Подвеска автомобиля. Упругие элементы Колеса и подвеска автомобиля

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

Знать и понимать, что такое подвеска и какие функции она выполняет, должен каждый водитель. И не важно, управляете ли Вы автомобилем уже на протяжении 10 лет, или только собираетесь получить права. Однако, многие имеют пробелы в этом вопросе, и даже не представляют, на что именно влияет автомобильная подвеска. А ведь именно от нее напрямую зависит тот комфорт и удобство, которые мы ощущаем, управляя собственным автомобилем. Но, вместе с этим, проезжая по пересеченной местности, именно подвеска может стать причиной дискомфорта. Так за что де отвечает этот узел? Из каких деталей он состоит?

Именно на все эти вопросы Вы сможете получить развернутые ответы в статье, которая приводится ниже. Однако, мы уделим внимание не только конструкционным и функциональным особенностям, которыми обладает подвеска автомобиля, но и познакомимся с наиболее распространенными ее типами.

1. Подвеска автомобиля: все самое важное о конструкционных особенностях и выполняемых функциях

В первую очередь стоит разобраться с вопросом, что же из себя представляет автомобильная подвеска? По своей сути это узел или же конструкция из конкретного количества деталей, которые скреплены между собою определенным образом. Для чего же служит подвеска? Благодаря определенной конструкции она соединяет между собою машины с ее колесами, обеспечивая, таким образом, возможность передвижения. В зависимости от элементов и деталей, из которых состоит подвеска, а также особенностей их установки, связь между кузовом и колесами может быть или жесткой, или упругой.

В целом подвеска является элементов ходовой части автомобиля и играет очень важную роль в его функционировании. Рассмотрим наиболее общий список деталей, который составляют целостную конструкцию подвески современных авто:

1. Направляющие элементы. Именно благодаря им колеса соединяются с кузовом и передают на него силу движения. Также, благодаря им определяется характер движения колес относительно самого корпуса автомобиля. Под направляющими элементами стоит понимать всевозможные рычаги крепления и соединения деталей. Они могут быть продольными, поперечными и сдвоенными.

2. Упругий элемент. Является неким «переходником» между колесами и кузовом автомобиля. Именно он воспринимает нагрузку от неровностей дороги, накапливает ее и передает на кузов. Упругие элементы могут изготавливаться как из металла, так и из других доступных и прочных материалов. Металлические – это пружины, рессоры (литые рессоры применяются в основном на грузовых автомобилях) и торсионы (в торсионных типах подвески). Что же касается неметаллических упругих элементов, то они могут изготавливаться из резины (буферы и отбойники, но они в основном используются как дополнение к металлическим устройствам), пневматических (используются свойства сжатого воздуха) и гидропневматических (используется аз и рабочая жидкость) элементов.

3. Гасящее устройство. Иными словами, это и есть автомобильный амортизатор. Нужен он для того, чтобы уменьшать амплитуду колебаний кузова, которые как раз таки и вызывает работа упругого элемента. Основывается работа этого устройства на гидравлическом сопротивлении, которое возникает во время протекания жидкости по калибровочным клапанам из одной полости цилиндра в другую. Хотя в общем амортизатор может состоять как из двух цилиндров (двухтрубный), так и из одного (однотрубный).

4. Благодаря ему является возможным противодействовать стремительно растущему по величине крену, который образуется при осуществлении поворота. Работает это за счет распределения веса по всем колеса машины. По своей сути стабилизатор – это упругая штанга, которая с остальными элементами подвески соединяется через стойки. Он может устанавливаться как на переднюю, так и на заднюю ось автомобиля.

5. Опора колеса. Располагается на задней оси и воспринимает всю нагрузку от колеса, распределяя ее на рычаги и амортизатор. Такое же устройство есть и на передней оси, только называется оно «поворотный клак».

6. Элементы крепления. Благодаря им все элементы и детали подвески соединяются как между собой, так и крепятся к кузову машины. К основным видам креплений, который чаще всего используются в подвеске, следует отнести: жесткое соединение при помощи болтов; соединение с использованием эластичных элементов, которыми являются резино-металлические втулки или же сайлент-блоки); шаровой шарнир.

