Работа независимой подвески передних колес легковых автомобилей

Современные легковые автомобили имеют независимую подвеску передних колес. Особенность такой подвески заключается в том, что оба передних колеса не связаны между собой жесткой балкой, а с помощью рычагов на пружинах подвешены независимо одно от другого к раме автомобиля или к подрамнику несущего кузова. Таким образом, толчки, получаемые одним колесом от неровностей дороги, не передаются на другое колесо. Независимая подвеска обладает рядом преимуществ: снижение массы неподрессоренных частей благодаря отсутствию балки передней оси; предотвращение появления синхронизированных колебаний передних колес; снижение крена кузова при наезде колеса на препятствие; уменьшение опасности бокового заноса.

Существует несколько разновидностей конструкций независимых подвесок. Наибольшее распространение получила пружинно-рычажная подвеска с поперечным качанием рычагов. В частности, такая подвеска применяется на автомобиле ГАЗ -24 «Волга», обеспечивая ему плавность и мягкость хода.

Устройство независимой передней подвески пружинно-рычажного типа показано на рис. 1.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Спиральная пружина, являющаяся упругим элементом подвески, опирается на нижние рычаги. Рычаги с помощью шарниров связаны с осью, жестко соединенной с поперечиной. Верхней опорой для пружины служит штампованная головка поперечины. Между пружиной и головкой размещена резиновая шайба с отбортовкой. Внутри пружины установлен телескопический амортизатор. Шток амортизатора верхним концом крепится через резиновые подушки к кронштейну, жестко закрепленному вместе с осью верхних рычагов на поперечине. Внизу в проушину амортизатора запрессован резиновый шарнир, ось которого прикреплена двумя болтами к опорной чашке пружины.

Верхние и нижние рычаги подвески соединены между собой стойкой к которой с помощью шкворня крепится поворотная цапфа. Стойка связана с верхними и нижними рычагами пальцами с резьбовыми втулками

При наезде переднего колеса на препятствие нижний рычаг поднимается и сжимает пружину, воспринимающую часть массы автомобиля, приходящуюся на данное колесо.

При независимой передней подвеске устанавливают торсионный стабилизатор поперечной устойчивости. Если при боковом, крене кузова увеличивается нагрузка на одну сторону подвески, то стержень стабилизатора, работая на скручивание, стремится выровнять положение кузова. Показанный на рис. 11 стабилизатор поперечной устойчивости установлен на стойках, закрепленных в резиновых подушках на правом и левом нижних рычагах подвески.

У более новых моделей легковых автомобилей ( ВАЗ -2101, BA3-2103, «Москвич-1500» и др.) применяется бесшкворневая рычажно-пружинная подвеска. При такой схеме цапфа колеса объединена с поворотной стойкой, которая при помощи шаровых шарниров крепится к нижнему и верхнему рычагам подвески. Шарниры хорошо предохранены грязезащитными чехлами от попадания в них пыли и влаги. Внутренней стороной нижние рычаги соединены с поперечиной подвески осью, заключенной в резинометаллические втулки (сайлент-блоки), запрессованные в отверстия рычагов и затянутые гайками по обоим резьбовым концам оси.

Такое же крепление применено и для соединения внутренних концов верхних рычагов с несущей частью кузова Цилиндрические пружины опираются внизу на качающиеся нижние рычаги, а вверху входят в стальные штампованные чашки с изолирующими резиновыми прокладками, упирающимися в опоры стоек.

Телескопический амортизатор, установленный внутри пружины, крепится в верхней части к кузову при помощи штока, имеющего на конце резьбу, а в нижней части к качающемуся рычагу посредством проушины на корпусе амортизатора, через которую пропущена ось. Как вверху, так и внизу применены резиновые втулки.

Во всех соединениях передней подвески автомобилей ВАЗ отсутствуют точки шприце-вой смазки благодаря тому, что в шарнирах заложен постоянный запас консистентной смазки.

Бесшкворневая подвеска проще по конструкции и имеет меньшую массу неподрессо-ренных частей по сравнению с подвеской шкворневого типа. Следует, однако, иметь в виду, что бесшкворневая подвеска требует более частой проверки углов установки передних колес, которые могут быть нарушены под влиянием случайных факторов.

