Содержание
Подвеска автомобиля: устройство, классификация
Конструкция автомобильной подвески, классификация. Решения для легкового и коммерческого транспорта.
Подвеска автомобиля (ПА) служит для перемещения колёс вверх – вниз без изменения направления движения транспортного средства.
Назначение
Назначение подвески – сделать езду безопасной, плавной, уберечь авто от крена (наклона) кузова во время разгона, прохождения поворота и при торможении.
Фактически элементы подвески решают несколько задач:
- Увеличивают комфорт при езде. Это достигается за счёт демпфирования вибрации, толчков, ударов. Устройство «работает» с действующими силами колебания и гашения (трансформирует воздействия в допустимые колебания), обеспечивает упругую связь между кузовом и колёсами. Качественная подвеска позволяет достичь эффективного перераспределения энергии колебаний автомобиля между кузовом транспортного средства и колёсной базой. Амортизаторы поглощают эту энергию, превращая ее в тепло. Чем больше энергии поглощает амортизатор, тем быстрее будут затухать колебания кузова.
- Оказывают помощь при маневрах, регулируют (стабилизируют) положение кузова во время езды, обеспечивают противостояние дифференту – «кивкам» при торможении. От подвески зависит устойчивость авто и его управляемость. Шины транспортного средства находятся в постоянном контакте с дорожным покрытием.
- Минимизируют нагрузки на колеса. Благодаря этому вместе с правильно подобранными протекторами улучшают сцепление.
- Оптимизируют уровень точности рулевого управления во время езды. Ведь под контролем – геометрия положения и перемещения колёс.
Устройство подвески автомобиля
Конструкция включает следующие элементы:
- Упругие устройства. Принимают на себя нагрузки от дорожного полотна во время движения по кочкам, ухабам, минимизируют динамические нагрузки, вертикальные ускорения, смягчают удары, уберегают от «копирования» дорожных неровностей кузовом, отпружинивают толчки, обеспечивают транспортному средству плавную езду (оптимальный вариант – колебания 1 — 1,3 Гц). Популярные упругие элементы – витые пружины, торсионы.
- Демпфирующие элементы. Представлены всевозможными видами амортизаторов – пневматическими, газомасляными, масляными, магнитными. Поглощают тряску, не дают удару пройти к кузову авто.
- Направляющие. Обеспечивают корректное положение колесной базы при совершении маневров во время движения по прямой траектории и при поворотах. Роль направляющих выполняют рычаги, поперечные тяги.
- Стабилизатор поперечной устойчивости. Предохраняет авто от заваливания набок на поворотах.
- Крепления для амортизаторов, рычагов, стабилизатора поперечной устойчивости. Упругие вставки гасят вибрации и колебания, передаваемые в самой ПА от одного узла к другому. Если вставка сделана из полиуретана, то это хорошее условие, обеспечивающее профилактику для всей подвески от «выжимания» и нежелательной деформации.
- Шаровые опоры. Связывают рычаг ПА со ступицей (центральной вращающейся частью) колеса. Если в непорядке шаровая опора, то во время движения колеса могут начать выворачиваться наружу, а сама машина начнёт заваливаться на одно из крыльев.
- Сайлентблоки. Втулки из металла с резиновой или полиуретановой вставкой, образующие шарниры.
На упругих элементах, входящие в схему подвески автомобиля, остановимся наиболее подробно.
Витые пружины
Главная задача пружин – поддержка веса транспортного средства, гашение вибраций и ударов от дорожного полотна, сохранение надлежащего дорожного просвета.
Стандартные пружины средней жёсткости ставятся на городские легковые автомобили.
Усиленные пружины с высокой жесткостью – элементы задней подвески автомобиля. Их активно монтируют на транспортные средства, у которых на заднюю ось приходятся заметные весовые нагрузки. Это грузовики, легковые авто с прицепом.
На некоторые транспортные средства могут ставиться пружины с переменным сечением прута – с переменной жесткостью. Благодаря ним автомобиль легко адаптируется к любой дорожной ситуации.
Большинство пружин изготавливается в печах из прутков из рессорно-пружинной, торсионной стали. При деформации материал способен возвратиться в исходное положение. Пружины делают из прутков круглого сечения. Могут быть бочкообразными, коническими, цилиндрическими. Для гоночных авто выпускают пружины из углепластика.
Торсионы
Представляют собой металлические упругие стержни круглого сечения. Имеют на концах шлицевое соединение. Отлично работают на скручивание. Обеспечивают упругую связь между колесом и кузовом при перемещении колес.
Чаще всего монтируются на независимых подвесках у многоосных транспортных средств. Крепятся одним концом к кузову, другим – к рычагу.
Торсионы – распространённые компоненты передней ПА у рамных внедорожников и грузопассажирских фургонов RENAULT KANGOO, Iveco Daily, MERCEDES-BENZ.
Рессоры
Рессоры – упругие элементы ПА из металла. Эффективны для передачи нагрузки от кузова к ходовой (колесам, гусеницам). Могут быть однолистовыми и многолистовыми.
Одни из самых первых типов упругих элементов ПА. Изначально активно присутствовали и на легковом, и на грузовом транспорте. В странах СНГ рессоры в составе подвески хорошо знакомы владельцам машин «Москвич», «Волга».
Сейчас рессоры ставятся на коммерческий транспорт, преимущественно тяжёлые грузовики, строительную спецтехнику с двумя задними мостами.
Отказ от рессор у производителей легковых авто и интерес к ним со стороны производителей тяжёлого транспорта вызван тем, что главный недостаток большинства рессор – невозможность обеспечить плавный ход на хорошем полотне (это связано с высоким трением в самих компонентах устройства данного типа) , при этом это наиболее надёжное решение, когда нужно удержать кузов гружёной машины на заданной высоте, обеспечить тяжёлому грузовому транспорту безопасность движения.
