Підвіска коліс з'явилася значно раніше автомобіля. Вперше вона з'явилася ще на кінних екіпажах, призначених для більш комфортного пересування на великі відстані. Кількість коліс таких екіпажів було не менше чотирьох, тому їх конструктори змушені були передбачити можливість вертикального переміщення коліс щодо кузова для подолання нерівних доріг.
Саме тоді з'явилися перші конструкції підвісок, які потім практично без змін використовувалися в найперших автомобілях, швидкість яких не перевищувала 30 км / год. Але автомобілі удосконалювалися, швидкості їх руху швидко зростали, і підхід до конструкцій підвісок змінювався.
Якщо на початковому етапі автомобілебудування підвіска розглядалася тільки як засіб підвищення комфортабельності руху, то з ростом швидкості автомобілів всѐ більшу увагу доводилося приділяти питанням керованості. У третьому десятилітті 20 століття проявилася тенденція створення незалежної системи спочатку передніх, а згодом і задніх коліс автомобілів.
В даний час на легкових автомобілях застосовується тільки незалежна підвіска передніх коліс, яка може поєднуватися з незалежної, напівнезалежною і залежною системою задніх. Незважаючи на велику кількість застосовуваних в даний час схем, всі вони в даний час містять такі основні елементи:
- Напрямні елементи, що забезпечують задану траєкторію переміщення коліс щодо кузова;
- Пружні елементи, що забезпечують необхідне зусилля переміщення коліс;
- Елементи, що забезпечують гасіння коливань.
До тих, що направляють елементам можна віднести важелі, стійки, шарові опори і резинометаллические шарніри.
До пружним елементам можна віднести пружини, ресори, торсіони і пневматичні камери.
До елементів, що гасять коливання можна віднести амортизатори всіх типів.
Викладена вище класифікація елементів значною мірою умовна, так як в різних типах підвісок деякі деталі можуть поєднувати кілька функцій.
Як приклад можна розглянути ресору, яка застосовувалася ще в каретах. Ресора може виконувати роль відразу всіх трьох основних елементів, так як взаємне тертя її листів дозволяє досягти ефекту гасіння коливань, а ділянки ресор несиметричною форми можна використовувати в якості важелів.
Саме цими властивостями ресор і пояснюється їх широке поширення. Проте, такий поділ основних елементів дозволяє краще зрозуміти залежність зміни її характеристик від заміни будь-якого з перерахованих вище елементів. Тобто положення коліс залежить від напрямних елементів, жорсткість пристрої підвіски залежить від пружних елементів, а ефективність гасіння коливань - від амортизаторів.
Найбільш поширені конструкції і пристрій передньої підвіски
В даний час на легкових автомобілях малого і середнього класів найбільш поширеною є пристрій типу Мак - Ферсон.
Пристрій переднього вузла такого типу показана на малюнку.
Головна особливість підвісок цього типу - спільне використання нижнього важеля і телескопічною вертикальної стійки. У цій системі основне навантаження від ваги автомобіля передається на кузов в місці верхнього кріплення телескопічної стійки, так як пружний елемент (на малюнку пружина) розташовується безпосередньо на стійці.
Нижній важіль трикутної форми контролює траєкторію руху колеса і передає на силові елементи кузова поздовжні і поперечні зусилля, що виникають при русі автомобіля. Така система дуже добре поєднується з приводом передніх коліс, так як вісь обертання колеса проходить вище нижнього її важеля.
Переваги вузла типу Мак - Ферсон наступні:
- Простота конструкції, що дозволяє зменшити кількість деталей і їх масу;
- Можливість збільшення ширини моторного відсіку;
- Відносно мала трудомісткість обслуговування і ремонту.
Однак такий вузол не позбавлений недоліків:
- Характер зміни кута розвалу при роботі не оптимальний;
- Значна зміна кутів установки коліс при зміні завантаження автомобіля;
- Верхня точка кріплення стійок обмежує можливість зниження лінії капота.
В автомобілях, на яких встановлюється така передня підвіска, найчастіше використовують пружини як пружні елементи. Амортизатор телескопічного типу конструктивно виконує додатково функцію направляючого елемента, тому штоки амортизаторів Мак - Ферсон мають збільшений діаметр.
Для компенсації згинальних зусиль, що діють на амортизатор, пружину на ньому часто встановлюють під кутом до осі штока (див. Малюнок). Для зменшення крену автомобіля при проходженні повороту передбачається стабілізатор поперечної стійкості. Найчастіше застосовують стабілізатор торсіонного типу з вигнутого сталевого прута круглого перетину. Загнуті кінці стабілізатора шарнірно з'єднують з важелями або стійками лівого і правого коліс.
Проміжні опори стабілізатора закріплюють на кузові або спеціальному підрамнику. При нахилі автомобіля балка стабілізатора працює на скручування і перерозподіляє частину зусилля з найбільш навантаженого колеса на менш навантажене, зменшуючи таким чином крен автомобіля.
З'єднання нижнього важеля з поворотним кулаком здійснюється через кульову опору. Таке з'єднання дозволяє не тільки змінювати кут між поворотним кулаком і важелем, але і повертати колесо при зміні напрямку руху.
Пристрій кульової опори показано на малюнку:
Для того щоб полегшити зусилля повороту передніх коліс, у верхній опорі стійки застосовують спеціальний опорний підшипник. Найбільш часто застосовують завзятий шарикопідшипник.