Назначение, устройство и виды подвесок автомобиля

Подвеска автомобиля представляет собой совокупность элементов, обеспечивающих упругую связь между кузовом (рамой) и колесами (мостами) автомобиля. Главным образом подвеска предназначена для снижения интенсивности вибрации и динамических нагрузок (ударов, толчков), действующих на человека, перевозимый груз или элементы конструкции автомобиля при его движении по неровной дороге. В то же время она должна обеспечивать постоянный контакт колеса с дорожной поверхностью и эффективно передавать ведущее усилие и тормозную силу без отклонения колес от соответствующего положения. Правильная работа подвески делает управление автомобилем комфортным и безопасным. Несмотря на кажущуюся простоту, подвеска является одной из важнейших систем современного автомобиля и за историю своего существования претерпела значительные изменения и усовершенствования.

История появления

Попытки сделать передвижение транспортного средства мягче и комфортнее предпринимались еще в каретах. Изначально оси колес жестко крепились к корпусу, и каждая неровность дороги передавалась сидящим внутри пассажирам. Повысить уровень комфорта могли лишь мягкие подушки на сиденьях.

Зависимая подвеска с поперечным расположением рессоры

Первым способом создать упругую “прослойку” между колесами и кузовом кареты стало применение эллиптических рессор. Позже данное решение было позаимствовано и для автомобиля. Однако рессора уже стала полуэллиптической и могла устанавливаться поперечно. Автомобиль с такой подвеской плохо управлялся даже на небольшой скорости. Поэтому вскоре рессоры стали устанавливать продольно на каждое колесо.

Развитие автомобилестроения повлекло и эволюцию подвески. В настоящее время насчитываются десятки их разновидностей.

Основные функции и характеристики подвески автомобиля

У каждой подвески существуют свои особенности и рабочие качества, которые напрямую влияют на управляемость, комфорт и безопасность пассажиров. Однако любая подвеска вне зависимости от своего типа должна выполнять следующие функции:

Поглощение ударов и толчков со стороны дороги для снижения нагрузок на кузов и повышения комфорта движения.
Стабилизация автомобиля во время движения за счет обеспечения постоянного контакта шины колеса с дорожным покрытием и ограничения чрезмерных кренов кузова.
Сохранение заданной геометрии перемещения и положения колес для сохранения точности рулевого управления во время движения и торможения.

Дрифт-кар с жесткой подвеской

Жесткая подвеска автомобиля подходит для динамичной езды, при которой требуется мгновенная и точная реакция на действия водителя. Она обеспечивает небольшой дорожный просвет, максимальную устойчивость, сопротивляемость крену и раскачиванию кузова. Применяется в основном на спортивных автомобилях.

Автомобиль класса “Люкс” с энергоемкой подвеской

В большинстве легковых авто применяется мягкая подвеска. Она максимально сглаживает неровности, однако делает автомобиль несколько валким и хуже управляемым. Если требуется регулируемая жесткость, на автомобиль монтируется винтовая подвеска. Она представляет собой стойки-амортизаторы с изменяемой силой натяжения пружины.

Внедорожник с длинноходной подвеской

Ход подвески – расстояние от крайнего верхнего положения колеса при сжатии до крайнего нижнего при вывешивании колес. Ход подвески во многом определяет “внедорожные” возможности автомобиля. Чем больше его величина, тем большее препятствие можно преодолеть без удара об ограничитель или без провисания ведущих колес.

Устройство подвески

Любая подвеска автомобиля состоит из следующих основных элементов:

Упругое устройство – воспринимает нагрузки от неровностей дорожной поверхности. Виды: пружины, рессоры, торсионы, пневмоэлементы и т.д.
Демпфирующее устройство – гасит колебания кузова при проезде через неровности. Виды: все типы амортизаторов.
Направляющее устройство – обеспечивает заданное перемещение колеса относительно кузова. Виды: рычаги, поперечные и реактивные тяги, рессоры. Для изменения направления воздействия на демпфирующий элемент в спортивных подвесках pull-rod и push-rod применяются рокеры.
Стабилизатор поперечной устойчивости – уменьшает поперечный крен кузова.
Резино-металлические шарниры – обеспечивают упругое соединение элементов подвески с кузовом. Частично амортизируют, смягчают удары и вибрации. Виды: сайлент-блоки и втулки.
Ограничители хода подвески – ограничивают ход подвески в крайних положениях.