И пока одни производители говорят, что рессоры уходят в прошлое, другие удивляются новыми решениями: рессорами с графитовым покрытием (существенно снижается трение), дробеструйным упрочнением.
Принцип работы подвески
Принцип работы подвески основан на преобразовании энергии удара.
- Колёса наезжают на неровность.
- Возникает сам удар.
- Упругие элементы (пружины, торсионы, рессоры) перемещаются
- Освобождается энергия.
- Боковые, продольные силы и их моменты передают направляющие (рычаги, поперечные тяги). Они же оказывают влияние на характер перемещения колёс.
- Гашения колебаний осуществляются амортизаторами. Ведь мало просто погасить удар. Важно, чтобы когда машина попадает на неровность, она не раскачивалась. По сути, если у ПА не было бы амортизаторов, то при попадании на колдобину, элементарно бы ухудшалось сцепление и машина бы “улетала”.
Классификация подвески
Существует большое многообразие типов подвесок автомобиля.
Классификационными признаками могут выступать
- Направляющие. В таком “срезе” ПА может быть независимой (телескопической, рычажной, комбинированной) и зависимой (с жёсткой балкой, с реактивными штангами).
- Особенности перемещения колеса. В поперечной, продольной плоскостях, в обеих из них.
- Тип гасящего устройства (в амортизаторах, рессоре и шарнирах, рессорах и амортизаторах).
- Тип базового упругого элемента (металлическая – торсионная с витой пружиной, с листовой рессорой, неметаллическая – гидравлическая, пневматическая, резиновая), комбинированная (рессорно-пружинная).
Виды подвесок автомобиля
Многообразие видов подвесок на рынке связано с тем, что производителям постоянно приходится искать новые решения.
Крайне важно, чтобы ПА не просто справлялась с базовыми функциями, но и была компактной, надёжной, доступной по стоимости, простой в установке и обслуживании. Давно прошли те времена, когда транспортное средство выбирали исключительно по двигателю, кузову и трансмиссии. Свою ПА требуют городские авто, внедорожники постоянно сталкивающиеся с ямами и ухабинами, грузовики. Также своё решение требуется для передней и задней подвески автомобиля.
Универсальных решений нет и в ближайшее время не предвидятся. Зато для каждого транспортного средства можно подобрать свою идеальную ПА.
Зависимая ПА
Дольше всего существует зависимая ПА. Она базируется на жесткой неразрывной оси, представляющей собой связующую колёс. Фактически такая подвеска была ещё до того, как не было авто. Это был распространенный элемент карет, конных повозок.
Такое устройство способно решить главную задачу — предупредить смещение колёс относительно друг друга. Если одно колесо попадает в яму или на камень, то другое смещается в эту же сторону.
Исполнение при этом может быть различным. Самые популярные варианты – на продольных рессорах и с направляющими рычагами.
Конструкция с продольными рессорами — это устройство с балкой, которая подвешена на двух рессорах. Соединение выполнено с помощью стремянок.
Концы рессоры монтируются прямо на несущем кузове. Для этого используются кронштейны разных видов. Один из них в виде эластичной опоры снижает вибрации, другой — в виде серьги создаёт благоприятные условия для продольного перемещения.
Один из недостатков конструкции c продольными рессорами – проблемы при противодействии на большой скорости боковым и продольным силам. В этом случае нет гарантии, что не сместится мост, а в итоге машина и вовсе не потеряет управляемость.
По этой причине автоконцерны уже не ставят ПА с продольными рессорами на легковые автомобили, но не отказались от её использования на коммерческом транспорте, особенно тяжёлой технике.
Впрочем, этот недостаток не встретить у конструкции с направляющими рычагами. Как правило, четыре из рычагов продольные, а один поперечный – в виде штанги, которая широко известна под названием “тяга Панара”, но у некоторых производителей возможны и другие вариации. Вместо тяги Панара в системе может присутствовать механизм Ватта, представляющий собой вертикальный рычаг, эффективно решающий проблему колебаний, или механизм Скотта-Рассела. Последний базируется на чередовании рычагов разной длины. Для того, чтобы обеспечить курсовую устойчивость транспортного средства – именно то, что требуется.
Рычаги присоединены с одной стороны к раме, а с другой стороны к балке моста, лояльны к продольным, боковым, вертикальным усилиям.
5-ти рычажная зависимая подвеска – популярное решение для многих современных автомобилей марок Volvo, Kia, Fiat, и Hyundai. Особенно хорошо данное решение подходит для внедорожников. ПА такого типа обеспечивает транспортному средству хорошую проходимость, а сама характеризуется надёжностью и длительным сроком эксплуатации. Единственное, как показывает практика, если с такой ПА что-то случается в силу сложности конструкции, обслуживание, ремонт – не самые дешёвые.
Но если автомобилист понимает необходимость таких трат на обслуживание, а среди маршрутов – регулярно дороги с плохим покрытием, это то, что нужно. А если есть желание, чтобы была более чёткая езда на ровном асфальте, всегда есть возможность выбрать покрышки с низким профилем.
Подвеска МакФерсон (McPherson)
Отдельным подвидом независимой ПА является McPherson с поворотным кулаком. Фактически ПА МакФерсон напоминает классическую ПА, базирующуюся на двойных поперечных рычагах, но вместо поперечного рычага как-такового у конструкции есть специальная амортизационная стойка.
Производители переднеприводных легковых авто получают отличные возможности для размещения в подкапотном пространстве коробки передач и ДВС. Можно использовать поперечную схему. Другие ПА не всегда позволяют это сделать.
