Зависимая подвеска. Самая древняя, зависимая подвеска используется и до сих пор, а её отличительной чертой неизменно остается жесткая связь осей колес посредством картера моста или простой балки. Первоначально в качестве упругих и направляющих элементов использовались рессоры, но в современном исполнении связующая колеса поперечина удерживается двумя продольными рычагами (по одному с каждой стороны кузова) и поперечной тягой Панара, воспринимающей боковые силы. Применяется на задней оси многих внедорожников и недорогих переднеприводных автомобилей.

Принято считать, что кроме простоты и низкой стоимости, преимуществ у зависимой подвески нет, однако это далеко не так. К её плюсам можно отнести небольшой вес, если речь идет о ведомой оси, высокий центр поперечного крена и главное - постоянство колеи и развала. На ровной дороге, вне зависимости от раскачки и крена, угол наклона колес к поверхности не изменяется, а значит, в любых режимах автомобиль обладает наилучшим сцеплением с дорогой. Больше ни одна подвеска не обладает таким свойством.

К сожалению, ситуация резко портится на плохом покрытии - попадание одного колеса в яму ведет к изменению развала другого, что еще больше снижает сцепные свойства. На прямой это не так опасно, но в повороте чревато неожиданным заносом.

Кроме того, имеются большие проблемы с управляемостью. Разнонаправленный ход колес сопровождается поворотом балки моста (вследствие скрещивания продольных рычагов), что провоцирует недостаточную поворачиваемость и нестабильность на прямой. А тут еще и тяга Панара немного дергает ось вправо-влево, дополнительно ухудшая ситуацию.

В принципе, это поправимо. Чтобы поперечина не разворачивалась, вместо одного продольного рычага с каждой стороны можно использовать два, расположенных по схеме механизма Уатта. А избавиться от осевых смещений поможет, например, замена тяги Панара на продольный рычаг, удерживающий балку по центру. Но практика показывает, что в этом изменении нет смысла - конструкция усложняется, ей требуется больше места по высоте. А ведь основная область применения зависимой подвески - недорогие автомобили.

Типичным представителем такой конструкции может служить задняя подвеска с цилиндрическими винтовыми пружинами в качестве упругих элементов. Как пример можно привести конструкцию задних подвесок классических "Жигулей". В этом случае балка заднего моста "подвешивается" на двух винтовых пружинах и дополнительно крепится к кузову при помощи четырех продольных рычагов. Кроме этого, для улучшения управляемости, уменьшения крена кузова в поворотах и улучшения плавности хода устанавливается поперечная реактивная штанга (тяга Панара).

Полунезависимая задняя подвеска. Конструктивно она выполняется в виде двух продольных рычагов, которые соединены посередине поперечиной. Этот тип подвески применяется только сзади, но практически на всех переднеприводных автомобилях. Среди плюсов этой конструкции можно выделить легкость монтажа, компактность и небольшой вес, как следствие - уменьшение "неподрессоренных масс", и самое ее весомое достоинство - наиболее оптимальная кинематика колеса. Недостаток можно выделить всего один: такую подвеску можно применять только на неведущем заднем мосту.

В случае если пружина и амортизатор конструктивно установлены отдельно друг от друга, пружина просто заменяется на пневмоэлемент с проставками необходимой толщины. Проставками подбирается минимальный и максимальный дорожный просвет автомобиля.

Если пружины с амортизаторами собраны в единый узел, наподобие передней стойки, то пневмоэлемент устанавливается так же, как и на передней подвеске - одевается на шток амортизатора.

На продольных рычагах. Среди независимых подвесок - то есть тех, в которых колеса не имеют жесткой связи друг с другом - подвеска этого типа самая простая. Каждое колесо здесь удерживается одним продольным рычагом, воспринимающим, соответственно, продольные и боковые усилия. Рычаг при этом должен обладать большой прочностью и иметь широкую опорную базу - обычно он крепится к кузову на двух шарнирах.

В процессе работы такой подвески колеса перемещаются строго в продольной плоскости автомобиля, а их схождение и колея остаются неизменными. С одной стороны, это плюс - на прямой автомобиль стабилен и экономичен, но с другой - в повороте колеса четко наклоняются вместе кузовом, существенно уменьшая возможности шин в передаче боковых сил. И крены получаются немаленькие - центр поперечного крена располагается очень низко, на уровне дороги. Конечно, ситуацию можно поправить, установив мощный стабилизатор, но на разбитом покрытии это чревато резкой потерей устойчивости.

Казалось бы, этого достаточно, чтобы навсегда поставить крест на такой конструкции, но при всем при этом она очень проста и компактна - в самый раз для коммерческих грузопассажирских моделей вроде Volkswagen Multivan. И ничего, что перед поворотом нужно сбрасывать скорость, зато автомобиль стабилен на прямой, адекватно управляется и весьма экономичен.