Для того щоб стійка в процесі роботи мала вільний кутове переміщення, опора містить або еластичний гумовий елемент, або спеціальний шарнір. Схема пристрою верхньої опориі діючих на неї сил показана на малюнку.
Під впливом ударних знакозмінних навантажень на підшипник може відбуватися утомлююча руйнування деталей підшипника, що призводить до порушення його роботи.
Зовнішніми ознаками несправності підшипника є сторонні звуки при повороті коліс під навантаженням. В цьому випадку підшипник необхідно замінити. Крім того, в процесі експлуатації автомобіля може відбутися руйнування гумових елементів опори.
Автомобіль складається з безлічі вузлів, кожен з яких виконує покладені на нього функції. Без їх точної роботи неможливе нормальне рух машини. Одним з найважливіших вважається підвіска авто. Вона допомагає гасити удари від нерівній поверхні і передає крутить зусилля коліс на корпус. Завдяки цьому транспортний засіб рухається в потрібному напрямку.
Увага! Без підвіски кожен удар при наїзді на яму приносив би серйозної шкоди кузову.
Що таке підвіска можна дізнатися на відео:
Призначення підвіски і загальна будова
Підвіска для авто має кілька основних функцій, які визначають її роль в роботі авто. Саме вона забезпечує комфорт пасажирів при їзді. Одним з її основних елементів є амортизатори. Вони поглинають основну ударну силу.
Ще однією важливою функцією підвіски є утримання корпусу авто під час поворотів. Ця конструкційна особливість забезпечує високу надійність навіть на найкрутіших віражах. Загальний пристрій складається з таких елементів:
- кузов;
- колесо;
- шарнір;
- пружний, демпфуючий і спрямовує елемент.
Увага! Зараз в більшості конструкцій підвісок для автомобілів як пружний елемент використовуються пружини, але до сих пір можна знайти конструкції з ресорами.
Хороша підвіска авто забезпечує плавність під час їзди. Саме від неї залежить, наскільки комфортно ви будете почувати себе на трасі або бездоріжжю. В процесі еволюції автомобільними інженерами було створено безліч конструкцій, кожна з яких є унікальною. Багато з них знайшли своє практичне застосування.
Види підвісок і їх пристрій
Існує багато видів підвісок для автомобіля. Кожна має ряд конструкційних особливостей, що забезпечує її функціональні можливості. Не дивно, що кожна конструкція визначається для конкретного класу машин, розрахованого на ті чи інші умови експлуатації.
Видів підвісок існує дуже багато. В принципі кожен серйозний автомобільний виробник намагався винайти свою унікальну конструкцію, яка б максимально відповідала класу, що випускаються ним. Перерахування їх всіх займе дуже багато часу. Тому краще зосередитися на найбільш популярних.
залежна підвіска
Мабуть, це найстаріша підвіска, яка застосовується до цих пір. Головною її особливістю є жорстка зв'язок. Подібного ефекту вдається досягти завдяки балці і картера.
Примітно, що в найперших моделях виробники навіть використовували ресори. Але незабаром від цієї практики довелося відійти. Сучасні аналоги оснащуються поздовжніми важелями. За сприйняття бічної сили відповідає поперечна тяга.
Залежна підвіска авто володіє такими перевагами:
- невисокою вартістю;
- малою вагою;
- хорошим зчепленням з поверхнею.
На перший погляд, це не так-то вже й мало, але справа в тому, що і багато інших видів підвісок для авто володіють такими якостями. Головний же недолік системи полягає в частих заметах. До того ж через те, що колеса рухаються різноспрямовано, спостерігаються проблеми з керованістю.
задня незалежна
Конструкція підвіски досить проста. Це два поздовжніх важеля. Вони з'єднуються між собою поперечиною. Подібна підвіска встановлюється тільки ззаду, На машинах з переднім приводом. В іншому випадку ефективність системи знаходиться під великим питанням. До переваг системи можна зарахувати:
- компактність;
- малу вагу;
- хорошу кинематику.
Головна умова для використання підвіски такого типу - наявність не ведучого заднього моста. У деяких конструкціях амортизатори і пружини встановлюються окремо.
Увага! Головною альтернативою для пружини є пневматичний елемент з фіксацією певної величини.
Ще в деяких варіантах пристрої допустимо включення пружин і амортизаторів в одне ціле. В такому випадку пневматичний елемент монтується на шток амортизатора.
На поздовжніх важелях
Ця підвіска для авто відноситься до класу незалежних. Головною відмінністю є відсутність жорсткого зв'язку.Кожне колесо утримується за допомогою важеля. Саме він приймає бічні зусилля.
Увага! Важіль повинен мати граничну міцність. Це запорука надійності всього пристрою.
Важіль кріпиться до кузова двома шарнірами. При цьому сам елемент має широку опорну базу. Тільки так стає можливим забезпечити потрібну фіксацію і надійність.
Підвіска для авто такого типу може рухатися тільки поздовжньо. При цьому колія ніяк не змінюється. Подібна конструкторська особливість має як позитивну, так і негативну сторону. Якщо авто їде тільки вперед, то спостерігається значна економія палива. До того ж кузов володіє підвищеною стабільністю, але варто машині увійти в поворот, як все кардинально змінюється.
Поздовжня підвіска дуже погано показує себе на поворотах.Колеса нахиляються разом з кузовом, і це, звичайно ж, не сприяє стійкості. Подібний вид конструкції має вкрай мізерні можливості при передачі бічної сили. Великі крен - переконливе свідчення.
