Такие пружины обеспечивают подвеске необходимый ход колес и малую жесткость.

Однако мягкие пружины не позволяют обеспечить подвеске защиту от ударов и толчков в конце хода колес вверх (сжатие) и вниз (отбой). Как правило, необходимо ужесточение подвески с пружиной в конце хода сжатия и отбоя, которое достигается за счет установки дополнительных упругих элементов.

В качестве дополнительных упругих элементов чаще всего применяют резиновые или пластмассовые буфера.

Для улучшения характеристики рессоры используют фасонные пружины с разным шагом навивки и толщиной проволоки (конические, бочкообразные и др). Однако изготовление таких пружин в условиях массового производства легковых автомобилей существенно сложнее

Дорога, по которой водитель выбирает маршрут движения, не всегда бывает ровной и гладкой. Очень часто на ней могут присутствовать такое явление, как неровности покрытия — трещины в асфальте и даже кочки и ухабы. Не стоит забывать и про «лежачих полицейских». Этот негатив отрицательно сказывался бы на комфорте движения, если не существовала бы амортизационная система — подвеска автомобиля.

Назначение и устройство

Во время движения неровности дороги в виде колебаний передаются на кузов. Подвеска автомобиля предназначается для гашения или смягчения подобных колебаний. В ее прикладные функции входит обеспечение связи и соединения между кузовом и колесами. Именно детали подвески дают колесам возможность перемещаться независимо от кузова, обеспечивая изменение направления движения автомобиля. Наряду с колесами, она является обязательным элементом ходовой части автомобиля.

Подвеска автомобиля – это технически сложный агрегат, имеющий следующее строение:

1. упругие элементы — металлические (пружины, рессоры, торсионы) и неметаллические (пневматические, гидропневматические, резиновые) детали, которые, в силу своей упругих характеристик, принимают нагрузку от неровностей дороги и распределяют ее на кузов автомобиля;
2. гасящие устройства (амортизаторы) – агрегаты, имеющие гидравлическое, пневматическое или гидропневматическое строение и предназначенные для нивелирования колебаний кузова, полученных от упругого элемента;
3. направляющие элементы – различные детали в виде рычагов (поперечных, продольных), обеспечивающих соединение подвески с кузовом и определяющих перемещение колес и кузова относительно друг друга;
4. стабилизатор поперечной устойчивости — упругая металлическая штанга, соединяющая подвеску с кузовом и препятствующая увеличению крена автомобиля в процессе движения;
5. опоры колеса – специальные поворотные кулаки (на передней оси), воспринимающие нагрузки, исходящие от колес, и распределяющие их на всю подвеску;
6. элементы крепления деталей, узлов и агрегатов подвески – это средства соединения элементов подвески с кузовом и между собой: жесткие болтовые соединения; композитные сайлентблоки; шаровые шарниры (или шаровые опоры).

Принцип работы

Схема работы подвески автомобиля основывается на преобразовании энергии удара, возникающего от наезда колеса на неровность покрытия дороги, в перемещение упругих элементов (к примеру, пружин). В свою очередь, жесткость перемещения упругих элементов контролируется, сопровождается и смягчается действием гасящих устройств (например, амортизаторов). В результате, благодаря подвеске, сила удара, которая передается на кузов автомобиля, уменьшается. Этим и обеспечивается плавность хода. Лучший способ увидеть работу системы – это использовать видео, которое наглядно демонстрирует все элементы подвески автомобиля и их взаимодействие.

Автомобили обладают самыми различными по жесткости подвесками. Чем жестче подвеска, тем информативнее и эффективнее управление автомобилем. Однако при этом серьезно страдает комфорт. И, наоборот, мягкая подвеска устроена так, что обеспечивает удобство в эксплуатации и жертвует управляемостью (чего нельзя допустить). Именно поэтому производители автомобилей стремятся найти их наиболее оптимальный вариант – сочетание безопасности и комфорта.

Многообразие вариантов подвески

Устройство подвески автомобиля – это самостоятельное конструкционное решение производителя. Существует несколько типологий подвески автомобиля: их различает критерий, положенный в основу градации.

В зависимости от устройства направляющих элементов выделяются наиболее распространенные типы подвески: независимая, зависимая и полунезависимая.

Зависимый вариант не может существовать без одной детали — жесткой балки, входящей в состав моста автомобиля. При этом колеса в поперечной плоскости перемещаются параллельно. Простота и эффективность конструкции обеспечивает ее высокую надежность, не допуская развала колес. Именно поэтому зависимая подвеска активно применяется в грузовых автомобилях и на задней оси легковых.

Схема независимой подвески автомобиля предполагает автономное существование колес друг от друга. Это позволяет повысить амортизационные характеристики подвески и обеспечить большую плавность хода. Данный вариант активно применяется для организации как передней, так и задней подвески на легковых автомобилях.