Подвеска на двойных поперечных рычагах. Появившись в тридцатых годах, подвеска на двойных рычагах до сих пор остается неизменным компонентом спортивных автомобилей. Как следует из названия, колесо в ней удерживается на двух поперечных рычагах, крепящихся к подрамнику или непосредственно к кузову. Преимущества такой конструкции - очень широкие возможности для настройки. Например, варьируя угол наклона рычагов, можно задавать высоту поперечного крена, а, выбирая их длину - управлять изменением колеи и развала.

Как правило, верхний рычаг делают короче нижнего, что позволяет при минимальном расширении колеи придавать колесам отрицательный развал в ходе сжатия - проще говоря, сделать так, чтобы, сжимаясь, подвеска "заваливала" верх колеса внутрь. Теперь в повороте нагруженное внешнее колесо оказывается уже гораздо ближе к вертикали, поскольку отрицательный развал частично компенсирует наклон колеса вместе с кузовом. Чем больше расстояние между поперечными рычагами, тем меньше силы, действующие в рычагах и их опорах, т.е. тем меньше податливость всех деталей и точнее кинематика подвески В этом тоже есть негативная сторона - меняющийся развал ухудшает условия работы покрышек в момент торможения, когда подвеска так же сжимается. А потому конструкторам приходится поразмышлять и над продольным наклоном рычагов - при их определенном положении подвеска может активно препятствовать клевку на торможении.

Большим преимуществом подвески так же является возможность получения высокого центра крена. В данном случае его можно расположить на любой высоте, но с некоторого момента этот подъем вызывает непостоянство колеи на ходе сжатия.

Из-за относительно большой высоты двухрычажная подвеска чаще всего применяется на передней оси. Её можно сделать и компактнее, но для этого рычаги уже нужно крепить к подрамнику, так как при их сближении возрастает усилие на опоры. Поэтому на задней оси, где нежелательно отнимать место у багажника, двухрычажная подвеска собирается именно на подрамнике.

Торсионно-рычажная (полузависимая). Данный тип подвески представляет собой нечто среднее между подвеской на продольных рычагах и зависимой. В ней так же есть продольные рычаги и поперечина между ними, но расположена она не на оси колес, как в зависимой подвеске, а смещена вперед, ближе к опорам рычагов. При этом сама поперечина, помимо восприятия боковых сил, выполняет еще и функции стабилизатора, скручиваясь при разнонаправленном ходе колес. Для этого она имеет специальное сечение (обычно U-образное), делающее её жесткой на изгиб и податливой на кручение.

С точки зрения кинематики полузависимая подвеска взяла лучшее от своих прародителей. На прямой, в случае равностороннего хода, колеса не получают изменения развала, двигаясь четко в плоскости кузова, а в повороте, при разноименном ходе, их развал меняется как относительно дороги, так и кузова - поперечина скручивает продольные рычаги, частично препятствуя наклону колес вместе с кузовом. Степень этого "препятствования" определяется положением поперечины - чем сильнее она смещена назад, тем меньше колеса отклоняются от вертикали. Но перебарщивать не стоит - ведь в предельном случае это получится уже зависимая подвеска с её проблемами управляемости и устойчивости на плохой дороге. Кроме того, возрастает нагрузка на продольные рычаги, которые при огромной жесткости на изгиб должны допускать еще и значительное скручивание.

Таким образом, с полузависимой подвеской внешнее к повороту колесо наклоняется сильнее, чем того хотелось бы - последующие типы подвесок способны удерживать колесо ближе к вертикали, обеспечивая лучшее сцепление с дорогой. Простота полузависимой подвески, отличная стабильность на прямой и неплохая устойчивость в поворотах обеспечили ей огромную популярность. Большинство небольших автомобилей оснащаются именно такой задней подвеской.

К минусам можно отнести лишь повышенные требования к месту под днищем и недостаточное противодействие поперечному наклону кузова - центр крена оказывается ниже, чем у зависимой подвески, хотя и выше, чем у схемы с продольными рычагами.

На косых рычагах. Подвеска этого типа сейчас стала редкостью - её вытеснила многорычажная конструкция - однако до середины 90-ых годов именно она применялась на задней оси большинства дорогих мощных заднеприводных автомобилей.