Додавання в пристрій поздовжньої підвіски стабілізатора дозволяє автомобілю позбутися надмірного крену. На жаль, подібне доповнення призводить до втрати стійкості на нерівному покритті.
Здавалося б, всіх перерахованих вище недоліків більш ніж достатньо, щоб забути про поздовжньої підвісці для авто. Але у неї є вагомі переваги, про які не можна забувати. Вона дуже компактна і проста в монтажі. Через це її найчастіше встановлюють на автобусах і вантажівках.
Поперечні подвійні важелі
Це пристрій підвіски для авто представляє собою різновид попередньої модифікації. Вона була створена в 30-х роках минулого століття. Незважаючи на це, вона до цих пір незамінна в машинах, які беруть участь в різних типах гонках.
Колесо в такій підвісці для авто утримується за допомогою двох важелів, які розташовуються поперечно. Кріплення може здійснювати як до кузова, так і до підрамника. Різні автомобільні компанії використовують той варіант, який найбільше підходить для їх цілей.
Головним достоїнством поперечної підвіски для авто є можливість широкої настройки. Ви можете легко змінити нахил важелів, якщо вам це знадобиться.Завдяки такій корективи змінюється параметр поперечного крену. Мало того, є можливість змінювати довжину. Це дозволяє впливати на розвал.
Нижній важіль поперечної підвіски для авто повинен бути трохи довше верхнього. Подібне конструкційну зміна дозволяє утворити негативний розвал коліс. Мало того, це відбувається при мінімальному розширенні колії.
На практиці подібне буде виглядати наступним чином: підвіска захопить колесо згори. Через це при поворотах колеса спереду виявляються набагато ближче до вертикалі. Даного ефекту вдається домогтися за рахунок негативного розвалу. Саме він компенсує нахил, хоча і не повністю.
Відстань між поперечними важелями дозволяє контролювати податливість підвіски авто. Також це впливає на кінематику. Залежність досить проста. Чим далі вони один від одного, тим більше жорсткості і вище точність.
Природно, без мінусів в поперечної підвісці авто обійтися не вийшло. Через мінливого розвалу гірше себе проявляють покришки. Особливо це помітно при гальмуванні. Не дивно, що з часом інженери стали встановлювати важелі поздовжньо.
Увага! Головним достоїнством підвіски авто з поздовжніми важелями є можливість отримання центру крену вище, ніж у інших модифікацій.
Де-діон
Шукаючи можливість зняти навантаження з заднього моста, вчені винайшли підвіску для авто Де-діон. У ній картер відділяється від балки. При цьому він кріпиться безпосередньо до кузова. Таким чином, крутний момент йде прямо до провідних коліс від силового агрегату. Провідниками служать піввісь. Конструкція може бути залежною і незалежною
Увага! Головний недолік цієї підвіски авто - відсутність балансу при гальмуванні.
Підвіска грає одну з найважливіших ролей в авто. Не дивно, що автомобільними інженерами було придумано безліч модифікацій, кожна з яких оптимально підходить під певні умови експлуатації.
На відео - огляд видів підвісок для авто:
Для чого потрібна підвіска автомобіля? В її завдання входить не тільки забезпечення комфорту. Її конструкція, настройки, стан прямим чином впливають на керованість і на гальмування. Інакше кажучи, це один з ключових і невід'ємних елементів будь-якого автомобіля.
Говорячи про те, з чого складається підвіска, можна розподілити всі її вузли по їх ролі на кілька груп:
- пружні елементи (пружини, ресори) потрібні для забезпечення робочого ходу підвіски і повернення колеса в початковий стан після проїзду нерівності;
- демпфирующие елементи (амортизатори, стійки) гасять розкачку кузова, не даючи йому увійти в резонанс з ударами від нерівностей;
- напрямні елементи ходової (важелі) задають траєкторію руху маточини при ході підвіски і повороті колеса.
При цьому один елемент може виконувати і кілька функцій. Наприклад, телескопічна стійка - це одночасно і амортизатор, демпфуючий коливання, і спрямовуюча, навколо якої обертається кулак в підвісках Макферсон.
типи підвісок
Все підвіски прийнято ділити на дві основні групи: залежні та незалежні.
У незалежній обидва колеса на одній осі не мають жорсткого зв'язку один з одним, що дозволяє їм самостійно відпрацьовувати нерівності і крен кузова. У залежною ж, навпаки, колеса завжди знаходяться на одній осі. Найпростішим прикладом можна назвати нерозрізні мости. Напівзалежної ж прийнято вважати підвіску з пружною балкою. Хоча, на перший погляд, колеса тут жорстко пов'язані між собою, нормована жорсткість на кручення дозволяє їм зміщуватися в певних межах, скручуючи балку.
Переваги незалежної підвіски незаперечні, причому на будь-якій дорозі. На асфальті важливо те, що для кожного колеса можна задати і розвал, і сходження, що прямо впливає на керованість. У поворотах незалежна ходова не так схильна до вивішування розвантаженого колеса, яким чином це відбувається на нерозрізних мостах. Конфігурація важелів може дозволяти переднім колесам «підломлюватись» при поворотах, полегшуючи рулювання. Цей прийом загальновідомий завдяки автомобілям Mercedes.
Якщо ж говорити про позашляхової експлуатації, то незалежна підвіска дає і плюси, і мінуси. При бічному наїзді на великі нерівності незалежна підвіска більш схильна до вивішування коліс - з одного боку пружина повністю стискається, з іншого ж зворотного ходу підвіски може не вистачити.