Большой ход и простота конструкции – это ещё одни весомые плюсы решения. При этом конструкция неуниверсальная. Есть проблемы с углом наклона в вертикальной плоскости. Для производителей спорткаров, это например, – существенное ограничение.
Полунезависимая подвеска
- Общей осью для колес выступает скручивающая торсионная балка. Она имеет П-форму.
- Балка способна «играть», гася на поворотах крены транспортного средства.
- Продольные рычаги крепятся одним концом к кузову либо раме (смотря что перед нами — грузовой транспорт или легковой автомобиль), а другой – к ступице.
- При разгоне и торможении транспортного средства ПА ощущает силы скручивания, при этому балка “подтягивает” колёса на место.
У некоторых транспортных средств с полузависимой ПА на балке есть электромотор. И жёсткость ПА в этом случае можно изменять прямо в ручном режиме. Это очень практично.
Чаще всего такой тип ПА можно встретить у ВАЗ (модели от 2108 до 2115), HОNDA, Renault.
Автомеханики любят такие устройства за легкость монтажа, автомобилисты — за отличную кинематику колес и возможность получить высокий уровень жесткости в поперечном направлении.
Возникает вопрос: “А почему же такое решение не самое распространённое?” Увы, монтировать устройство можно далеко не на любом транспортном средстве. У решения достаточно специфические требования к геометрии днища.
Подвеска Де-дион (сбалансированная)
Фактически эта ПА гибридного типа. У неё есть признаки и зависимой, и независимой ПА. Основные элементы решения – витая пружина, амортизатор, приводной, задний и поперечный рычаг, балка, приводной вал, дифференциал, тормозной диск.
Решение обеспечивает отличную возможность сбалансировать неподресоренные массы автомобиля (массы рамы, кузова и другие элементы “верхней части” транспортного средства), добиться идеальной плавности хода. Недостаток решения – риск возникновения дисбаланса в момент торможения и при разгоне.
Конструкция достаточно сложна. Поэтому у неё высокая себестоимость. Высока и стоимость ремонта такой ПА.
На практике ПА Де-дион можно встретить у ряда Alfa Romeo, Mercedes-Benz Р-класса и Ferrari.
Независимая подвеска
Главная особенность независимой ПА – это то, что каждое колесо способно двигаться самостоятельно. Поэтому решение и называют независимым. Если правое колесо попадает на камень, то левое останется в статичном положении. То есть одно колесо сдвинется вместе с пружинами или другими элементами, а второму будет гарантировано хорошее сцепление с дорожным полотном. Пассажиры при езде на авто с независимой подвеской, напротив, чувствуют наибольший комфорт.
Но при этом – в “сцепке” с ПА находятся развал-схождение, ширина колеи. Для водителя это создаёт определённые трудности. Но на фоне легкой управляемости на больших скоростях с этим недостатком чаще на практике готовы смириться.
Исполнение
Исполнение независимых ПА бывает очень разным:
- На двойных поперечных рычагах. Верхний рычаг короче, нижний – длинней. Конструкция на двойных поперечных рычагах может иметь абсолютно разные упругие элементы. У автомобилей Fiat, например, распространены торсионные ПА на поперечных рычагах, у Jaguar – пружинные (пружины могут монтироваться с упором на брызговик или в зоне, находящейся между поперечными рычагами).
- На двойных продольных рычагах. Как правило, в качестве упругих элементов выступают торсионы. Решение хорошо подходит для тех ситуаций, когда производитель авто хочет обеспечить максимальный комфорт водителю и пассажиру, который находится рядом с ним. Неплохой вариант для городских автомобилей, предназначенных для езды, преимущественно, двух пассажиров. Правда, важно понимать, что такая конструкция требует увеличенных рычагов. А для того же городского автомобиля, требующего компактности, это уже проблема.
- На поперечных и продольных рычагах (одновременно). Гибридное решение минимизирует влияние сил на крепления подвески к кузову транспортного средства, но с показателями кинематики у конструкции – явные проблемы. В частности, при больших ходах ПА – изменение угла развала очень существенное.
- На косых рычагах. Оси качания – под косым углом. Производители таких ПА добились минимизации крена транспортного средства на повороте, но не всех устраивает изменения развал-схождения колёс. Такие подвески можно нередко встретить на машинах Opel, Fiat.
- С качающимися полуосями. Упругими элементами могут быть пружины и рессоры. Качающиеся полуоси создают идеальные условия для того, чтобы при наезде на камень или другое препятствие, колесо могло уберечь относительно полуоси перпендикулярное размещение. Но при езде со скоростью выше 60 км/час сразу же начинаются проблемы с развалом. Поэтому решение нельзя назвать практичным. При установке на легковые автомобили от него давно отказались. Хотя ранее такое решение можно было встретить у Chevrolet, Ford, Mercedes-Benz.
Пневматическая подвеска
ПА базируется на баллонах со сжатым воздухом. На характеристики ПА можно влиять именно при помощи изменения величины давления. Решение позволяет получить максимальную плавность хода, а также взять под полный контроль регулировку клиренса автомобиля.
Чаще всего решение можно встретить на коммерческом транспорте. Особенно на автобусах и большегрузных автомобилях, тягачах.
На легковой транспорт пневматические системы ставят реже. В основном, только на машины премиум-класса.
Массовый автопром прибегал к решению разве что только при выпуске отдельных моделей Citroen.
Гидравлическая подвеска
Альтернатива классическим амортизаторам и у решения – гидростойки и гидроподъемники со значительным рабочим ходом.
Гидравлическая подвеска автомобиля (с резервуаром с гидравлической жидкостью). Хорошо подходит для эффективного решения двух задач:
- контроля за жёсткостью,
- регулировкой высоты клиренса.