Классификация подвесок

В основном подвески подразделяются на два больших типа: зависимые и независимые. Данная классификация определяется кинематической схемой направляющего устройства подвески.

Зависимая подвеска

Колеса жестко связаны посредством балки или неразрезного моста. Вертикальное положение пары колес относительно общей оси не изменяется, передние колеса – поворотные. Устройство задней подвески аналогичное. Бывает рессорная, пружинная или пневматическая. В случае установки пружин или пневмобаллонов необходимо применение специальных тяг для фиксирования мостов от перемещения.

Отличия зависимой и независимой подвески

простая и надежная в эксплуатации;
высокая грузоподъемность.

плохая управляемость;
плохая устойчивость на больших скоростях;
меньшая комфортабельность.

Независимая подвеска

Колеса могут изменять вертикальное положение относительно друг друга, оставаясь в той же плоскости.

хорошая управляемость;
хорошая устойчивость автомобиля;
большая комфортабельность.

более дорогая и сложная конструкция;
меньшая надежность при эксплуатации.

Полузависимая подвеска

Полузависимая подвеска или торсионная балка – это промежуточное решение между зависимой и независимой подвеской. Колеса по прежнему остаются связанными, однако существует возможность их небольшого перемещения относительно друг друга. Данное свойство обеспечивается за счет упругих свойств П-образной балки, соединяющей колеса. Такая подвеска в основном применяется в качестве задней подвески бюджетных автомобилей.

Виды независимых подвесок

МакФерсон

Подвеска McPherson – самая распространенная подвеска передней оси современных автомобилей. Нижний рычаг соединен со ступицей посредством шаровой опоры. В зависимости от его конфигурации может применяться продольная реактивная тяга. К ступичному узлу крепится амортизационная стойка с пружиной, ее верхняя опора закрепляется на кузове.

Двухрычажная передняя подвеска

Поперечная тяга, закрепленная на кузове и соединяющая оба рычага, является стабилизатором, противодействует крену автомобиля. Нижнее шаровое соединение и подшипник чашки стойки-амортизатора дают возможность для поворота колеса.

Детали задней подвески выполнены по тому же принципу, отличие заключается лишь в отсутствии возможности поворота колес. Нижний рычаг заменен на продольные и поперечные тяги, фиксирующие ступицу.

простота конструкции;
компактность;
надежность;
недорогая в производстве и ремонте.

Двухрычажная передняя подвеска

Более эффективная и сложная конструкция. Верхней точкой крепления ступицы выступает второй поперечный рычаг. В качестве упругого элемента может использоваться пружина или торсион. Задняя подвеска имеет аналогичное строение. Подобная схема подвески обеспечивает лучшую управляемость автомобиля.

Пневматическая подвеска

Роль пружин в этой подвеске выполняют пневмобаллоны со сжатым воздухом. При пневматической подвеске есть возможность регулировки высоты кузова. Также она улучшает показатели плавности хода. Используется на автомобилях класса люкс.

Гидравлическая подвеска

Амортизаторы подключены к единому замкнутому контуру с гидравлической жидкостью. Гидравлическая подвеска дает возможность регулировать жесткость и высоту дорожного просвета. При наличии в автомобиле управляющей электроники, а также функции адаптивной подвески она самостоятельно подстраивается под условия дороги и вождения.

Спортивные независимые подвески

Винтовая подвеска, или койловеры – амортизационные стойки с возможностью настройки жесткости прямо на автомобиле. Благодаря резьбовому соединению нижнего упора пружины можно регулировать ее высоту, а также величину дорожного просвета.

Подвески типа push-rod и pull-rod

Данные устройства разрабатывались для гоночных автомобилей с открытыми колесами. В основе – двухрычажная схема. Основная особенность заключается в том, что демпфирующие элементы расположены внутри кузова. Конструкция данных типов подвески очень схожа, отличие заключается лишь в расположении воспринимающих нагрузку элементов.

Различие спортивных подвесок push-rod и pull-rod

Спортивная подвеска push-rod: воспринимающий нагрузку элемент – толкатель, работает на сжатие.

Спортивная подвеска pull-rod: воспринимающий нагрузку элемент работает на растяжение.

Такая конструкция снижает центр тяжести и обеспечивает лучшую устойчивость автомобиля. Подвеска pull-rod имеет более низкий центр тяжести, чем push-rod. Однако на практике их общая эффективность примерно одинакова.