Полунезависимый вариант состоит из жесткой балки, закрепленной на кузове с помощью торсионов. Данная схема обеспечивает относительную независимость подвески от кузова. Характерный ее представитель – переднеприводные модели ВАЗ.

Вторая типология подвесок основывается на конструкции гасящего устройства. Специалисты выделяют гидравлические (масляные), пневматические (газовые), гидропневматические (газо-масляные) устройства.

Определенным особняком стоит так называемая активная подвеска . Ее схема включает в себя вариативные возможности – изменение параметров подвески при помощи специализированной электронной системы управления в зависимости от условий движения автомобиля.

Наиболее распространенными изменяемыми параметрами являются:

• степень демпфирования гасящего устройства (амортизаторного устройства);
• степень жесткости упругого элемента (например, пружины);
• степень жесткости стабилизатора поперечной устойчивости;
• длина направляющих элементов (рычагов).

Активная подвеска представляет собой электронно-механическую систему, существенного увеличивающую стоимость автомобиля.

Основные виды независимой подвески

В современных легковых автомобилях в качестве амортизационной системы очень часто используется независимый вариант подвески. Это обусловлено хорошей управляемостью автомобиля (из-за небольшой массы) и отсутствием необходимости в тотальном контроле за траекторией его движения (как, например, в варианте с грузовым транспортом).
Специалисты выделяют следующие основные виды независимой подвески. (Кстати, фото позволит более наглядно проанализировать их отличия).

Подвеска на основе двойных поперечных рычагов

Строение данного вида подвески включает в себя два рычага, крепящиеся сайлентблоками к кузову, и соосно расположенные амортизатор и витую пружину.

Подвеска МакФерсон

Это производный (от предыдущего вида) и упрощенный вариант подвески, в которой верхний рычаг заменила амортизационная стойка. На сегодняшний момент МакФерсон – самая распространенная схема передней подвески легковых автомобилей.

Многорычажная подвеска

Еще один производный, усовершенствованный вариант подвески, в котором как бы искусственно два поперечных рычага были «разделены». Кроме того, современный вариант подвески очень часто состоит и из продольных рычагов. Кстати, многорычажная подвеска – это наиболее применяемая сегодня схема задней подвески легковых автомобилей.

Схема данного вида подвески основывается на специальной упругой детали (торсионе), который соединяет рычаг и кузов и работает на скручивание. Данный вид конструкции активно применяется при организации передней подвески некоторых внедорожников.

Регулировка передней подвески

Важным компонентом комфортного движения является правильная регулировка передней подвески. Это так называемые углы установки управляемых колес. В просторечии такое явление именуется «сход-развал».

Дело в том, что передние (управляемые) колеса устанавливаются не строго параллельно продольной оси кузова и не строго перпендикулярно поверхности дороги, а с некоторыми углами, обеспечивающими наклоны в горизонтальной и вертикальной плоскостях.


Правильно выставленный «сход-развал»:

• во-первых, создает наименьшее сопротивление движению транспортного средства, а, следовательно, упрощает процесс управления автомобилем;
• во-вторых, существенно уменьшает износ протектора шин; в-третьих, значительно снижает расход топлива.

Выполнение установки углов – это технически сложная процедура, требующая профессионального оборудования и навыков работы. Поэтому выполнять ее следует в специализированном учреждении – автосервисе или СТО. Вряд ли стоит пробовать делать это самому по видео или фото из Интернета, если нет опыта в подобных делах.

Неисправности и обслуживание подвески

Сразу же оговоримся: согласно российским правовым нормам, ни одна неисправность подвески не отнесена к «Перечню…» неисправностей, с которыми запрещается движение. И это спорный момент.

Представим, что амортизатор подвески (передней или задней) не работает. Такое явление означает, что проезд каждой неровности будет сопряжен с перспективой раскачки кузова и потерей управляемости автомобиля. А что можно сказать о вконец разболтавшейся и пришедшей в негодность шаровой опоре передней подвески? Результат неисправности детали — «вылетела шаровая» — грозит серьезным ДТП. Лопнувший упругий элемент подвески (чаще всего пружина) приводит к возникновению крена кузова и подчас абсолютной невозможности продолжать движение.

Описанные выше неисправности – это уже конечные, наиболее одиозные неисправности подвески автомобиля. Но, несмотря на их крайне негативное влияние на безопасность движения, эксплуатация транспортного средства с такими проблемами не запрещается.

Большую роль в обслуживании подвески играет контроль за состоянием автомобиля в процессе движения. Скрипы, шумы и стуки в подвеске должны насторожить и убедить водителя в необходимости сервисного обслуживания. А длительная эксплуатация автомобиля вынудит его применить радикальный метод – «поменять подвеску по кругу», то есть заменить практически все детали и передней, и задней подвески.