Подвеска автомобиля: назначение, устройство, виды подвески

История появления

Попытки сделать движение транспортного средства более плавным и комфортным предпринимались еще в вагонах. Первоначально оси колес жестко крепились к кузову, и каждая неровность дороги передавалась сидящим внутри пассажирам. Только мягкие подушки на сиденьях могли повысить уровень комфорта.

Зависимая подвеска с поперечными рессорами

Первым способом создания упругой «прослойки» между колесами и кузовом вагона было использование эллиптических рессор. Позднее это решение было позаимствовано для автомобиля. Однако пружина уже стала полуэллиптической и может быть установлена ​​поперечно. Автомобиль с такой подвеской плохо управлялся даже на малых скоростях. Поэтому рессоры вскоре стали устанавливать продольно на каждое колесо.

Развитие автомобильной промышленности также привело к развитию подвески. В настоящее время существуют десятки их разновидностей.

Список видов подвесок легковых автомобилей

В данной статье рассмотрены только основные типы автомобильных подвесок, тогда как на самом деле их видов и подвидов гораздо больше, к тому же инженеры постоянно разрабатывают новые модели и дорабатывают старые. Для вашего удобства, вот список самых распространенных. Далее каждая из подвесок будет рассмотрена более подробно.

• Зависимые подвески
  • На поперечной пружине
  • На продольных рессорах
  • С джойстиками
  • С опорной трубой или тягой
  • «Де Дион»
  • Торсионный рычаг (с соединенными или заблокированными рычагами)
• Независимые подвески
  • С поворотными валами
  • На последующих вооружениях
    • Наш
    • Кручение
    • Гидропневматический
  • Подвеска «Дюбонне»
  • На двойных задних рычагах
  • На наклонных рычагах
  • На двойных поперечных рычагах
    • Наш
    • Кручение
    • Наш
    • На резино-упругих элементах
    • Гидропневматические и пневматические
    • Многорычажная подвеска
  • Подвеска-свеча
  • Подвеска «МакФерсон» (качающаяся свеча)
  • На продольных и поперечных рычагах

• Активные подвески
• Пневматические подвески

Видео: Электромагнитная подвеска

Какие подвески бывают

В связи с конструктивными особенностями подвески принято делить на 3 типа: зависимая, независимая и полузависимая подвеска

Зависимая подвеска

Он предполагает жесткое соединение противоположных колес, где движение одного колеса в поперечной плоскости вызывает движение другого. В состав моста автомобиля входит жесткая балка, которая заставляет колеса двигаться параллельно. Первоначально в качестве направляющих и упругих элементов использовались рессоры, но в современных автомобилях поперечина, соединяющая колеса, фиксируется двумя продольными рычагами и поперечным рычагом.

Преимущества:

• бюджетный
• простота конструкции
• высокий центр рулона
• волновое и трековое сопротивление

Иными словами, на ровной поверхности вне зависимости от конструкции угол наклона колес по отношению к дороге не меняется, и автомобиль имеет наилучшее сцепление с дорогой. К сожалению, на плохой дороге это преимущество теряется, так как выход из строя одного колеса приводит к выходу из строя другого, в результате чего ухудшается сцепление с дорогой.

Конструкция очень проста и надежна, поэтому широко применяется на грузовых автомобилях и на задней оси легковых автомобилей.

Полунезависимая

Он включает в себя жесткую балку, которая удерживается торсионами на корпусе. Такая конструкция делает подвеску относительно независимой от кузова. Например, вы можете изучить подвеску переднеприводного автомобиля ВАЗ.