Лучше всего показывает себя на транспортных средствах с управляющей электроникой, подстраиваясь под особенности дорожного покрытия, скорость передвижения.
При наличии в автомобиле управляющей электроники, а также функции адаптивной подвески гидравлическая ПА самостоятельно подстраивается под условия дороги и вождения.
Электромагнитная подвеска
Работает за счёт преобразователей с мощными магнитами.
Особенности решения:
- От блока управления на магниты подается электричество,
- Автоматически изменяется жёсткость амортизаторов, клиренс.
- Автомобиль получает идеальную управляемость.
- Система отлично гасит мельчайшие неровности, даже те, которые проявляют себя на уровне вибрации.
Некоторые электромагнитные ПА, как, например, подвеска Bose (названа так по фамилии разработчика), дополнительно способны эффективно справляться с функцией электрогенератора. Колебания из-за неровностей дороги превращаются в электрическую энергию и накапливаются в аккумуляторах.
Многорычажная подвеска
Многорычажная ПА или Multilink – одна из наиболее активно устанавливаемых конструкций на заднюю ось. Включает в себя комплекс рычагов – поперечных и продольных, опору, пружину, амортизатор, подрамник, стабилизатор.
Для крепления ступицы колеса используется не менее 4-х рычагов. Это важно для того, чтобы обеспечить корректную регулировку колеса.
Плюсы Multilink:
- высокая плавность хода машины,
- хорошая управляемость,
- малошумность,
- независимая поперечная и продольная регулировка колес.
При этом решение сложно в изготовлении, поэтому себестоимость его достаточна высока. Непроста и установка ПА. Установить её способны только опытные автомеханики.
Двухрычажные push-rod и pull-rod
Для спорткаров очень важно, чтобы ПА мало весила, была жёсткой, обеспечивала согласованность кинематических параметров при высоких нагрузках.
Этим характеристикам соответствуют двухрычажные конструкции push-rod и pull-rod.
У обеих конструкций между монококом и колесом находится наклонная тяга – штанга. Она может быть тянущей (pull-rod) или толкающей (push-rod). Каждое колесо взаимосвязано с одной штангой. Толкающие штанги более популярны. Их проще установить в поднятую носовую часть авто. А ведь большинство гоночных авто в силу аэродинамических особенностей именно такие.
Чтобы детально изучить устройство подвески автомобиля, её виды, можно приобрести специальный онлайн-курс для самообучения на базе LCMS ELECTUDE. Обучающий продукт предназначен для самообучения. Электронная программа представляет собой интерактивный тренинг из 25 модулей. Среднее время прохождения тренинга – 6 часов. Но всё достаточно индивидуально и зависит от базовой подготовки. Кроме систематизированной теоретической базы вас ждёт работа на специализированном симуляторе. В том числе, вы сможете отточить навыки проведения сервисных операций.
Какой тип подвески лучше? Ликбез ЗР — журнал За рулем
Какую подвеску предпочесть, мягкую или жесткую, зависимую или независимую? Ответ простой — ту, которая нравится вам, но при этом ту, которой оснастили данную модель автомобиля разработчики.
— Сударыня, почему же, позвольте вас спросить, вы не надели алмазные подвески? Ведь вы знали, что мне было бы приятно видеть их на вас.
А. Дюма «Три мушкетера»
Напомним: подвеской автомобиля называется вся совокупность деталей и узлов, соединяющих кузов или раму автомобиля с колесами.
Перечислим основные элементы подвески:
- Элементы, обеспечивающие упругость подвески. Они воспринимают и передают вертикальные силы, которые возникают при проезде неровностей дороги.
- Направляющие элементы — они определяют характер перемещения колес. Также направляющие элементы передают продольные и боковые силы, и возникающие от этих сил моменты.
- Амортизирующие элементы. Предназначены для гашения колебаний, возникающих при воздействии внешних и внутренних сил
Вначале была рессора
У первых колесных не было никаких подвесок — упругие элементы попросту отсутствовали. А затем наши предки, вероятно, вдохновившись конструкцией стрелкового лука, стали применять рессоры. С развитием металлургии стальным полосам научились придавать упругость. Такие полосы, собранные в пакет, и образовали первую рессорную подвеску. Тогда чаще всего использовалась так называемая эллиптическая подвеска, когда концы двух рессор были соединены, а их середины крепились к кузову с одной стороны и к оси колес с другой.
У первых колесных транспортных средств никакой подвески не было. У первых колесных транспортных средств никакой подвески не было. | И на передней, и на задней осях применены классические эллиптические рессоры. И на передней, и на задней осях применены классические эллиптические рессоры. |
Затем рессоры стали применять на автомобилях, причем как в виде полуэллиптической конструкции для зависимых подвесок, так и установив одну, а то и две рессоры поперек. При этом получали независимую подвеску. Отечественный автопром долго использовал рессоры — на Москвичах до появления переднеприводных моделей, на Волгах (за исключением Волги Сайбер), а на УАЗах рессоры применяются до сих пор.
Все, кто хоть раз пользовался услугами маршрутного такси на базе ГАЗели, ездили на машине с полностью рессорной подвеской. Листов в рессорах немного — два на передней оси и три на задней.
Все, кто хоть раз пользовался услугами маршрутного такси на базе ГАЗели, ездили на машине с полностью рессорной подвеской. Листов в рессорах немного — два на передней оси и три на задней.
Рессоры эволюционировали вместе с автомобилем: листов в рессоре становилось меньше, вплоть до применения однолистовой рессоры на современных малых развозных фургонах.