На вид она очень проста: с каждой стороны всего по одному косому рычагу, ось вращения которого наклонена как в продольном, так и в поперечном направлении. Выбирая углы этих наклонов, а так же длины рычагов, можно получать различные кинематические свойства подвески - за эту гибкость настроек её и полюбили разработчики. Кстати, в этом она похожа на двухрычажную подвеску, хотя возможности последней все-таки больше. В частности, подвеска на косых рычагах не обеспечивает относительного постоянства колеи - чем большее изменение развала требуется для прохождения поворотов, тем сильнее расширяется колея в ходе сжатия. Но все же её отклонение оказывается меньше, чем в подвеске Макферсон, а, кроме того, кренится автомобиль на косых рычагах меньше - центр крена можно расположить высоко, а его положение в меньшей степени зависит от загрузки машины.

Помимо этого подвеска обладает очень полезными для задней оси свойствами. Во-первых, она препятствует крену автомобиля на торможении, прижимая в этот момент кузов к земле. А, во-вторых, с её помощью можно влиять на характер управляемости, изменяя недостаточную поворачиваемость на избыточную и наоборот. Для этого инженеры подбирают угол поперечного наклона рычага, от которого зависит схождение колес в ходе сжатия - положительное схождение вызывает недостаточную поворачиваемость, а отрицательное - избыточную. Конечно, это тоже паллиативное решение, ведь переменное схождение на прямой волнистой дороге означает лишь нерациональное использование сцепных свойств шин. И, тем не менее, в разумных пределах этот механизм оправдывает себя лучшим балансом автомобиля в повороте. Радикальный же способ - управляемое электроникой схождение задних колес (как в новой "семерке" BMW) - обходится слишком дорого.

Подвеска типа МакФерсон. Подвеска МакФерсон - наиболее популярный тип подвески в настоящий момент. Объясняется это простотой конструкции, легкостью и небольшой шириной, что делает её незаменимой в условиях тесноты современных моторных отсеков. Однако на задней оси, где требования к компактности уже не так актуальны она встречается не так часто - из-за проблем с кинематикой.

На каждое колесо приходится всего по одному рычагу. А это - минимум сайлент-блоков и шаровых опор, то есть, минимум веса и максимум надежности. Нет необходимости в погоне за снижением неподрессоренных масс использовать алюминий и прибегать к другим ухищрениям. Через сайлент-блоки поперечный рычаг крепится к подрамнику (поперечной балке), через шаровую опору он соединен с поворотным кулаком колеса. Роль верхнего рычага выполняет сам кузов автомобиля, к которому крепится амортизационная стойка (амортизатор плюс пружина). Лишившись верхнего рычага, подвеска потеряла и способность к изменению развала при относительно стабильной колее, а возможности настройки резко сократились. Фактически конструкторам приходится выбирать: либо наклонить рычаг наружу и получить благоприятное изменение развала (то есть устойчивость в поворотах) ценой непостоянства колеи, либо расположить его ближе к горизонтали, и, наоборот, стабилизировать колею (то есть улучшить устойчивость на прямой), снизив сцепление в поворотах. Как правило, выбирают первый путь, в которого пользу говорит и возможность получения высокого центра крена. Кстати, его положение определяется все тем же наклоном рычага, а потому здесь кроется и еще одна неприятность - заметное увеличение кренов по мере загрузки автомобиля, когда подвеска проседает, и рычаг меняет наклон. Это характерно и для других типов подвески, но в гораздо меньшей степени, а потому на задней оси, которая обычно и воспринимает дополнительный вес, МакФерсон применяется редко. Для переднеприводных автомобилей особо малого и малого классов такая конструкция еще долго будет оставаться актуальной, хотя бы даже из-за ее компактности, но при конструировании моделей более высоких классов от схемы МакФерсон постепенно отказываются.

К недостаткам можно отнести и повышенное трение в амортизаторной стойке, что ухудшает фильтрацию неровностей и дорожных шумов, а так же увеличивает нагрузку на брызговик через верхнюю опору амортизационной стойки. Именно поэтому подвеску МакФерсон почти не встретишь на внедорожниках (исключение Range Rover), хотя она и обеспечивает большой ход колеса.

А вот на некоторые спортивные автомобили эта подвеска устанавливается, в частности на Porsche 911 и Cayman - жесткие амортизаторы и пружины ограничивают ход колес, и недостатки подвески почти не проявляются.

Подвеска типа "Де Дион". Стремясь как можно больше "облегчить" задний мост, инженеры многих автомобильных компаний начали применять подвеску типа "Де Дион", названную по имени своего изобретателя, француза Альберта Де Диона. Главное ее отличие - картер главной передачи теперь отделен от балки моста и прикреплен непосредственно к кузову. Теперь крутящий момент передается от двигателя автомобиля к ведущим колесам через полуоси, качающиеся на шарнирах равных угловых скоростей. Этот тип подвески может быть как зависимым, так и независимым. Нечто похожее применяется на внедорожных автомобилях, в конструкции передней подвески независимого типа.

