Подвеска автомобиля назначение, устройство, виды подвесок

Подвеска колес автомобиля

Автомобильная подвеска – это основной элемент ходовой части машины. Она несет функцию смягчения и уничтожения колебаний, передающихся на кузов машины во время движения по дороге. С помощью подвески автомобиль имеет возможность осуществлять вертикальные, продольные, угловые и поперечно – угловые колебания. Все эти колебание вкупе составляют плавность хода автомобиля.

Для того, чтобы лучше понять, что из себя представляет подвеска, разберем, как вообще колеса машины взаимодействуют с кузовом. У любого наземного транспортного средства колеса жестко прикреплены к его кузову и все, на что он «наступает» в период своего движения, «отзывается» на нем. Пассажиры, в свою очередь, также ощущают неровности и препятствия, с которыми сталкивается и по которым движется автомобиль.

Для долгой службы наших машин разработчики и производители предусмотрели то, чтобы колеса были нежестко связаны с кузовом. Если поднять автомобиль в воздух, то все колеса (задние и передние) отвиснут и будут находиться в «подвешенном» состоянии, болтаться на различных рычагах и пружинах. Все это в совокупности и составляет подвеску колес автомобиля. Разумеется, все эти шарниры и рычаги внутри исполнены прочно, но конструкция позволяет колесам перемещаться относительно кузова, то есть, наоборот, у кузова есть возможность перемещаться относительно колес, движущихся по дороге.

Устройство подвески колес автомобиля

Подвеска подразделяется на зависимую и независимую.

Зависимая подвеска подразумевает то, что оба колеса одной оси машины связываются между собой жесткой балкой, и в случае наезда на неровность дороги одного из колес, другое наклонится на тот же угол.

Независимая подвеска, напротив, не связывает колеса одной оси жестко друг с другом. Если на пути встречается неровность, одно колесо изменяет свое положение, а второе – нет.

При жестком креплении удар о неровность будет отражаться на кузове, немного смягчаясь шиной. У кузова довольно большая амплитуда колебания и весьма ощутимое вертикальное ускорение. Если в подвеску ввести упругий элемент (пружину или рессору), то колебание на кузов уменьшится, но по инерции затянется во времени, делая управление транспортным средством сложным, а движение – опасным. С такой подвеской машина колеблется в разные стороны, и вероятность того, что может произойти «пробой» при резонансе, высока.

В устройство нынешних подвесок для того, чтобы избежать вышеперечисленных ситуаций, внедрили демпфирующий элемент – амортизатор. Он должен контролировать упругость пружины, которая поглощает большую часть энергии колебания. При движении на неровности пружина сжимается. После сжатия, дабы прийти в свою нормальную форму, она начнет увеличиваться; большую часть энергии зарождающегося колебания «забирает себе» амортизатор.

Правильное и надежное взаимодействие колес с дорогой осуществляется при помощи: шин, основных упругих элементов подвески (пружиной, амортизатором), вспомогательных элементов (буферами сжатия, резинометаллическими шарнирами), а также совокупностью и взаимодействием всех этих элементов между собой и с кинематикой направляющих элементов.

Итак, для того, чтобы ваш автомобиль приносил вам безопасность и комфорт, пространство между кузовом и дорогой должно быть заполнено:

  • Шинами;
  • Основными упругими элементами;
  • Дополнительными упругими элементами;
  • Направляющими устройствами подвесок;
  • Демпфирующими элементами.

Элементы подвески автомобиля

На шины идет основной удар, если машина проехала, к примеру, по бездорожью и встретила на своем пути препятствие. Они смягчают удар от профиля дороги настолько, насколько могут это делать, ведь их упругость ограничена. Шины могут послужить индикатором исправности подвески: если шины быстро износились, это означает, что показатели силы сопротивления амортизаторов в автомобиле упали.

Основные упругие элементы (рессоры, пружины) стараются держать кузов машины на одном уровне, что обеспечивает ему упругую связь с дорожным покрытием. Упругость пружин со временем ухудшается по причине старения металла или из – за перегрузки. Со временем все это приводит к снижению качества характеристик машины: уменьшается высота дорожного просвета, изменяются углы установки колёс, нарушается симметричность нагрузки на колёса. Вес автомобиля удерживают пружины, а не амортизаторы. Если автомобиль «проседает» без внушительного груза в нем, это означает, что пора менять пружины.

Дополнительные упругие элементы (резинометаллические шарниры или буферы сжатия) имеют функцию подавления высокочастотных колебаний и вибраций от взаимодействия с металлическими деталями. Без вспомогательных элементов срок эксплуатации элементов подвески уменьшается. Рекомендуется регулярно проверять состояние соединений подвески. Это обеспечит более высокий уровень работоспособности всему автомобилю, и срок службы амортизаторам.

К направляющим устройствам относятся: система рычагов, рессоры или торсионы. Они должны обеспечивать кинематику перемещения колес относительно кузова. Функция этих устройств заключается в том, чтобы как можно дольше сохранять плоскость вращения колеса, движущегося вверх при сжатии подвески и вниз при отбое в вертикальном положении. При нарушении геометрии направляющегося устройства, автомобиль начинает «плохо себя вести»: качество деталей подвески падает и происходит износ шин.