Плюсы рессорной подвески | Минусы рессорной подвески |
|
|
Пружинная подвеска
Пружины начали устанавливать еще на заре автомобилестроения и с успехом применяют до сих пор. Пружины могут работать в зависимых и независимых подвесках. Их применяют на легковых автомобилях всех классов. Пружина, поначалу только цилиндрическая, с постоянным шагом навивки по мере совершенствования конструкции подвески приобрела новые свойства. Сейчас применяют конические или бочкообразные пружины, навитые из прутка переменного сечения. Все для того, чтобы усилие росло не прямо пропорционально деформации, а более интенсивно. Сначала работают участки большего диаметра, а затем включаются те, что поменьше. Так же и более тонкий пруток включается в работу раньше, чем более толстый.
На современных малолитражках спереди чаще всего применяют подвеску типа «качающаяся свеча», с пружинами сложного профиля. На современных малолитражках спереди чаще всего применяют подвеску типа «качающаяся свеча», с пружинами сложного профиля. | В задней полузависимой подвеске недорогих легковых автомобилей почти безальтернативно применяется пружина. В задней полузависимой подвеске недорогих легковых автомобилей почти безальтернативно применяется пружина. |
Плюсы пружинной подвески | Минусы пружинной подвески |
|
|
Торсионы
А вы знаете, что почти в любом автомобиле с пружинной подвеской все равно есть торсионы? Ведь стабилизатор поперечной устойчивости, который сейчас ставят почти повсеместно, это и есть торсион. Вообще любой относительно прямой и длинный рычаг, работающий на кручение, представляет собой торсион. Как основные упругие элементы подвески торсионы стали применятся наряду с пружинами в самом начале автомобильной эры. Торсионы ставили вдоль и поперек автомобиля, использовали в самых разных типах подвесок. На отечественных автомобилях торсион использовался в передней подвеске Запорожцев нескольких поколений. Тогда торсионная подвеска пришлась кстати вследствие своей компактности. Сейчас торсионы чаще используют в передней подвеске рамных внедорожников.
Пример установки торсионов в передней подвеске Great Wall Hover.
Пример установки торсионов в передней подвеске Great Wall Hover.
Упругим элементом подвески является торсион — стальной стержень, работающий на кручение. Один из концов торсиона закреплен на раме или несущем кузове автомобиля с возможностью регулировки углового положения. На другом конце торсиона установлен нижний рычаг передней подвески. Усилие на рычаге создает момент, закручивающий торсион. Ни продольная, ни боковая силы на торсион не действуют, он работает на чистое кручение. Подтяжкой торсионов можно регулировать высоту передней части автомобиля, но при этом полный ход подвески остается прежним, мы только меняем соотношение ходов сжатия и отбоя.
На задних концах торсионов установлены рычаги, позволяющие регулировать преднатяг.
На задних концах торсионов установлены рычаги, позволяющие регулировать преднатяг.
Плюсы торсионной подвески | Минусы торсионной подвески |
|
|
Амортизаторы
Из курса школьной физики известно, что любой упругой системе свойственны колебания с некой собственной частотой. А если еще будет воздействовать возмущающая сила с совпадающей частотой, то возникнет резонанс — резкое увеличение амплитуды колебаний. В случае с торсионной или пружинной подвеской бороться с этими колебаниями и призваны амортизаторы. В гидравлическом амортизаторе рассеивание энергии колебаний происходит за счет потери энергии на перекачивание специальной жидкости из одной камеры в другую. Сейчас телескопические амортизаторы распространены повсеместно, от малолитражек до большегрузных автомобилей. Амортизаторы, называемые газовыми, на самом деле тоже жидкостные, но в свободном объеме, а он есть у всех амортизаторов, содержится не просто воздух, а газ под повышенным давлением. Поэтому «газовые» амортизаторы всегда стремятся вытолкнуть свой шток наружу. А вот у следующего вида подвесок без амортизаторов можно обойтись.
Пневматическая подвеска
Материалы по теме
Почему пневмоподвески умирают раньше срока и как их реанимировать?
В пневматической подвеске роль упругого элемента играет воздух, находящийся в замкнутом пространстве пневмобаллона. Иногда вместо воздуха используют азот. Пневмобаллон представляет собой герметичную емкость со стенками из синтетических волокон, завулканизированных в слой герметизирующей и защитной резины. Конструкция во многом напоминает боковину шины.
Важнейшим качеством пневмоподвески является возможность изменять давление рабочего тела в баллонах. Причем перекачка воздуха позволяет устройству играть и роль амортизатора. Система управления позволяет изменять давление в каждом отдельном баллоне. Таким образом автобусы могут вежливо наклоняться на остановке для облегчения посадки пассажиров, а грузовики сохранять постоянную «стать», будучи набитыми под завязку или абсолютно порожними. А на легковых автомобилях пневмобаллоны могут устанавливаться в задней подвеске для сохранения постоянного дорожного просвета в зависимости от загрузки. Иногда в конструкции внедорожников применяют пневмоподвеску и на передней, и на задней осях.
Передняя пневмоподвеска внедорожника Audi Q7.
Передняя пневмоподвеска внедорожника Audi Q7.
Пневмоподвеска позволяет регулировать клиренс автомобиля. На больших скоростях машина «приседает» ближе к дороге. Поскольку при этом центр масс становится ниже, уменьшается валкость в поворотах. А на бездорожье, где важен большой дорожный просвет, кузов, наоборот, приподнимается.
Пневмоэлементы совмещают в себе функции пружин и амортизаторов, правда только в тех случаях если это заводская конструкция. В тюнинговых конструкциях, когда пневмобаллоны просто добавляют к существующей подвеске, амортизаторы лучше оставить.