Вообще существует достаточно большое количество видов и типов подвесок, которые могут выполнять разные функции и иметь разное предназначение и размещение. Возьмем к примеру заднюю зависимую подвеску. Ее конструкция отличается простотой и доступностью для понимания обычным людям: держится на автомобиле она при помощи двух, достаточно прочных цилиндрических пружинах, а также имеет дополнительное крепление на четырех рычагах, которые находятся в продольном положении. В целом эта конструкция имеет довольно не маленький вес, поэтому она довольно сильно отражается на плавности хода автомобиля. Но давайте все же не будем так стремительно забегать вперед, и сначала рассмотрим ряд признаков, за которыми автомобильная подвеска делится на следующие несколько типов:

- двухрычажная и многорычажная;

Активная;

Торсионная;

Зависимая и независимая;

Передняя и задняя.

Пойдем по порядку и более подробно ознакомимся с двух- и многорычажными подвесками автомобиля.

Какие особенности скрываются за двух- и многорычажными автомобильными узлами?

Вообще их название происходит от типа крепления, а если быть еще точнее – то от особенностей конструкции рычагов, которыми эти подвески крепятся к кузову машины. В первом случае крепятся они на два поперечных рычага, один из которых является верхним (он короткий), а второй нижним (он более длинный). Также, специально для уменьшения чувствительности автомобиля и данного узла к толчкам, которые могут поступать при движении по неровной поверхности, между указанными крепежами также находится упругий элемент цилиндрической формы.

Однако, подобная двухрычажная конструкция подвески имеет значительный недостаток, который связан с чрезвычайно быстрым износом покрышек. Происходит это потому, что поперечные движения колес являются совсем незначительными и это отражается на боковой устойчивости колеса. Но вот если говорить о плюсах двухрычажной подвески, то тут нельзя не упомянуть о независимости, которую получает каждое колесо автомобиля. Такая особенность способствует устойчивости автомобиля при езде по неровностям, а также дает возможность создавать качественное и длительное сцепление колес с дорожной поверхностью.

Теперь же давайте попытаемся более подробно разобраться с тем, что же из себя представляет многорычажная схема автомобильной подвески, и чем она отличается от вышеописанной. Все основные отличие можно раскрыть следующими тремя пунктами:

- во-первых , она является более усложненным вариантом двухрычажной подвески;

- во-вторых – ее конструкция включает шаровые шарниры, благодаря которым увеличивается мягкость хода автомобиля;

- третье отличие – это специальные сайлент-блоки или же поворотные опоры, которые крепят на раме. Благодаря этим блокам обеспечивается надежная шумоизоляция автомобильного кузова от находящихся в движении колес.

На такую подвеску можно также добавить продольные и поперечные регулировки, который, к слову, могут устанавливаться отдельно на каждый независимый элемент. Но, не смотря на все те преимущества, которые дает многорычажная подвеска и возможные способы ее модернизации, она имеет не шуточную стоимость. Чтобы дать Вам представление о цене, скажем только то, что такого типа узлы устанавливаются только на автомобили представительских моделей. Правда и ценность такой подвески является очевидной, поскольку она позволяет максимально точно контролировать движение автомобиля по дороге и обеспечивает отличный контакт колесных шин с покрытием дороги.

2. Знакомимся с активным и торсионным типами автомобильных узлов: их основные достоинства и недостатки

Если Вы хотите ориентироваться в том, какие типы подвесок автомобилей являются наиболее современными и чаще всего устанавливаются на суперкары, Вам обязательно стоит ознакомиться с активным и торсионным типами узлов. Начнем по порядку.

Особенного внимание автовладельцев заслуживает Название ее происходит от французского слова «torsion» и переводится на русский язык как «скручивание», которое является основным визитным свойством данного типа автомобильного узла. В чем же кроется секрет и преимущества? Самое интересное, чем отличается конструкция такой подвес – это наличие специального упругого элемента, который изготавливается из легированной стали. Но что же такого особенного в этой стали, спросите Вы?

Дело в том, что перед установкой на автомобиль эта сталь подвергается целому ряду обработок, благодаря которым она приобретает способность закручиваться вокруг продольной оси стержня. При этом, сам упругий элемент может иметь самую разнообразную форму сечения (квадратную или круглую), состоять из одной сплошной пластины или же быть набранным из нескольких отдельных. Самое важное то, что по своей сути он является прототипом распрямленной пружины, однако с более хорошими характеристиками и устойчивостью к механическим воздействиям. То, каким именно образом будет устанавливаться торсионная подвеска, напрямую зависит от типа автомобиля. Если это обычный легковой – то установка производится продольно. Если же речь идет об грузовиках – то торсионный узел будет крепиться поперечно. Как Вы поняли, такой тип подвески является очень удобным при эксплуатации автомобиля. В частности, следует выделить следующие ее достоинства:

- упругий элемент отличается необычайной легкостью, особенно если его сравнивать с обычными пружинами;

Компактность конструкции.