Читайте также: Hyundai H-1

Независимая подвеска

Предполагает автономную работу каждого колеса. Их движения независимы друг от друга, что обеспечивает более плавную езду. Независимая подвеска может быть как передней, так и задней, и в свою очередь обычно делится на:

• Подвеска с поворотными полуосями — важнейшим конструктивным элементом являются полуоси. Когда вы наезжаете на неровности, колесо всегда сохраняет перпендикулярное положение по отношению к оси оси.
• Подвеска с наклонными рычагами — оси поворота рычагов расположены под косым углом. Плюсами такого типа устройства можно назвать уменьшение колебаний колесной базы и качки автомобиля при прохождении поворотов.
• Подвеска на продольных рычагах — самый простой тип среди независимых. Каждое колесо удерживается рычагом, поглощающим боковые и продольные силы. Обычно рычаг крепится к корпусу шарнирами и очень стабилен. Недостаток такой подвески в том, что колеса на поворотах наклоняются вместе с кузовом, создавая большой крен.
• С продольными и поперечными рычагами. Этот тип подвески технически сложен и громоздок, поэтому не очень популярен (использовался на таких марках, как Rover, Glas и так далее).
• С двойным буксиром и поперечными рычагами.
• Подвеска торсионная – включает в свою конструкцию два продольных рычага и торсионную торсионную балку. Применяется на задней оси переднеприводных автомобилей, в современном автомоделировании, в основном на китайских бюджетных моделях. Преимущество – надежность и простота, а недостаток – излишняя жесткость, что лишает комфорта пассажиров заднего ряда.
• Подвеска со стойками MacPherson является наиболее распространенной конструкцией передней подвески современных автомобилей. Это связано с небольшой шириной, легкостью и простотой конструкции. Однако у такой подвески есть и существенный недостаток: высокое трение в стойке амортизатора и, как следствие, снижение фильтрации дорожного шума и ударов.
• Гидропневматическая и пневматическая подвеска. Роль упругих элементов выполняют пневмоцилиндры и гидропневмоэлементы, объединенные в единое целое с системой гидроусилителя руля и гидравлической тормозной системой.
• Адаптивная подвеска характеризуется различной степенью демпфирования амортизаторов в зависимости от качества дорожного покрытия, параметров движения и пожеланий водителя. В результате повышается маневренность и безопасность.

Все подвески имеют свои положительные качества и недостатки. Некоторые до сих пор широко используются, а некоторые уже давно не актуальны.

Основные функции и характеристики подвески автомобиля

Каждая подвеска имеет свои особенности и рабочие характеристики, которые напрямую влияют на управляемость, комфорт и безопасность пассажиров. Однако любая подвеска, вне зависимости от типа, должна выполнять следующие функции:

1. Поглощение неровностей и толчков со стороны дороги для снижения нагрузки на кузов и повышения комфорта вождения.
2. Стабилизация автомобиля во время движения за счет обеспечения постоянного контакта шины колеса с дорожным покрытием и ограничения чрезмерного качения.
3. Сохранение заданной геометрии движения и положения колес для сохранения точности рулевого управления при движении и торможении.

Грузовой автомобиль с жесткой подвеской

Жесткая подвеска автомобиля подходит для динамичной езды, требующей немедленной и точной реакции на действия водителя. Он обеспечивает низкий дорожный просвет, максимальную устойчивость, сопротивление качению и кузову. В основном используется в спортивных автомобилях.

Роскошный автомобиль с энергоемкой подвеской

Большинство легковых автомобилей используют мягкую подвеску. Он максимально сглаживает неровности, но делает машину несколько раскатанной и менее управляемой. Если требуется регулируемая жесткость, на автомобиль устанавливается винтовая подвеска. Это амортизатор с переменной силой пружины.

Внедорожник с подвеской для длинных дорог

Ход подвески — расстояние от крайнего верхнего положения колеса при сжатии до крайнего нижнего положения при подвеске колес. Ход подвески во многом определяет «внедорожные» характеристики автомобиля. Чем больше значение, тем большее препятствие можно преодолеть, не задев ограничитель и не вывесив ведущие колеса.