Плюсы пневматической подвески | Минусы пневматической подвески |
|
|
Установку пневмоподвесок очень любят тюнингисты всех мастей. И, как обычно, кто-то хочет пониже, кто-то повыше.
Пневматическая подвеска монструозного пикапа. Пневматическая подвеска монструозного пикапа. | Тюнинговые пневмостойки, которые предназначены для замены традиционных амортизаторов с пружиной. Тюнинговые пневмостойки, которые предназначены для замены традиционных амортизаторов с пружиной. | Пневмоподвеска на подготовленном внедорожнике. Ход подвески вниз ограничен ремнем. Пневмоподвеска на подготовленном внедорожнике. Ход подвески вниз ограничен ремнем. |
Зависимая и независимая подвеска
Все слышали выражение «у него независимая подвеска по кругу». А что же это значит? Независимой подвеской называется такая подвеска, когда каждое колесо совершает ходы сжатия и отбоя (вверх и вниз) не оказывая влияния на перемещения других колес.
Независимая передняя подвеска торсионного типа чаще всего применяется на внедорожниках. Независимая передняя подвеска торсионного типа чаще всего применяется на внедорожниках. | Независимая задняя подвеска применяется начиная от С-класса и до самых сложных и дорогих представительских автомобилей. Независимая задняя подвеска применяется начиная от С-класса и до самых сложных и дорогих представительских автомобилей. |
Независимая подвеска типа МакФерсон с L или А-образными рычагами — сегодня самый распространенный тип передней подвески в мире. Простота и дешевизна конструкции совмещаются с неплохой управляемостью.
Независимая передняя подвеска на L-образных рычагах и стойках МакФерсон (McPherson).
Независимая передняя подвеска на L-образных рычагах и стойках МакФерсон (McPherson).
Зависимой называется такая подвеска, когда колеса объединяет одна жесткая балка. При этом ход одного колеса, например вверх, сопровождается изменением угла наклона другого колеса относительно дороги.
Жесткая балка заднего моста подвешивается к раме на пяти тягах.
Жесткая балка заднего моста подвешивается к раме на пяти тягах.
Раньше такие подвески применялись весьма широко — взять хоть наши Жигули. Теперь только на серьезных внедорожниках с мощной неразрезной балкой заднего моста. Зависимая подвеска хороша только своей простотой и используется там, где по условиям прочности необходим жесткий неразрезной мост. Еще есть полузависимая подвеска. Такая используется на задней оси недорогих автомобилях. Она представляет собой упругую балку, которая связывает оси задних колес.
Задняя полузависимая подвеска благодаря простоте, дешевизне и неплохим характеристикам широко распространена.
Задняя полузависимая подвеска благодаря простоте, дешевизне и неплохим характеристикам широко распространена.
Полузависимая подвеска обеспечивает относительно неплохие характеристики, при этом намного дешевле независимой. А вот независимая подвеска — королева подвесок — обеспечивает оптимальное сцепление каждого колеса с дорогой и наименьшую передачу толчков от неровностей на кузов автомобиля. При этом такая конструкция самая дорогая в обслуживании.
Вам помягче?
Какую подвеску предпочесть? Мягкую или жесткую? Ответим очень просто — ту, которая нравится вам, но при этом ту, которой оснастили данную модель автомобиля разработчики. Выбирайте себе автомобиль при покупке по шкале «Жестко — Мягко», а не пытайтесь усовершенствовать конструкцию после покупки. Амортизаторы разных производителей имеют разную славу на рынке: одни жестче, другие помягче. Но производитель впрямую никогда вам об этом не скажет. На коробке будет указано, применим данный амортизатор к вашему автомобилю, или нет.
Еще один способ которым допустимо немного менять жесткость подвески автомобиля, это установка шин более высокого или более низкого профиля из диапазона допускаемых заводом изготовителем. Об этом читайте здесь.
Заключение
Каждый тип подвески нашел свою нишу и неплохо себя там чувствует, продолжая постепенно развиваться. Пожалуй, специалисты в области двигателей внутреннего сгорания останутся без работы раньше, чем подвесочники! А если серьезно, то самой совершенной считается пневмоподвеска. Пока ее недостатком является сложность конструкции и цена. Но со временем, если не изобретут ничего нового, то за независимой пневмоподвеской будущее. А еще старайтесь поддерживать подвеску в исправности. Не стоит ездить с пустыми амортизаторами, гнутыми рычагами и пружиной, от которой «всего один виток с краешку отломился».
Пишите в комментариях, какой тип подвески предпочитаете вы и почему.
Какая подвеска автомобиля лучше — ликбез ЗР
Какую подвеску предпочесть, мягкую или жесткую, зависимую или независимую? Ответ простой — ту, которая нравится вам, но при этом ту, которой оснастили данную модель автомобиля разработчики.
Какая подвеска автомобиля лучше — ликбез ЗР
Фото: «За рулем» и из архива автора
определений и эффектов на поведение автомобиля
16 комментариев
/ Избранные статьи, Подвеска, Технологии, Особенности технологии, Динамика автомобиля, Особенности динамики автомобиля / Автор
Чарли Констант
Конструкция подвески имеет решающее значение для развития поведения автомобиля, чтобы оптимизировать его характеристики, управляемость и комфорт. Существует множество возможных регулировок в зависимости от автомобиля (комфорт, спортивность и т. д.). Эти настройки играют важную роль в обеспечении безопасности пассажиров на всех этапах вождения (торможение, прохождение поворотов, сцепление с дорогой).
Все количества, представленные в этом документе, могут быть применены к большинству существующих суспензий. Большая часть графики взята из программного обеспечения для проектирования и анализа подвески: OptimumKinematics.