Читайте также:  Новая Ibiza 2017 сиденья – 5 сиденье поколения Ibiza

Амортизатор уничтожает колебания кузова, которые вызваны неровностями дороги и инерционными силами.

Демпфирующий элемент (амортизатор) гасит колебания кузова, вызванные неровностями дороги и инерционными силами, а, следовательно, уменьшает их влияние на пассажиров и груз.

Стабилизатор поперечной устойчивости машины нужен для улучшения управляемости и уменьшения крена машины на поворотах. Стабилизатор не дает уйти в отрыв автомобилю во время поворота, когда кузов одним своим боком прилегает к дороге, а второй бок «желает» оторваться от земли.

Видео устройство подвески автомобиля

Металлические, резиновые и пневматические элементы подвески

Избегая технических терминов, можно сказать, что подвеска необходима для того, чтобы снизить влияние неровностей дорог на кузов автомобиля. Для этого в конструкции подвески предусмотрены упругие элементы. К ним относятся пружины, рессоры, и резиновые элементы (отбойники, буфера, сайлент-блоки). Так же существуют пневматические и гидропневматические упругие элементы.

  1. Металлические упругие элементы
  2. Пружины
  3. Рессоры
  4. Резиновые упругие элементы подвески автомобиля
  5. Пневматика и гидропневматика
  6. Пневматические элементы
  7. Гидропневматические элементы

Металлические упругие элементы

Пружины

Пружины, как упругий элемент подвески, на сегодняшний день используются в подавляющем большинстве легковых автомобилей. Выполненные из металлического прутка круглого сечения, они имеют постоянную характеристику жесткости и прекрасно справляются с возложенной на них задачей. Витки равномерно сближаются по мере того, как возрастает нагрузка, и возвращаются в исходное положение при ее снятии.

Если есть необходимость в переменной жесткости, тогда пружины выполняются из прутка различного диаметра (на определенных участках), или в форме бочонка (некоторые витки уже). В этом случае, когда пружина будет получать нагрузку, первыми будут сближаться витки меньшего диаметра (толщины).

Плюсом пружины, как упругого элемента, является простота изготовления, а значит конечная стоимость продукта, и ее малый вес. Но поскольку ей не под силу передавать усилия в поперечной плоскости, она требует от подвески автомобиля наличия сложных направляющих устройств. Что в свою очередь сказывается как на цене, так и на весе всего узла.

Рессоры

Ещё одним упругим элементом подвески автомобиля являются листовые рессоры. По причине большого веса, в сравнении с теми же пружинами, рессоры в основном используются в подвеске грузовых автомобилей. Рессора состоит из металлических листов (в очень редких случаях из армированной пластмассы), различной длины и формы, соединенных между собой болтом по центру, и хомутами ближе к краям. Будучи равными по ширине, каждая пластина, в зависимости от длины, имеет различную степень выгнутости. Это обеспечивает рессоре необходимые характеристики. Самая длинная (коренная) пластина крепится к кузову или раме автомобиля.

Существует несколько основных способов крепления рессоры к кузову:

  • с помощью витых ушек;
  • скользящая опора и накладные ушки;
  • резиновые подушки.

Каждый из способов крепления имеет свои особенности и характеристики. Общее требованию к любому из перечисленных методов крепления — концы пластин должны иметь возможность перемещаться и поворачиваться. В процессе работы рессорной подвески, происходит трение листов друг о друга. Это требует применения дополнительной смазки, или наличия антифрикционных прокладок.

Резиновые упругие элементы подвески автомобиля

Данные элементы играют вспомогательную роль в работе подвески, тем не менее, их так же можно отнести к упругим элементам. Они в первую очередь помогают избегать ударов металлических частей подвески друг о друга, тем самым максимально снижая уровень шума. Так же увеличивают жесткость основных элементов и ограничивают степень их деформации.

Резиновые элементы отлично справляются с работой, как на сжатие, так и на отбой. Так, к примеру, полиуретановые отбойники, установленные в стойке амортизатора, прекрасно работают на отбой.
Различная форма, как и в случае с пружиной, задает рабочие характеристики резинового элемента. Форма конуса позволяет обеспечить плавные характеристики, сначала сжимается тонкая, верхняя часть, чем ближе к толстой части, тем более упругой становится резина.

Сегодня часто встречаются отбойники ступенчатой формы, имеющие чередующиеся тонкие и толстые части. Это позволяет в значительной степени увеличить его рабочий ход.

Пневматика и гидропневматика

Пневмоподвеска используется как в легковом, так и в грузовом и пассажирском транспорте. Пневматический упругий элемент, позволяет изменять жесткость подвески в зависимости от дорожной ситуации, загруженности автомобиля. В современных автомобилях, пневматической подвеской управляет электроника, которая способна самостоятельно следить за ее работой, и изменять ее жесткой в зависимости от ситуации.