Если попытаться объяснить значение и роль упругих деталей, то следует привести следующий пример. Если Вам вдруг понадобиться выехать на проселочную дорогу с большим количеством глубоких колдобин, имея на своем автомобиле торсионную подвеску, Вы без особых усилий сможете поднять кузов. Для этого Вам будет нужно всего лишь стянуть при помощи специального мотора стержни торсионов, что позволит Вам отрегулировать необходимую высоту дорожного зазора.

Но и это еще не все преимущества такой подвески. Если Вам понадобиться заменить колесо и в этот момент у Вас под рукой не окажется домкрата, с помощью этого устройства Вы без особых трудностей приподнимете кузов автомобиля на трех колесах. Наверное именно по этой причине, наиболее широко торсионный тип автомобильной подвески применяется на военной бронированной технике.

Теперь же уделим немного внимания и активному типу автомобильной подвески. Приступая к знакомству с ее конструкцией сразу приготовьтесь: здесь все кардинально отличается от классической конструкции, нет ни стержней, ни винтовых пружин, ни любых других упругих элементов, которые являются обязательными для других типов подвесок. Для того, чтобы смягчить и полностью нивелировать толчки и другие неприятные «последствия» неровностей дорожного покрытия, на такую подвеску устанавливается специальная пневматическая или же гидравлическая стойка, или же их комбинация. Удивлены? Попробуем разобраться более детально.

По своей сути такая конструкция является ничем иным, как обычным баллоном, внутри которого находится либо жидкость, либо сжатый газ. На вышеупомянутые стойки содержимое баллона распространяется благодаря работе компрессоров. Удобство такого типа подвески напрямую связанно с тем, что ее использование поддается полной компьютеризации. Так, при помощи электроники можно полностью держать под контролем жесткость амортизации автомобиля, и компенсировать перекосы кузова во время движения по склонам и неровным дорогам.

Таким образом, подсуммировать мы можем следующее. Описанные в данном разделе статьи типы подвесок дают водителю огромное количество преимуществ, которые начинаются в комфорте передвижения, и заканчиваются в возможности управлять работой подвески прямо из салона автомобиля. Однако, подойдут они далеко не всем. При чем причиной тому является не только старая модель автомобиля или его изношенность, но и ценовая недоступность.

3. Зависимая и независимая подвеска – на чем рациональнее остановить свой выбор?

Что такое зависимая подвеска наверняка знают те, кто приобрел свой первый автомобиль еще в конце прошлого столетия или же еще до распада СССР. Думаем, это дало подсказку всем – на сегодняшний день зависимая подвеска считается устаревшим вариантом и на современных автомобилях ее нельзя встретить. Единственное, она устанавливается на те марки и модели автомобилей, конструкция которых не меняется вот уже на протяжении нескольких десятков лет. Конечно же, речь может идти об автомобилях, которые мы всегда считали «детищами» отечественного автопрома – Волге и Жигулях. Также, зависимую подвеску сегодня можно встретить на автомобилях УАЗ, а также на более старых и классических моделях Jeep.

Почему же подвеска называется «зависимой»? Попробуем объяснить на очень простом примере: когда, находясь в таком автомобиле, Вы случайно только лишь одним колесом совершаете наезд на кочку, изменяется угол всей оси подвески. Не сложно догадаться, что комфорта от такой езды очень мало. Однако не стоит думать, что производители дошли до маразма, раз до сих пор устанавливают такого рода подвески. Их самое главное преимущество – это простота конструкции, а также ее дешевизна, которая позволяет сбросить цену и со стоимости всего автотранспортного средства.

Есть еще один вариант зависимой подвески автомобиля, который на сегодняшний день уже можно считать «древним». Речь идет об зависимой схеме «де Дион», первые экземпляры которой устанавливались еще на самые первые автомобили. Особенность такой подвески заключается в том, что ее картер главной передачи крепится к кузову автомобиля независимо от моста. Ну а теперь давайте же перейдем к наиболее современному типу подвески, которая является независимой. По сути, ее вполне можно считать полной противоположностью зависимой схемы подвески, поскольку в данном варианте мы получаем возможность перемещения всех четырех колес абсолютно независимо друг от друга. То есть, если одно колесо попадает на кочку, это совсем не значит, что подпрыгивать будут все четыре колеса. К слову, одним из вариантов такой независимой подвески мы уже упоминали, и им является двухрычажная система.