Устройство подвески

Любая подвеска автомобиля состоит из следующих основных элементов:

1. Эластичное устройство – воспринимает нагрузку от неровностей дорожного покрытия. Типы: рессоры, рессоры, торсионы, пневмоэлементы и так далее
2. Демпфирующее устройство – гасит колебания кузова при проезде неровностей. Типы: все типы амортизаторов.
3. Рулевое устройство – обеспечивает заданное движение руля по отношению к кузову. Типы: рычаги, поперечные и реактивные тяги, пружины. Рокеры используются для изменения направления удара демпфирующего элемента в спортивной подвеске с рулевой тягой и толкателем.
4. Стабилизатор поперечной устойчивости – уменьшает крены кузова.
5. Резинометаллические шарниры – обеспечивают упругое соединение элементов подвески с кузовом. Частично гасит, гасит удары и вибрации. Типы: сайлентблоки и вкладыши.
6. Ограничители хода подвески – ограничивают ход подвески в крайних положениях.

Функции подвески и технические данные

Каждый тип подвески имеет индивидуальные характеристики, которые охватывают комплекс рабочих характеристик, от которых напрямую зависит управляемость машины, а также безопасность и удобство находящихся в ней людей.

Несмотря на то, что все типы подвески автомобилей разные, они производятся для одной цели:

• Амортизация вибрации и ударов от неровностей дорожного покрытия для снижения нагрузки на тело и повышения комфорта водителя и пассажиров.
• Стабилизация положения автомобиля при регулярном контакте резины с дорогой, а также уменьшение возможных кренов кузова.
• Сохранение необходимой геометрии положения и движения всех колес для обеспечения точности маневрирования.

Устройство подвески авто

Каждый кулон содержит следующие компоненты:

1. Эластичный аппарат. Принимает на себя нагрузки от дорожных препятствий. Он может состоять из пружины, пневматических элементов и т.д.
2. Демпфирующее устройство. Необходимо гасить колебания кузова в процессе преодоления дорожных неровностей. В качестве этого приспособления используются все виды амортизирующих устройств.
3. Направляющая единица. Контролирует необходимое смещение колеса относительно кузова. Выполняется в виде поперечных тяг, рычагов и пружин.
4. Анти-ролл-бар. Он гасит наклон кузова в поперечном направлении.
5. Резинометаллические петли. Сервер для упругого соединения деталей механизма с машиной. Кроме того, они в небольшой степени выполняют функцию амортизаторов — частично гасят удары и вибрации.
6. Подвесные ограничители хода. Ход устройства фиксируется в критической нижней и критической верхней точках.

Классификация подвесок

В основном подвески делятся на два основных типа: зависимые и независимые. Эта классификация определяется кинематической схемой направляющей подвески.

Зависимая подвеска

Колеса жестко связаны с помощью балки или неразрезного моста. Вертикальное положение колесной пары относительно общей оси не меняется, передние колеса поворотные. Задняя подвеска аналогична. Бывает пружинным, рессорным или пневматическим. При установке рессор или пневматических рессор необходимо использовать специальные стержни для фиксации мостов от перемещения.

Отличия зависимой и независимой подвески

Преимущества:

• прост и надежен в эксплуатации;
• высокая грузоподъемность.

Минусы:

• плохой менеджмент;
• плохая устойчивость на высоких скоростях;
• меньше комфорта.

Независимая подвеска

Колеса могут менять свое вертикальное положение относительно друг друга, оставаясь при этом в одной плоскости.

Преимущества:

• хорошая управляемость;
• хорошая устойчивость автомобиля;
• большой комфорт.

Минусы:

• более дорогая и сложная конструкция;
• менее надежная работа.

Полунезависимая подвеска

Полунезависимая подвеска или торсионная балка – это промежуточное решение между зависимой и независимой подвеской. Колеса остаются соединенными, но есть вероятность, что они могут немного смещаться друг относительно друга. Это свойство дано за счет упругих свойств П-образной балки, соединяющей колеса. Такая подвеска в основном используется в качестве задней подвески для бюджетных автомобилей.