У той же час нерозрізний міст встане «по діагоналі», зчеплення збережуть обидва колеса. Особливо гостро це видно на змаганнях, де підготовлені машини проїжджають перешкоди з величезними кутами нахилу мостів.
Однак геометрична прохідність у автомобілів з незалежною ходової вище - важелі легко дозволяють підняти днище, збільшивши кут нахилу. У той же час як ні ліфтів машину на мостах, висота від моста до землі при тому ж діаметрі коліс залишиться незмінною.
Якщо до цього додати безперечну перевагу в комфорті і керованості на якісних дорогах, то не дивно, що саме незалежні підвіски практично повністю витіснили залежні.
Компонування незалежних підвісок
З чого складається передня підвіска? Основа будь-якої сучасної конструкції - це важіль, на якому гойдається маточина або поворотний кулак. Щоб під вагою машини маточина НЕ підломилися, потрібен і верхній обмежує елемент. У одноважільних підвісках їм служить стійка, яку вагу машини буквально намагається зігнути. У багатоважельних навантаження приймає на себе верхній важіль, що коливається паралельно нижньому.
Багатоважільна система значно міцніше одноважельною, а її конструкція дозволяє набагато краще контролювати траєкторію руху колеса. Тому, незважаючи на очевидні мінуси (більш складний ремонт, велику вартість), вона стала невід'ємною частиною і важких позашляховиків, і спортивних автомобілів.
Основні елементи підвіски
Передня підвіска
Почнемо з пружних елементів. Якщо спочатку їх роль грали прості у виробництві ресори, то з ускладненням автомобілів їх витіснили більш компактні і допускають значно більший хід спіральні пружини. Ресори зараз можна зустріти хіба що на вантажну техніку і в задній ходової важких пікапів.
Більш досконалий варіант пружного елемента - це пневмобаллона. Стиснене повітря дозволяє легко регулювати і дорожній просвіт, і жорсткість. Саме тому пневмопідвіска є невід'ємним елементом моделей класу люкс. Але різниця в ціні і складності з будь-якою іншою підвіскою, природно, величезна.
За гасіння коливань відповідають гідравлічні амортизатори - в них залито спеціальне масло, в якому переміщається шток з системою каліброваних отворів і клапанів. При русі штока вгору або вниз відкривається відповідний клапан, і потік рідини обмежується перетином відкритих отворів. Так як масло, подібно будь-якої рідини, нестислива, при повільному переміщенні шток практично не зустрічає опору (масло встигне перетікати через канали), а при зростанні швидкості під штоком створюється тиск, протидіє його руху.
При роботі масло, постійно проходячи в обидві сторони через клапан, неминуче спінюється, характеристики його «спливають». Для боротьби з цим зазвичай використовується газовий підпір, але тюнінгові фірми пропонують і більш оригінальні рішення. Представлені в нашому каталозі амортизатори Tough Dog серії Foam Cell мають пористий наповнювач: масло в них не спінюється, і при цьому немає характерного для газових і газомасляної амортизаторів пом'якшення через поступових втрат тиску газу всередині.
Для напряму руху маточини використовують важелі: або складові (штампуються і зварюються з сталевих листів), або литі з легких сплавів для зниження ваги. Так як щодо лонжерона або підрамника важіль переміщається тільки по одній осі, для його кріплення досить двох втулок (сайлентблоков), які одночасно і дозволяють важелю гойдатися, і частково гасять удари від нерівностей.
Класичний сайлентблок - це металева втулка, залита в жорстку гуму. У нормальному положенні важелів вона не скручена, що забезпечує найбільший ресурс сайлентблока. Але, коли важіль починає рухатися, відбувається скручування гуми, і вона з часом рветься, особливо в длінноходниє позашляхових підвісках. Тому поширена практика виготовлення сайлентблоков з високоміцних пластиків (поліуретан, капролон): в них внутрішня втулка ковзає усередині зовнішньої обойми, і це дозволяє таким конструкціям працювати з великим ходом. Але і жорсткість на стиск у них вище в рази, тобто ходова на КАПРОЛОНОВИЄ втулках замість сайлентблоков буде менш комфортна, передасть на кузов все вібрації і удари.
На передній осі колеса не тільки змінюють нахил щодо важеля, а й повертаються. Тому невід'ємні частини передньої підвіски - це кульові опори, пальці зі сферичними наконечниками, запресованими в обойми із зносостійкого матеріалу.
Зв'язавши сайлентблоками і кульовими кузов, маточину і систему важелів, можна отримати працездатний направляючий апарат ходової. Однак на практиці така конструкція буде схильна до вивішування коліс і надмірним крену при проходженні поворотів. Тому в її пристрій додатково вводиться стабілізатор поперечної стійкості - що йде від одного колеса до іншого торсіон, який прагне зрівняти становище коліс. Коли автомобіль крениться, стабілізатор починає скручуватися, протидіючи стиснення пружини з одного боку і притискаючи до землі колесо з іншого.
Також потрібні додаткові обмежувачі ходу важелів (відбійники, буфери). В іншому випадку при проїзді великої нерівності хід колеса буде обмежуватися тільки мінімальної і максимальною довжиною амортизатора, він буде швидко зношуватися, одночасно руйнуючи верхню опору і нижній сайлентблок. Гумові відбійники приймають удари на себе, зберігаючи ресурс більш дорогих вузлів.
Задня підвіска
З чого складається задня підвіска? На більшості машин вона значно простіше передньої. В першу чергу через те, що її вплив на керованість набагато менше, що дозволяє застосовувати більш прості рішення.