Однако, независимая подвеска может выполняться и в других вариантах, среди которых необходимо обратить Ваше внимание на схему МакФерсона, которая является очень интересным примером. Впервые ее использовать начали еще в далеком 1965 году, а первым автомобилем, на который она была установлена, является легендарный Пежо-204. Как же функционирует такая подвеска и с каких элементов она состоит? На самом деле, здесь нет ничего сложного:

- один единственный рычаг;

Блок, который обеспечивает подвеске стабилизацию поперечной устойчивости;

Второй блок, который состоит из телескопического амортизатора и винтовой пружины.

Конечно же, такому варианту далеко до двухрычажной подвески. Основные недостатки схемы МакФерсона заключаются в том, что при езде в автомобиле довольно сильно ощущается смена развала, особенно если автомобиль едет на высоко поднятой подвеске. Также, дорожные вибрации практически не изолируются.

Надеемся, что наша статья помогла Вам более подробно разобраться с тем, какие именно типы подвесок существуют и чем они отличаются друг от друга. Такая информация пригодится Вам не только в ситуации, когда автомобилю потребуется ремонт, но и при приобретении нового «железного коня». Остается только порекомендовать, быть более внимательным при осуществлении управления автомобиля и всегда прислушиваться тому, что он Вам «говорит». Удачных поездок!

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).

Подвеска автомобиля – совокупность устройств, обеспечивающих упругую связь между подрессоренной и неподрессоренной частями автомобиля, уменьшение динамических нагрузок на кузов и колёса, и затухание их колебаний, а также регулирование положение кузова автомобиля во время движения.

Подвеска автомобиля имеет следующее общее устройство :

Направляющий элемент;

Упругий элемент;

Гасящее устройство;

Стабилизатор поперечной устойчивости;

Опора колеса;

Элементы крепления.

Направляющие элементы обеспечивают соединения и передачу сил на кузов автомобиля. Направляющие элементы определяют характер перемещения колес относительно кузова автомобиля. В качестве направляющих элементов используются всевозможные рычаги: продольные, поперечные, сдвоенные и др.

Упругий элемент воспринимает нагрузки от неровности дороги, накапливает полученную энергию и передает ее кузову автомобиля. различают металлические и неметаллические упругие элементы. Металлические упругие элементы представлены пружиной, рессорой и торсионом.

В подвесках легковых автомобилей широко используются витые пружины , изготовленные из стального стержня круглого сечения. Пружина может иметь постоянную и переменную жесткость. Цилиндрическая пружина, как правило, постоянной жесткости. Изменение формы пружины (применение металлического прутка переменного сечения) позволяет достичь переменной жесткости.

Листовая рессора применяется на грузовых автомобилях.

Торсион представляет собой металлический упругий элемент, работающий на скручивание.

К неметаллическим относятся резиновые, пневматические и гидропневматические упругие элементы. Резиновые упругие элементы (буферы, отбойники) используются дополнительно к металлическим упругим элементам.

Работа пневматических упругих элементов основана на упругих свойствах сжатого воздуха. Гидропневматический упругий элемент представлен специальной камерой, заполненной газом и рабочей жидкостью, разделенных эластичной перегородкой.

Амортизатор предназначено для уменьшения амплитуды колебаний кузова автомобиля, вызванных работой упругого элемента. Работа амортизатора основана на гидравлическом сопротивлении, возникающем при протекании жидкости из одной полости цилиндра в другую через калибровочные отверстия (клапаны).

Стабилизатор поперечной устойчивости противодействует увеличению крена при повороте за счет перераспределения веса по колесам автомобиля. Стабилизатор представляет собой упругую штангу, соединенную через стойки с элементами подвески. Стабилизатор может устанавливаться на переднюю и заднюю ось.

Шаровой опорой называется вид шарнирного соединения, который за счет степени свободы обеспечивает правильную геометрию поворота ведущих колес. Шаровая опора устанавливается на нижнем рычаге передней подвески, а также на конце тяги рулевого механизма. Для удобства эксплуатации шаровые опоры делают съемными.

В зависимости от конструкции направляющих элементов различают два типа подвески - независимая и зависимая.

Амортизаторы. Назначение, устройство и работа гидравлических амортизаторов.

Амортизаторы предназначены для гашения колебаний подвески при движении автомобиля по неровной дороге. В настоящее время на автомобилях устанавливают гидравлические телескопические амортизаторы двустороннего действия, в которых гашение колебаний происходит как при подъеме, так и опускании колеса за счет трения перетекаемой в них жидкости из одной полости в другую. При установке амортизаторов у задних колес легковых автомобилей с поперечным наклоном они частично выполняют роль стабилизаторов поперечной устойчивости автомобиля.