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска характеризуется зависимостью движения одного колеса на оси от движения другого колеса.

Рис. Компоновка с зависимой подвеской колес

Передача сил и моментов от колес к кузову при такой подвеске может осуществляться непосредственно металлоупругими элементами — рессорами, рессорами или с помощью тяг — стержневая подвеска.

Металлические упругие элементы имеют линейную упругую характеристику и изготавливаются из специальной стали, обладающей высокой прочностью при больших деформациях. К таким упругим элементам относятся листовые рессоры, торсионы и рессоры.

Листовые рессоры практически не используются на современных легковых автомобилях, за исключением некоторых моделей грузовых автомобилей. Можно отметить модели легковых автомобилей, которые ранее выпускались с листовыми рессорами в подвеске, которые используются и в настоящее время. Продольные листовые рессоры устанавливались в основном в зависимой подвеске колес и служили упругим и регулирующим устройством.

На легковых и грузовых автомобилях или микроавтобусах используются рессоры без рессор, на грузовиках — с рессорами.

Рис. Пружины:

а) — без оперения; б) — с пружиной

Пружины как упругие элементы используются в подвеске многих автомобилей. В передней и задней подвесках производства различных фирм на большинстве легковых автомобилей используются винтовые пружины с постоянным сечением штока и шагом витка. Такая пружина имеет линейную упругую характеристику, а необходимые свойства обеспечиваются дополнительными упругими элементами из полиуретановых эластомеров и резиновыми буферами отбоя.

На легковых автомобилях российского производства в подвесках используются цилиндрические винтовые пружины с постоянным сечением и шагом стержней в сочетании с резиновыми амортизаторами. На автомобилях производителей других стран, например BMW 3 серии, в задней подвеске установлена ​​бочкообразная (фасонная) пружина с прогрессивной характеристикой, достигаемой за счет формы пружины и применения стержня переменного сечения.

Рис. Спиральные пружины:

а) цилиндрическая пружина; б) пружина ствола

На ряде автомобилей используется комбинация винтовых и фасонных пружин с переменной толщиной стержня для обеспечения прогрессивных характеристик. Фасонные пружины имеют прогрессивную упругую характеристику и за небольшую высоту называются «мини-блоками». Такие фасонные пружины применяются, например, в задней подвеске автомобилей Volkswagen, Audi, Opel и др. фасонные рессоры имеют разный диаметр в центре пружины и по краям, а миниблочные пружины также имеют разный шаг навивки.

Торсионы, как правило, круглого сечения применяются на автомобилях в качестве упругого элемента и стабилизатора.

Рис кручение

Упругий момент передается торсионом через шлицевые или квадратные головки, расположенные на концах. Торсионы на автомобиле могут быть установлены в продольном или поперечном направлении. К недостаткам торсионов можно отнести их большую длину, необходимую для создания необходимой жесткости и хода подвески, а также высокую соосность шлицев на концах торсиона. Однако следует отметить, что торсионы имеют небольшую массу и хорошую компактность, а значит, могут с успехом использоваться на легковых автомобилях среднего и высокого класса.

Подвеска с виртуальной осью поворота колеса

Эта подвеска используется на автомобилях Volkswagen Phaeton. При подвешивании переднего колеса на четырех рычагах ось его вращения проходит не через верхний и нижний шарниры шкворневой стойки, как это имеет место в известных конструкциях подвески, а через пересечения выступающих осей верхней и нижней рычаги.

Рис. Подвеска с виртуальной осью вращения для колеса:

1… 4 — направления продольных осей рычагов; R — центр колеса; А — центр опорной поверхности колеса; n — удаление оси вращения относительно центра опорной поверхности; нв — удаление оси вращения относительно центра колеса; р — ведомое плечо; а — плечо возмущающих сил; AS — точка пересечения оси вращения колеса с плоскостью дороги

Таким образом, ось вращения колеса находится как бы в свободном пространстве и меняет положение при повороте колеса. Поэтому такая ось вращения колеса называется виртуальной. Такая конструкция позволяет значительно приблизить ось вращения колеса к центральной плоскости. Это положительно сказывается на значениях плеча качения и плеча воздействия возмущающих сил, что улучшает характеристики управляемости и устойчивости автомобиля.