Один з найпростіших і старих варіантів - підвіска нерозрізного моста на старих задньопривідних машинах або сучасних пікапах. Так як міст сам по собі жорстко пов'язує колеса, досить закріпити його щодо кузова на двох поздовжніх тягах. В цьому випадку практично не має значення, що застосовувати в якості пружного елементу: пружини або ресори. Кріплення амортизаторів також елементарно.
Для збільшення жорсткості конструкції можуть застосовуватися і додаткові поздовжні тяги, встановлюватися стабілізатор.
Напівзалежна ходова на пружною балці, поширена на частини дешевих передньопривідних моделей, ще простіше. Тут єдиним хитним важелем стає сама балка, закріплена на своїх сайлентблоках. Все, що входить в підвіски такого типу, - це балка, пружини і амортизатори.
В незалежній задній підвісці доводиться використовувати систему поздовжніх і поперечних важелів, що утримують маточину. При цьому наявність або відсутність приводу на задній осі не має принципового значення. Основна ж відмінність від передньої підвіски - відсутність кульових опор, так як кулак маточини щодо кожного важеля лише гойдається, і це дозволяє використовувати звичайні сайлентблоки.
Принцип роботи підвіски
Незалежно від того, з чого складається підвіска автомобіля, всі її частини пов'язані між собою, а їх характеристики підбираються в комплексі. Розглянемо найпростіший випадок стиснення:
- інерція кузова при наїзді на нерівність стискає пружину, одночасно долаючи опір амортизатора;
- поворотний кулак одночасно тягне нижній важіль за нижню кульову і, впираючись через верхню кульову в верхній важіль, приходить в рух по траєкторії, заданої співвідношенням довжин важелів.
Досить змінити лише один параметр, і поведінка підвіски зміниться. Наприклад, більш жорсткий амортизатор не тільки знизить комфорт при акуратному переїзді нерівностей, а й збільшить навантаження на нижню кульову, так як буде сильніше протидіяти руху важеля.
На практиці ж на роботу підвіски одного колеса будуть впливати і всі інші. Тому ми рекомендуємо встановлювати тюнінгові деталі відразу комплектом від одного виробника. Наприклад, представлена в нашому каталозі австралійська фірма Tough Dog пропонує і пружини (як під стандартні навантаження, так і під збільшені), і різні типи тюнінгових амортизаторів.
Налаштування ходової під конкретні умови експлуатації також ведеться в комплексі. Наприклад, при встановленні більш довгих пружин для ліфтовкі кузова будуть потрібні і амортизатори зі збільшеним ходом, інакше при кожному ході відбою пружина буде повністю витягати шток амортизатора, змушуючи його битися об верхню частину корпусу за допомогою ключового втулкою і ущільненнями. Ліфтовка проставкамі, змінюючи кути нахилу важелів, може в буквальному сенсі впертися в допустимі кути нахилу пальців кульових опор, ті почнуть битися в корпусу, в результаті ресурс кульових впаде багаторазово.
З цієї причини найбільш досконалими на сьогоднішній день є системи з пневматичними пружними елементами і регульованими амортизаторами. Керуюча ходової електроніка в залежності від швидкості може одночасно змінювати і тиск в балоні, змінюючи дорожній просвіт, і підлаштовувати демпфірування амортизаторів, роблячи їх м'якше на малій швидкості і розбитій дорозі або, навпаки, жорсткіше на високій швидкості.
- Пані, чому ж, дозвольте вас запитати, ви не наділи алмазні підвіски? Адже ви знали, що мені було б приємно бачити їх на вас.
А. Дюма «Три мушкетери»
Нагадаємо: називається вся сукупність деталей і вузлів, що з'єднують кузов або раму автомобіля з колесами.
Перелічимо основні елементи підвіски:
- Елементи, що забезпечують пружність підвіски. Вони сприймають і передають вертикальні сили, які виникають при проїзді нерівностей дороги.
- Напрямні елементи - вони визначають характер переміщення коліс. Також напрямні елементи передають поздовжні і бічні сили, і що виникають від цих сил моменти.
- Амортизуючі елементи. Призначені для гасіння коливань, що виникають при впливі зовнішніх і внутрішніх сил
Спочатку була ресора
У перших колісних не було ніяких підвісок - пружні елементи просто були відсутні. А потім наші предки, ймовірно, надихнувшись конструкцією стрілецької лука, стали застосовувати ресори. З розвитком металургії сталевим смугах навчилися надавати пружність. Такі смуги, зібрані в пакет, і утворили першу ресорну підвіску. Тоді найчастіше використовувалася так звана еліптична підвіска, коли кінці двох ресор були з'єднані, а їх середини кріпилися до кузова з одного боку і до осі коліс з іншого.
Потім ресори стали застосовувати на автомобілях, причому як у вигляді напівеліптичними конструкції для залежних підвісок, так і встановивши одну, а то й дві ресори поперек. При цьому отримували незалежну підвіску. Вітчизняний автопром довго використовував ресори - на Москвичах до появи передньопривідних моделей, на Волгах (за винятком Волги Сайбер), а на Уазах ресори застосовуються до цих пір.