Гидравлические амортизаторы делятся на несколько подвидов:

· По конструкции:

· рычажные (распространённые до 50-х - 60-х годов)

· двухтрубные (основной тип в настоящее время)

· однотрубные (получают распространение)

· По давлению внутри амортизатора:

· без газового подпора (в простонародье их называют просто масляными)

· с газовым подпором низкого давления

· с газовым подпором высокого давления

Гидравлические двухтрубные

Двухтрубный гидравлический амортизатор

Двухтрубный амортизатор состоит из двух соосных (одна в одной) труб, внешняя из которых является корпусом, внутренняя заполнена рабочей жидкостью и в ней перемещается поршень с клапанами. Пространство между труб заполнено запасом жидкости для охлаждения и компенсации утечек, а также воздухом - для компенсации изменения объёма (температурное расширение жидкости и вход-выход штока).

Достоинства:

· Относительная простота изготовления и ремонта

· Приемлемые рабочие характеристики (в том числе надёжность) для большинства применений в транспорте

· Отсутствие выступающих деталей - может устанавливаться внутри пружины подвески

· Малая нагрузка и соответственно требования к уплотнению штока - нагрузка только при отбое (вытягивании штока), при небольшом пропускании запаса масла в амортизаторе может хватить на несколько лет при полном сохранении работоспособности амортизатора (но ухудшении охлаждения).

Недостатки:

· Должен устанавливаться корпусом вниз (штоком вверх), что ухудшает характеристики подвески (увеличение неподрессоренных масс)

· При сильных нагрузках (пересечённые местности, спорт) при работе жидкость сильно греется и может вспениться или смешаться с компенсационным газом, что сильно ухудшит демпфирование, а это опасно).

Требования, предъявляемые к рулевому управлению, его составные части

При помощи рулевого управления осуществляется поворот управляемых колес, и тем самым изменяется направление движения автомобиля.

Рулевое управление состоит из :
1) рулевого механизма;
2) рулевого привода;
3) рулевого усилителя (устанавливается не на всех автомобилях).

Рулевое управление представляет собой устройство, от которого во многом зависит безопасность движения автомобиля, потому к нему предъявляются следующие требования:
1) легкость управления;
2) обеспечение хорошей маневренности автомобиля при минимальном радиусе поворота;
3) допускать минимальное боковое скольжение колес при повороте;
4) минимальная передача толчков на рулевое колесо;
5) исключать возможность возникновения автоколебаний управляемых колес;
6) высокая надежность;
7) исключать самопроизвольный поворот управляемых колес.

На большинстве автомобилей управление осуществляется поворотом управляемых колес. Практически на всех двухосных автомобилях управляемыми колесами являются передние колеса. Исключение составляют специальные автотранспортные средства с задними управляемыми колесами. В трехосных автомобилях, которые имеют сближенные оси задней тележки (например КамАЗ), управление также осуществляется передними колесами. В некоторых трехосных автомобилях управляемыми колесами являются колеса крайних осей (передней и задней). Благодаря этому автомобиль становится более маневренным и более проходимым. В таких автомобилях промежуточную ось размещают посередине автомобиля.

Рулевой механизм обеспечивает поворот управляемых колес при небольшом усилии на рулевые колеса, это достигается за счет увеличения передаточного, числа рулевого механизма. Конструкция рулевого механизма включает в себя:
1) рулевую пару (рулевую передачу), которая размещается в картере;
2) рулевой вал;
3) рулевое колесо.
Рулевой вал в зависимости от условий компоновки рулевого механизма может состоять из двух или трех частей, соединенных карданными шарнирами. Рулевое колесо в зависимости от принятого в стране направления движения может находиться справа или слева.

Рулевые механизмы в зависимости от типа рулевой передачи делятся на:
1) шестеренные;
2) червячные;
3) винтовые;
4) кривошипные.

Рулевой привод состоит из:
1) рулевой трансмиссии;
2) рычагов и тяг, которые связывают рулевой механизм с рулевой трансмиссией;
3) рулевой усилитель.
В конструкции рулевого привода имеются поперечная и продольная тяги. Поперечная тяга изготавливается из бесшовной стальной трубы, на резьбовые концы которой навертываются наконечники с шаровыми кольцами. Длина поперечной тяги должна быть регулируемой, так как от нее зависит величина схождения колес.

Продольная тяга связывает сошку с поворотным рычагом. Продольная тяга чаще всего применяется при зависимой подвеске. На концах тяги размещаются шаровые шарниры, которые поджимаются жесткими пружинами. За счет таких шарниров и пружин удается немного амортизировать удары, воспринимаемые управляемыми колесами.

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.