Принцип работы

Подвеска работает за счет того, что упругие элементы (например, пружины) двигаются в момент наезда на кочку, преобразуя энергию удара. Жесткость движения этих элементов контролируется, сопровождается и смягчается с помощью амортизирующих устройств. В конечном итоге благодаря подвеске сила удара по кузову намного слабее, что обеспечивает более плавную езду.

В зависимости от уровня жесткости различают подвески:

• Жесткая – позволяет повысить информативность и эффективность при вождении, но при этом снижает комфортность.
• Мягкая – обеспечивает лучший комфорт вождения, но управляемость становится хуже.

Опытные водители стараются подобрать оптимальный вариант, сочетающий в себе лучшие характеристики устройства.

Помимо помощи в преодолении неровностей дорожного покрытия, подвеска участвует в поворотах и ​​боковом маневрировании, ускорении и торможении.

Виды независимых подвесок

МакФерсон

Подвеска McPherson является наиболее распространенной подвеской переднего моста на современных автомобилях. Нижний рычаг соединен со ступицей через шаровой шарнир. В зависимости от конфигурации может использоваться продольное давление струи. К узлу ступицы крепится тяга подвески с пружиной, верхняя ее опора крепится к корпусу.

Двойной передний поперечный рычаг

Поперечная тяга, закрепленная на кузове и соединяющая оба рычага, представляет собой стабилизатор, препятствующий качке автомобиля. Нижний шаровой шарнир и чашечный подшипник амортизатора позволяют колесу вращаться.

Детали задней подвески выполнены по тому же принципу, разница лишь в отсутствии возможности поворота колес. Цевье заменено на продольные и поперечные тяги, фиксирующие втулку.

Преимущества:

• простота конструкции;
• компактность;
• надежный;
• дешев в производстве и ремонте.

Минусы:

• средняя управляемость.

Двухрычажная передняя подвеска

Более эффективная и сложная конструкция. Второй поперечный рычаг выполняет функцию верхней точки крепления ступицы. В качестве упругого элемента может использоваться пружина или торсион. Задняя подвеска имеет аналогичную конструкцию. Такое расположение подвески обеспечивает лучшую управляемость автомобилем.

Пневматическая подвеска

Пневматическая подвеска

Роль пружин в этой подвеске выполняют пневмобаллоны. С пневматической подвеской есть возможность регулировать высоту кузова. Это также повышает комфорт вождения. Используется на роскошных автомобилях.

Гидравлическая подвеска

Гидравлическая подвеска Lexus с регулировкой высоты и жесткости

Амортизаторы подключены к единому замкнутому контуру гидравлической жидкости. Гидравлическая подвеска позволяет регулировать жесткость и дорожный просвет. Если в автомобиле есть управляющая электроника, а также функция адаптивной подвески, она самостоятельно адаптируется к дорожным и дорожным условиям.

Спортивные независимые подвески

Койловеры

Винтовая подвеска, или койловеры — пружинные протекторы с возможностью регулировки жесткости прямо на автомобиле. Благодаря резьбовому соединению с нижним упором на пружине можно регулировать высоту, а также дорожный просвет.

10 автомобилей по длине хода подвески

Такая характеристика, как сбалансированная езда, может многое сказать о характеристиках автомобиля. Большие внедорожники с максимально комфортным дорожным просветом и хорошим запасом хода стоят намного дороже остальных.

Renault Logan

Это французский автомобиль, относящийся к классу B. Передняя подвеска типа МакФерсон оснащена стойками с амортизаторами и двумя сайлентблоками. Задняя – относится к разряду полузависимых. Балка расположена между колесами, имеет раздельные пружины и телескопические амортизаторы.