Ресори еволюціонували разом з автомобілем: листів в ресорі ставало менше, аж до застосування однолістовой ресори на сучасних малих розвізних фургонах.
| Плюси ресорної підвіски | Мінуси ресорної підвіски |
|
|
пружинна підвіска
Пружини почали встановлювати ще на зорі автомобілебудування і з успіхом застосовують до сих пір. Пружини можуть працювати в залежних і незалежних підвісках. Їх застосовують на легкових автомобілях всіх класів. Пружина, спочатку тільки циліндрична, з постійним кроком навивки паралельно з удосконаленням конструкції підвіски придбала нові властивості. Зараз застосовують конічні або бочкоподібні пружини, навиті з дроту змінного перерізу. Все для того, щоб зусилля зростала не прямо пропорційно деформації, а більш інтенсивно. Спочатку працюють ділянки більшого діаметра, а потім включаються ті, що трохи менше. Так само і більш тонкий пруток включається в роботу раніше, ніж більш товстий.
| | |
торсіони
А ви знаєте, що майже в будь-якому автомобілі з пружинною підвіскою все одно є торсіони? Адже стабілізатор поперечної стійкості, який зараз ставлять майже повсюдно, це і є торсіон. Взагалі будь-який відносно прямої і довгий важіль, що працює на кручення, являє собою торсіон. Як основні пружні елементи підвіски торсіони стали застосовуватися поряд з пружинами на самому початку автомобільної ери. Торсіони ставили вздовж і поперек автомобіля, використовували в самих різних типах підвісок. На вітчизняних автомобілях торсіон використовувався в передній підвісці Запорожців кількох поколінь. Тоді торсіонна підвіска припала до речі внаслідок своєї компактності. Зараз торсіони частіше використовують в передній підвісці рамних позашляховиків.
Пружним елементом підвіски є торсіон - сталевий стрижень, що працює на кручення. Один з кінців торсиона закріплений на рамі або несе кузові автомобіля з можливістю регулювання кутового положення. З протилежного боку торсиона встановлений нижній важіль передньої підвіски. Зусилля на важелі створює момент, що закручує торсион. Ні поздовжня, ні бічна сили на торсіон не діють, він працює на чисте крутіння. Підтяжкою тріснув можна регулювати висоту передньої частини автомобіля, але при цьому повний хід підвіски залишається колишнім, ми тільки змінюємо співвідношення ходів стиснення і відбою.
амортизатори
З курсу шкільної фізики відомо, що будь-який пружною системі властиві коливання з якоїсь власної частотою. А якщо ще буде впливати обурює сила з збігається частотою, то виникне резонанс - різке збільшення амплітуди коливань. У випадку з торсіонної або пружинною підвіскою боротися з цими коливаннями і покликані амортизатори. У гідравлічному амортизаторі розсіювання енергії коливань відбувається за рахунок втрати енергії на перекачування спеціальної рідини з однієї камери в іншу. Зараз телескопічні амортизатори поширені повсюдно, від малолітражок до великовантажних автомобілів. Амортизатори, звані газовими, насправді теж рідинні, але у вільному обсязі, а він є у всіх амортизаторів, міститься не просто повітря, а газ під підвищеним тиском. Тому «газові» амортизатори завжди прагнуть виштовхнути свій шток назовні. А ось у такого вигляду підвісок без амортизаторів можна обійтися.
Пневматична підвіска
У пневматичної підвісці роль пружного елемента грає повітря, що знаходиться в замкнутому просторі пневмобаллона. Іноді замість повітря використовують азот. Пневмобаллонамі є герметичну ємність зі стінками з синтетичних волокон, завулканізіровать в шар герметизирующей і захисної гуми. Конструкція багато в чому нагадує боковину шини.
Найважливішим якістю пневмопідвіски є можливість змінювати тиск робочого тіла в балонах. Причому перекачування повітря дозволяє пристрою грати і роль амортизатора. Система управління дозволяє змінювати тиск в кожному окремому балоні. Таким чином автобуси можуть ввічливо нахилятися на зупинці для полегшення посадки пасажирів, а вантажівки зберігати постійну «стати», будучи набитими під зав'язку або абсолютно порожніми. А на легкових автомобілях пневмобаллона можуть встановлюватися в задній підвісці для збереження постійного дорожнього просвіту в залежності від завантаження. Іноді в конструкції позашляховиків застосовують пневмоподвеску і на передній, і на задній осях.
Пневмопідвіска дозволяє регулювати кліренс автомобіля. На великих швидкостях машина "присідає" ближче до дороги. Оскільки при цьому центр мас стає нижче, зменшується хиткість в поворотах. А на бездоріжжі, де важливим є великий дорожній просвіт, кузов, навпаки, піднімається.
Пневмоелементи поєднують в собі функції пружин і амортизаторів, правда тільки в тих випадках якщо це заводська конструкція. У тюнінгових конструкціях, коли пневмобаллона просто додають до існуючої підвісці, амортизатори краще залишити.
Установку пневмопідвісок дуже люблять тюнінгісти всіх мастей. І, як завжди, хтось хоче нижче, хтось вище.
| | | |
Залежна і незалежна підвіска
Всі чули вислів «у нього незалежна підвіска по колу». А що ж це значить? Незалежною підвіскою називається така підвіска, коли кожне колесо робить ходи стиснення і відбою (вгору і вниз) не впливаючи на переміщення інших коліс.
| | |
Незалежна підвіска типу Макферсон з L або А-подібними важелями - сьогодні найпоширеніший тип передньої підвіски в світі. Простота і дешевизна конструкції поєднуються з хорошою керованістю.
Залежною називається така підвіска, коли колеса об'єднує одна жорстка балка. При цьому хід одного колеса, наприклад вгору, супроводжується зміною кута нахилу іншого колеса відносно дорогі.