Но несмотря на совершенствование конструкции, все зависимые подвески обладают одним и весьма существенным минусом: проявляется несбалансированное поведение автомобиля при старте и торможении. Машина начинает "приседать" при интенсивном разгоне и "клевать носом" во время торможения. Для устранения этого эффекта стали применять дополнительные направляющие элементы.

Многорычажная подвеска (Multilink). В настоящее время этот тип подвески является самым распространенным видом подвески, который применяется на задней и передней осях легкового автомобиля. Многорычажная подвеска устанавливается как на переднеприводные, так и на заднеприводные автомобили.

В отличие от остальных многорычажная подвеска - понятие довольно расплывчатое. Даже в самом названии "многорычажная" отсутствует какое-либо четкое указание на конструкцию. И, тем не менее, идея здесь всегда одна - объединить достоинства двухрычажной подвески с преимуществами подвески на косых рычагах, то есть при оптимальной кинематике добиться еще и подруливающего эффекта. Соответственно, многорычажную подвеску можно представить как двухрычажную, в которую добавлены продольные или (реже) косые рычаги, "утягивающие" колесо в сторону в ходе сжатия для изменения схождения. Многорычажная подвеска является дальнейшим развитием подвески на двойных поперечных рычагах. Если каждый из поперечных рычагов разделить на две части (два отдельных рычага) получиться простейшая многорычажная подвеска.

Чтобы все это правильно двигалось, инженерам важно рассчитать податливость рычагов и жесткость шарниров, а для минимизации размеров конструкции - смонтировать подвеску на подрамнике. Процесс проектирования очень сложен, он может осуществляться только с помощью компьютера

Недостатками подвески являются сложность и дороговизна, обычно в подвеске есть только один массивный рычаг, воспринимающий большинство нагрузок, а остальные лишь играют роль направляющих, а потому и делаются очень тонкими и легкими.

Главные преимущества многорычажной подвески: независимость колес друг от друга, низкая неподрессоренная масса, независимая продольная и поперечная регулировки, хорошая недостаточная поворачиваемость, хороший вариант для использования в схеме 4x4.

Многорычажная подвеска в своей основе имеет следующее устройство:

· подрамник;

· поперечные рычаги;

· продольный рычаг;

· ступица;

· амортизатор;

· пружина;

· стабилизатор поперечной устойчивости.

Подрамник является несущим элементом подвески. К подрамнику через резинометаллические втулки крепятся поперечные рычаги.

Поперечные рычаги соединены со ступичной опорой и обеспечивают ее положение в поперечной плоскости. В конструкции подвески может использоваться от трех до пяти поперечных рычагов. Стандартная конструкция многорычажной подвески включает три поперечных рычага:

· верхний;

· передний нижний;

· задний нижний.

Верхний рычаг служит для передачи поперечных усилий и связывает корпус опоры колеса с подрамником. Передний нижний рычаг определяет схождение колеса. Задний нижний рычаг воспринимает вес кузова, который передается на рычаг через пружину.

Продольный рычаг выполняет функцию ведения колеса в продольном направлении. Продольный рычаг с помощью опоры крепится к кузову автомобиля. С другой стороны рычаг соединен со ступичной опорой. На каждое из колес приходится свой продольный рычаг.

Ступица (корпус опоры колеса) является основанием для размещения ступичного подшипника и крепления колеса. Подшипник закрепляется на опоре болтом.

Для восприятия нагрузок в подвеске установлена винтовая пружина. Пружина опирается на задний нижний поперечный рычаг.

Амортизатор обычно расположен отдельно от пружины. Он соединен со ступичной опорой.

В конструкции многорычажной подвески используется стабилизатор поперечной устойчивости, который снижает крены кузова автомобиля при прохождении поворотов и обеспечивает необходимое сцепление задних колес с дорогой. Штанга стабилизатора закрепляется с помощью резиновых опор на подрамнике. Специальные тяги обеспечивают соединение штанги со ступичными опорами.

Заключение

Все конструкции имеют свои особенности, определяющие их уникальные плюсы и минусы. Поэтому можно лишь говорить об универсальности, балансе характеристик, и в этом случае однозначными лидерами оказываются двухрычажные и многорычажные подвески. Немного им уступают конструкции на косых рычагах и МакФерсон - их кинематика менее совершенна (особенно у МакФерсона), но они просты и не требовательны к месту. Далее можно расположить полузависимую подвеску, которая при всей своей простоте и дешевизне все же обеспечивает приемлемую кинематику. Ну, а замыкают список подвески на продольных рычагах и зависимые - слишком специфичны должны быть условия, оправдывающие их применение.

Размещено на Allbest.ru