Рено Логан

Российским пользователям нравится автомобиль с удобной подвеской. Длина хода 155 мм.

Nissan Almera

Nissan оснастил автомобиль двумя полузависимыми мостами. Ход подвески увеличивается за счет отключения заднего стабилизатора поперечной устойчивости. Артикуляционный индекс составляет 160 мм.

Skoda Octavia

Skoda Octavia оснащена стойками MacPherson, снизу уложены треугольные поперечные рычаги и стабилизаторы поперечной устойчивости. Задняя подвеска состоит из торсионной балки. Тормозной механизм остается гидравлическим, как и у предыдущей марки. На торсионной системе установлен вакуумный усилитель. Дорожный просвет «Шкоды» достигает 180 мм.

Acura MDX

Этот среднеразмерный кроссовер, относящийся к категории автомобилей премиум-класса, особенно востребован в Америке.

Спереди машина имеет независимую подвеску со стойками МакФерсон, а вот сзади установлена ​​многорычажная подвеска. С одной стороны кажется, что комплектация традиционная, но функций у машины много. Например, разработчики полностью пересмотрели геометрию автомобиля, добавили стабилизаторы поперечной устойчивости и заменили амплитудно-зависимые амортизаторы на элементы с электронным управлением. Артикуляция хода 325 мм.

Toyota Tacoma

Маневренный пикап с независимой передней подвеской. Благодаря интеграции гидравлической системы KDSS разработчики смогли совместить устойчивость качения и хорошую управляемость. Артикуляция достигает 247 мм. Если груз слишком тяжелый, машина проседает на 3 см.

Honda Accord

Японский кроссовер, который рассчитан на американского потребителя. Дорожный просвет автомобиля составляет 160 мм. Автомобиль хорошо справляется с поворотами, обеспечивает максимальный комфорт при движении по ровным городским покрытиям.

Хонда Аккорд

Система передней подвески полностью независимая, оснащена двумя рычагами, что положительно сказывается на общей управляемости автомобиля.

Toyota Sequoia

В 2001 году начались продажи полноразмерного внедорожника от Toyota. Позже машину доработали, теперь обе подвески полностью независимые, на них стоят сверхустойчивые к крену пружины. Добавлена ​​задняя пневмоподвеска. Артикуляция хода достигает 264 мм.

GMC Sierra 2500HD

Это пикап 2008 года выпуска с доработанной подвеской. Амортизаторы марки Rancho усилены защитными пластинами, размещенными на днище кузова. Задний дифференциал имеет возможность блокировки. Шрус подвески 208 мм.

Chevrolet Tahoe

Это внедорожник-кроссовер, который часто сравнивают с маркой Land Rover Freelander. Подвеска обоих автомобилей довольно жесткая, но этот показатель регулируется настройкой колес.

Спереди установлены амортизаторы с пружинами переменной жесткости, добавлена ​​новая функция — электронное управление. Дорожный просвет составляет 231 мм.

Немного истории о подвеске автомобиля

Еще до эры автомобиля были попытки смягчить движения экипажей, где оси колес изначально крепились к основанию. При такой конструкции малейшие неровности дороги тут же переносились на кузов вагона, что сразу ощущалось сидящими внутри пассажирами. Изначально эта проблема решалась с помощью мягких подушек, которые устанавливались на сиденья. Но эта мера оказалась малоэффективной.

Впервые для вагонов были применены так называемые эллиптические рессоры, представлявшие собой гибкую связь между колесами и днищем вагона. Много позже этот принцип был применен к автомобилям. Но при этом изменилась пружина — из эллиптической она стала полуэллиптической, и это позволило установить ее поперечно.

Однако машиной с такой примитивной подвеской было трудно управлять даже на самых малых скоростях. По этой причине подвески позже стали монтировать в продольном положении на каждое колесо отдельно.

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