Раніше такі підвіски застосовувалися досить широко - взяти хоч наші Жигулі. Тепер тільки на серйозних позашляховиках з потужною нерозрізний балкою заднього моста. Залежна підвіска хороша тільки своєю простотою і використовується там, де за умовами міцності необхідний жорсткий нерозрізний міст. Ще є напівзалежна підвіска. Така використовується на задній осі недорогих автомобілях. Вона являє собою пружну балку, яка пов'язує осі задніх коліс.
Будь-який автомобіль складається з ряду складових, кожна з яких виконує свої функції. Двигун перетворює енергію в механічний рух, трансмісія дозволяє змінювати тягове зусилля і крутний момент, а також передавати його далі, ходова частина забезпечує переміщення авто. Остання складова складається з декількох компонентів, серед яких і підвіска.
Призначення, основні складові
Підвіска в автомобілі виконує ряд найважливіших функцій:
- Забезпечує пружне кріплення коліс до кузова (що дозволяє їм переміщатися щодо несучої частини);
- Гасить коливання, одержувані колесами від дороги (тим самим досягається плавність ходу авто);
- Забезпечує постійний контакт колеса з дорожнім полотном (позначається на керованості і стійкості);
З моменту появи першого авто і по наш час було розроблено кілька видів цієї складової ходової частини. Але при цьому створити ідеальне рішення, яке влаштовувало б за всіма параметрами і показниками так і не вдалося. Тому з усіх існуючих типів підвісок автомобіля виділити якусь одну неможливо. Адже в кожній з них є свої позитивні і негативні сторони, які і зумовлюють їх використання.
В цілому будь-яка підвіска включає в себе три основні складові, кожна з яких виконує свої функції:
- Пружні елементи.
- Демпфіруючі.
- Напрямні системи.
У завдання пружних елементів входить сприйняття всіх ударних навантажень і плавна передача їх на кузов. Додатково забезпечують постійний контакт колеса з дорогою. До цих елементів відносяться пружини, торсіони, ресори. З огляду на те, що останній тип - ресори, практично зараз не використовуються, далі розглядати підвіску, в якій вони використовувалися - не будемо.
Найбільшого поширення в якості пружних елементів отримали кручені пружини. На вантажних ж авто нерідко використовується ще один вид - пневмоподушки.
Кручені пружини підвіски
Демпфіруючі елементи використовуються в конструкції для гасіння коливань пружних елементів шляхом їх поглинання і розсіювання, що запобігає розгойдування кузова під час роботи підвіски. Це завдання виконують амортизатори.
Передній і задній амортизатори
Напрямні системи пов'язують колесо з несучою частиною, забезпечують можливість переміщення по необхідної траєкторії, при цьому з утриманням його в заданому положенні відносно кузова. До цих елементів відносяться всілякі важелі, тяги, балки, і всі інші компоненти, які беруть участь створенні рухомих сполук (сайлент-блоки, кульові опори, втулки і т. Д.).
види
Хоч всі перераховані складові характерні для всіх існуючих типів підвісок автомобіля, але конструктивне виконання цього компонента ходової частини - різний. Причому різниця в пристрої впливає на експлуатаційні, технічні параметри і характеристики.
В цілому все використовуються зараз типи підвісок автомобіля діляться на дві категорії - залежні і незалежні. Також існує проміжний варіант - напівзалежна.
залежна підвіска
Залежна підвіска почала використовуватися на автомобілях з моменту їх появи і «перекочувала» вона на авто з кінних возів. І хоч за час існування цей тип значно удосконалився, але суть роботи залишилася незмінною.
Особливість цієї підвести полягає в тому, що колеса з'єднані між собою віссю, і не мають можливості переміщатися окремо щодо один одного. В результаті пересування одного колеса (наприклад, при попаданні в яму) супроводжується зміщенням другого.
У задньопривідних автомобілях з'єднує віссю виступає задній міст, який одночасно є елементом трансмісії (в його конструкцію входить головна передача з диференціалом і піввісь). У передньопривідних ж авто застосовується спеціальна балка.
Залежна підвіска Dodge Ram 2009 року
Спочатку в якості пружних елементів використовувалися ресори, але зараз їх вже повністю витіснили пружини. Демпфуючим елементом в цьому типі підвіски виступають амортизатори, які можуть бути встановлені окремо від пружних елементів або ж розташовуватися з ними співвісно (амортизатор встановлений всередині пружини)
У верхній частині амортизатор кріпитися до кузова, а в нижній - до мосту або балці, тобто крім гасіння коливання, він виступає ще й в якості кріплення.
Що стосується направляючої системи, то в конструкції залежною підвіски вона складається з поздовжніх важелів і поперечної тяги.
4 поздовжніх важеля (2 - верхніх, і 2 - нижніх) забезпечують повністю передбачуване рух осі з колесами по всім існуючим напрямкам. У деяких випадках кількість цих важелів зменшено до двох (верхні не використовуються). У завдання ж поперечної тяги (так звана тяга Панара) входить зменшення крену кузова і утримання траєкторії руху.
Основними достоїнствами залежною підвіски такої конструкції є простота конструкції, що позначається на надійності. Також вона забезпечує відмінне зчеплення з дорожнім полотном коліс, але тільки в разі руху по рівній поверхні.
Великим недоліком цього виду є можливість втрати зчеплення при входженні в повороти. При цьому через суміщення осі з елементами трансмісії, задній міст має масивну і габаритну конструкцію, для якої необхідно забезпечити досить багато місця. Зважаючи на ці особливостей використання такої підвіски для передньої осі практично неможливо, тому вона застосовується тільки ззаду.