Условное обозначение и название точек подвески
В этой статье используется условное обозначение SAE . Однако производители автомобилей используют другие обозначения (ISO, ISO-W, …).
Колесная база и гусеница
Колесная база — расстояние между пятном контакта переднего и заднего колеса. Длинная колесная база способствует устойчивости на прямой, а короткая колесная база позволяет лучше входить в повороты.
Полугусеница — разность по горизонтали от центра пятна контакта шины до продольной оси. Следовательно, колея – это расстояние между пятном контакта правого и левого колеса.
Влияние на поведение автомобиля
ПОВЫШЕНИЕ | УМЕНЬШЕНИЕ | |
---|---|---|
Колесная база | Улучшенная управляемость, улучшенная обитаемость, уменьшенный угол тангажа и продольная передача нагрузки | «придирчивое» поведение, уменьшите радиус поворота |
Трек | Стабильность рулевого управления, уменьшение угла крена и поперечной передачи нагрузки |
Угол схождения и угол развала (или угол наклона)
Схождение определяется как угловое отклонение от центральной линии транспортного средства и центральной линии обода. Положительное схождение (расхождение) определяется как отклонение колеса от направления движения. Угол схождения имеет тот же знак, что и расстояние схождения.
Развал определяется как угол наклона между боковой плоскостью (вертикально-продольной плоскостью) и плоскостью обода, лежащей на осевой линии обода. Положительный развал определяется как отклонение верхних частей колес от автомобиля.
Влияние на поведение автомобиля
Развал играет важную роль в боковых силах, создаваемых шиной. Статический угол развала может компенсировать увеличение развала на внешнем колесе, когда автомобиль катится. На приведенном ниже графике показана зависимость поперечной силы от угла увода шины при различных углах развала.
Как видно, чем больше отрицательный развал, тем больше боковая сила шины, до определенного предела.
Изменение развала также важно при расчете угла шкворня и угла кастера. На самом деле, эти два значения влияют на усиление развала при рулевом управлении. Подвески могут иметь угол схождения и угол развала в своих статических положениях. Эти статические углы играют очень важную роль в поведении автомобиля и износе шин. Традиционно производители автомобилей используют отрицательный угол схождения (схождение) задней подвески, чтобы стабилизировать заднюю часть автомобиля и способствовать недостаточной поворачиваемости, с отрицательным углом развала, чтобы уменьшить износ шин. В передней подвеске положительный угол схождения обеспечивает лучшую устойчивость автомобиля при торможении и прохождении поворотов (недостаточная поворачиваемость).
Угол шкворня и радиус зачистки
Угол шкворня определяется как угол между осью поворота (ось CD на рисунке в начале этой статьи) и осью, проходящей перпендикулярно пятну контакта, если смотреть спереди на (перпендикулярно вертикально-поперечной плоскости.)
Положительный угол шкворня определяется как вершина оси поворота, расположенная ближе к осевой линии автомобиля.
Радиус скребка определяется как расстояние между пересечением руля и землей, измеренное до центра пятна контакта, если смотреть перпендикулярно вертикально-боковой плоскости.
Положительный радиус трения определяется как ось рулевого управления, пересекающая плоскость земли между осевой линией автомобиля и пятном контакта.
Примеры:
ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО | УГОЛ ШПИЛЬКИ (°) |
---|---|
Ситроен С5 | 12,5 |
Ауди А4 | 3,4 |
Рено Клио II | 11,4 |
Пежо 307 | 11,7 |
Меган II RS | 8,5 |
Фольксваген Туран | 14,4 |
ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО | РАДИУС ЧИСТКИ (мм) |
---|---|
Пежо 406 | +2 |
Ауди А4 | -8 |
Рено Меган II | -2 |
Рено Меган II RS | -14 |
Рено Р18 | +44 |
Влияние на поведение автомобиля
Угол поворота шкворня влияет на геометрические изменения плана колес при рулевом управлении и усилия, передаваемые на шасси. В сочетании с углом кастера это влияет на устойчивость рулевого управления. Угол поворота шкворня должен быть положительным, чтобы обеспечить лучшую обратную связь при рулевом управлении, но не должен быть слишком большим, чтобы ограничивать усиление развала при рулевом управлении. Фактически, когда применяется угол поворота рулевого колеса, это вызывает отрицательный прирост развала на внешнем колесе и положительный прирост развала на внутреннем колесе.
Радиус скольжения — это «плечо рычага» продольных сил, приложенных к пятну контакта (при торможении). В передней подвеске положительный радиус трения обеспечивает устойчивость, потому что он вызывает схождение при торможении и схождение при ускорении. Отрицательный радиус очистки подходит для автомобилей с мощным двигателем, а положительное смещение радиуса очистки подходит для двигателей малой мощности.
Угол кастера и механический след
Кастер определяется как угол между осью рулевого управления и осевой линией колеса, проходящий перпендикулярно пятну контакта, если смотреть перпендикулярно боковому виду (вертикальная продольная плоскость).
Положительный кастер определяется как отклонение оси поворота назад от осевой линии колеса при виде сбоку (перпендикулярно к продольно-вертикальной оси).
Механический след определяется как расстояние между пересечением руля и землей, измеренное до центра пятна контакта, если смотреть перпендикулярно вертикальной продольной плоскости.
Положительный механический след определяется как ось рулевого управления, пересекающая плоскость земли перед пятном контакта.