Використання цього типу підвіски на легкових авто зараз вже зведено до мінімуму, хоча вона ще зустрічається на вантажівках і повнорозмірних рамних позашляховиках.
незалежна підвіска
Незалежна підвіска відрізняється тим, що колеса однієї осі між собою не пов'язані і рух одного з них не робить ніякого впливу на інше. По суті, в цьому типі для кожного колеса передбачений свій комплект складових частин - пружною, демпфирующей, що направляє. Між собою ці два комплекти практично не взаємодіють.
стійки Макферсона
Розроблено було кілька типів незалежної підвіски. Одним з найпопулярніших видів є підвіска Макферсона (вона ж - «коливається свічка»).
Особливість цього виду полягає в використанні так званої амортизаційної стійки, яка виконує одночасно три функції. До складу стійки входить і амортизатор, і пружина. У нижній частині цей складовий елемент підвіски кріпитися до маточини колеса, а вгорі за допомогою опор - до кузова, тому він крім прийняття і гасіння коливань ще й забезпечує кріплення колеса.
Пристрій газомасляної стійки MacPherson
Також в конструкції є ще одні компоненти направляючої системи - поперечні важелі, в завдання яких входить крім забезпечення рухомого з'єднання колеса з кузовом ще і запобігання його подовжнього переміщення.
Для боротьби з креном кузова під час руху в конструкції підвіски використовується ще один елемент - стабілізатор поперечної стійкості, який є єдиною сполучною ланкою між підвісками двох коліс однієї осі. По суті, цей елемент є торсионом і принцип його роботи заснований на виникненні протидіє сили при скручуванні.
Підвіска зі стійками Макферсона є однією з найпоширеніших і може використовуватися як на передній, так і задній осі.
Вона відрізняється порівняно компактними розмірами, простотою конструкції і надійністю, за що і отримала популярність. Недоліком же її є зміна кута розвалу при значному ході колеса щодо кузова.
важільний тип
Важільні незалежні підвіски - теж досить поширений варіант, що застосовуються на автомобілях. Цей тип ділиться на два види - двохважеля і мультіричажную підвіски.
Конструкція двохважелем підвіски зроблена так, що амортизаційна стійка виконує тільки свої прямі завдання - гасить коливання. Кріплення ж колеса повністю лежить на керуючої системі, що складається з двох поперечних важелів (верхнього і нижнього).
Використовувані важелі мають А-подібну форму, що забезпечує надійне утримання колеса від поздовжнього переміщення. До того ж вони різної довжини (верхній - коротше), завдяки чому навіть при значних пересуваннях колеса щодо кузова, кут розвалу не змінюється.
На відміну від «МакФерсона» двохважіль підвіска більш габаритна і металоємність, хоча трохи більшу кількість складових частин на надійності не позначається, але вона трохи складніше в обслуговуванні.
Багатоважеля тип, по суті, є доопрацьованій двохважелем підвіскою. Замість двох А-образних в її конструкції використовується до 10 поперечних і поздовжніх важелів.
підвіска
Таке конструктивне рішення робить позитивний вплив на плавність ходу і керованість авто, збереження кутів положення колеса під час роботи підвіски, але при цьому вона дорожча і складна в обслуговуванні. Через це по вживаності вона поступається стійок Макферсона і Двохважеля типу. Її можна зустріти на більш дорогих авто.
напівзалежна підвіска
Якоїсь серединою між залежною і незалежною підвіскою виступає напівзалежна.
Зовні цей вид дуже схожий з залежною підвіскою - є балка (до якої не входять елементи трансмісії), виконана заодно з поздовжніми важелями, до яких кріпляться колісні маточини. Тобто, і є вісь, яка з'єднує два колеса. До кузову балка кріпитися теж за допомогою цих же важелів. В якості пружних і демпфуючих елементів виступають пружини і амортизатори.
Напівзалежна підвіска з механізмом Уатта
Але на відміну від залежної підвіски, балка є торсіонної і може працювати на скручування. Це дозволяє в певному діапазоні колесам незалежно один від одного переміщатися в вертикальному напрямку.
Завдяки простоті конструкції і високої надійності торсіонна балка досить часто застосовується на задніх осях передньопривідних автомобілів.
інші види
Вище розглянуті основні види підвісок, що застосовуються на автомобілях. Але типів їх трохи більше, хоча інші зараз не використовуються. Такий наприклад, є підвіска «ДеДион».
В цілому, «ДеДион» відрізнялася не скільки конструкцією підвіски, а пристроєм трансмісії задньопривідних автомобілів. Суть розробки зводилася до того, що головна передача була винесена з конструкції заднього моста (вона жорстко кріпилася до кузова, а передача обертання виконувалася півосями зі Шрусамі). Сама ж задня вісь могла мати як незалежну, так і залежну підвіску. Але через низку негативних якостей цей тип на авто широкого поширення не отримав.
Підвіска De Dion
Також варто згадати про активну (вона ж - адаптивна) підвісці. Вона не є якимось окремим типом, а є, по суті, незалежною підвіскою, і відрізняється від описаних вище деякими конструктивними нюансами.
У цій підвісці використовуються амортизатори (гідравлічні, пневматичні або комбіновані) з електронним управлінням, що дозволяє до певної міри змінювати параметри роботи цього вузла - підвищувати і знижувати жорсткість, збільшувати кліренс.
Але зважаючи на складність конструкції зустрічається вона дуже рідко і тільки на автомобілях преміум сегменту.