Примеры:
ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО | УГОЛ РАСКЛАДКИ (°) |
---|---|
Ситроен С5 | 3.1 |
Ауди А4 | 3,4 |
Рено Клио II | 2.1 |
Пежо 307 | 4,6 |
Фольксваген Туран | 7,5 |
ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО | МЕХАНИЧЕСКИЙ ТРЕЙЛ (мм) |
---|---|
Ситроен С5 | 17 |
Ауди А4 | 16 |
Рено Клио II | 10 |
Пежо 307 | 30 |
Фольксваген Туран | 38 |
Влияние на поведение:
Положительный угол самоцентрирования рулевого управления и дает водителю обратную связь при движении по прямой. Это облегчает управление автомобилем, улучшает реакцию рулевого управления и курсовую устойчивость. Это также вызывает усиление развала (менее отрицательный развал) при управлении внешним колесом и, таким образом, улучшает поведение автомобиля в поворотах. Из-за такого угла кастера производители обычно используют гидроусилитель руля.
При положительном механическом следе колесо «тянется» транспортным средством как колесо покупательской тележки. Таким образом, он производит эффект самовыравнивания по прямой линии, который влияет на устойчивость автомобиля на прямой.
Это вызывает усилия в рулевом управлении и делает автомобиль чувствительным к боковым силам. Отрицательный механический след усилит склонность к блужданию.
Смещение шкворня
Смещение шкворня определяется как расстояние между центром колеса и точкой пересечения оси шкворня и оси шпинделя колеса.
Déport fusée = смещение шкворня, ось вращения = ось шкворня
Примеры:
ТРАНСПОРТНОЕ СРЕДСТВО | СМЕЩЕНИЕ ШКВОРЬЯ (мм) |
---|---|
Пежо 406 | 65 |
Пежо 307 | 60 |
Ауди А4 | 11 |
Рено Меган II | 60 |
Рено Меган II RS | 32 |
Рено R18 | 80 |
Влияние на поведение:
Смещение шкворня представляет собой «рычаг» продольных сил в центре колеса. Он производит самоцентрирующееся действие рулевого управления, особенно чувствительное на низкой скорости. На высокой скорости он обычно минимален по сравнению с другими эффектами, такими как эффект угла кастера.
Заключение
Есть несколько параметров, которые влияют на поведение автомобиля, обеспечивая множество возможных настроек с, как обычно, множеством компромиссов. Производители пытаются найти оптимальную подвеску (двойные поперечные рычаги, Mac-Pherson, многорычажка…) и правильную настройку в зависимости от поведения, которое они хотят придать автомобилю (комфорт, спорт…).
Оптимизация параметров подвески транспортных средств с использованием эволюционных вычислений
с показателем 1-10 из 13 ссылок
Сорт Byrelevancemost, повлиявшие на Papersercency
Fuzzy Control of Then Active с MR Damper
- CHENG LI, QUANGHU ZHARO
- CHENG LI, QUANGHU ZHAO 9029
- CHENG LI, QUANGHU ZHAO 9029
- CHENG LI, QUANGHU ZHAO 9029
- CHENG. Информатика, инженерия
2010 Международная конференция WASE по информационной инженерии
- 2010
Создана обоснованная математическая модель полуактивной подвески на основе четвертного транспортного средства, предложен нечеткий регулятор и выведены его нечеткие правила с помощью инструментария Matlab Fuzzy logic control, приведены кривые отклика при случайных возмущениях профиля дороги.
Демпфер MR и его применение для полуактивного управления системой подвески автомобиля
- Г. З. Яо, Ф. Ф. Яп, Г. Чен, Вейхуа Ли, С. Йео
Машиностроение
- 2002
Моделирование и имитация системы подвески полувагона с демпфером MR с использованием RecurDyn и Simulink
- F. Tyan, Chih-hsuan Lee, Chiu-ling Chen, Jeng-Fu Shen, Shun-Hsu Tu, W Jeng
Engineering
- 2010
В данной работе реализовано совместное моделирование «RecurDyn» и «Simulink» для исследования замкнутой системы подвески полувагона с магнитореологическим (MR) демпфером. С точки зрения развития…
Активное/полуактивное управление подвеской с помощью магнитореологических актуаторов
- Каркоуб М., Зриби М.
Машиностроение
Междунар. Дж. Сист. науч.
- 2006
Результаты моделирования показывают, что правильно управляемые демпферы MR являются эффективным средством подавления вибрации в легковых автомобилях.
Контроль вибрации с помощью полуактивных генераторов силы
- D. Karnopp, M.J. Crosby, R.A. Harwood
Машиностроение
- 1974
Тип генератора силы, который может реагировать на общие сигналы обратной связи от вибрационной системы для управления вибрацией, но не требует источника питания сервомеханизма, это…
MR производительность демпфера для шумоизоляции
- Б. Сапиньски, М. Росул
Машиностроение
- 2007
В статье рассматриваются характеристики противоударной изоляции сиденья водителя, подвеска которого укомплектована линейным магнитореологическим жидкостным демпфером (МР ). Цель эксперимента…
Моделирование и управление магнитореологическими демпферами для снижения сейсмической активности
- Дайк С., Спенсер Б., Сейн М., Карлсон Дж.
- представляет собой относительно новую область исследований, которая быстро развивается. Системы управления для этих структур имеют уникальные…
Адаптация в естественных и искусственных системах: вводный анализ с приложениями к биологии, управлению и искусственному интеллекту
- Дж. Холланд
Биология
- 1992
Первоначально применяя свои концепции к просто определенным искусственным системам с ограниченным числом параметров, Холланд продолжает исследовать их использование в изучении широкого круга сложных, естественных происходящие процессы, концентрируясь на системах, имеющих множество факторов, которые взаимодействуют нелинейным образом.
Генетические алгоритмы в поисковой оптимизации и машинном обучении
- Д.
- CHENG. Информатика, инженерия
- CHENG LI, QUANGHU ZHAO 9029
- CHENG LI, QUANGHU ZHAO 9029
- CHENG LI, QUANGHU ZHAO 9029