Пневматические элементы

Пневматические элементы (пневмобаллоны), изменяют свою жестокость за счет давления воздуха, создаваемого внутри компрессором. Баллоны выполнены из маслостойкой и воздухонепроницаемой резины, содержат корд и металлические нити, что придает им большую жестокость и надежность. Отсюда и название — резинокордные упругие элементы. Толщина стенок такого баллона обычно составляет от 3 до 5 мм.

Читайте также:  10 лучших антифризов — Рейтинг 2017-2018 года

Гидропневматические элементы

Данный упругий элемент обеспечивает наибольший комфорт для водителя и пассажиров автомобиля, так как отлично справляется с функцией гашения колебаний подвески. Гидропневматический упругий элемент — это камера, имеющая две полости. Одна из них наполнена газом, а другая жидкостью, которые, как известно, имеют различную степень сжатия. Через сложную систему мембран и клапанов, жидкость и газ взаимодействует в различной степени (в зависимости от ситуации), что и обеспечивает необходимый комфорт и упругость подвески автомобиля.

Повсеместное распространение данной подвески ограничено, пожалуй, лишь ее высокой стоимостью.

Прогресс не стоит на месте, а инженеры с каждым годом все ближе и ближе к тому, чтобы создать идеальную по всем характеристикам подвеску, которая будет отвечать всем необходимым требованиям. Возможно не за горами тот день, когда нахождение в салоне автомобиля (при езде по самому жуткому бездорожью), по комфорту можно будет сравнить с сидением на мягком диване.
» alt=»»>

Упругие элементы

В качестве упругих устройств в подвесках современных автомобилей используют металлические и неметаллические элементы. Наибольшее распространение получили металлические устройства: пружины, листовые рессоры и торсионы.

Пружина подвески автомобиля с переменной жесткостью

Наиболее широко (особенно в подвесках легковых автомобилей) применяются витые пружины, изготавливаемые из стального упругого стержня круглого сечения.
При сжатии пружины по вертикальной оси, ее витки сближаются и закручиваются. Если пружина имеет цилиндрическую форму, то при ее деформации расстояние между витками сохраняется постоянным и пружина имеет линейную характеристику. Это значит, что деформация цилиндрической пружины всегда прямо пропорциональна приложенному усилию, а пружина имеет постоянную жесткость. Если изготовить витую пружину из прутка переменного сечения или придать пружине определенную форму (в виде бочонка или кокона), то такой упругий элемент будет иметь переменную жесткость. При сжатии такой пружины вначале будут сближаться менее жесткие витки, а после их соприкосновения в работу вступят более жесткие. Пружины переменной жесткости широко применяются в подвесках современных легковых автомобилей.
К достоинствам пружин, применяемых в качестве упругих элементов подвесок, следует отнести их малую массу и возможность обеспечения высокой плавности хода автомобиля. В то же время пружина не может передавать усилия в поперечной плоскости и ее применение требует наличия в подвеске сложного направляющего устройства.

Задняя рессорная подвеска:
1 — проушина рессоры;
2 — резиновая втулка;
3 — кронштейн;
4 — втулка;
5 — болт;
6 — шайбы;
7 — палец;
8 — резиновые втулки;
9 — пружинная шайба;
10 — гайка;
11 — кронштейн;
12 — втулка резиновая;
13 — втулка;
14 — пластина серьги;
15 — болт;
16 — штанга стабилизатора;
17 — коренной лист;
18 — листы рессоры;
19 — резиновый буфер хода сжатия;
20 — стремянки;
21 — накладка;
22 — балка заднего моста;
23 — амортизатор;
24 — хомут;
25 — лонжерон рамы;
26 — кронштейн стабилизатора;
27 — серьга стабилизатора

Листовая рессора служила упругим элементом подвески еще на гужевых экипажах и первых автомобилях, но она продолжает применяться и в наши дни, правда в основном на грузовых автомобилях. Типичная листовая рессора состоит из набора скрепленных между собой листов различной длины, изготовленных из пружинной стали. Листовая рессора обычно имеет форму полуэллипса.

Способы крепления рессор:
а — с витыми ушками;
б — на резиновых подушках;
в — с накладным ушком и скользящей опорой

Листы, из которых состоит рессора, имеют различную длину и кривизну. Чем меньше длина листа, тем больше должна быть его кривизна, что необходимо для более плотного взаимного прилегания листов в собранной рессоре. При такой конструкции уменьшается нагрузка на самый длинный (коренной) лист рессоры. Листы рессоры скрепляют между собой центровым болтом и хомутами. С помощью коренного листа рессора прикрепляется шарнирно обоими концами к кузову или раме и может передавать усилия от колес автомобиля на раму или кузов. Форма концов коренного листа определяется способом крепления его к раме (кузову) и необходимостью обеспечения компенсации изменения длины листа. Один из концов рессоры должен иметь возможность поворачиваться, а другой поворачиваться и перемещаться.
При деформации рессоры ее листы изгибаются и изменяют свою длину. При этом происходит трение листов друг о друга, и поэтому они требуют смазки, а между листами рессор легковых автомобилей устанавливают специальные антифрикционные прокладки. В то же время наличие трения в рессоре позволяет гасить колебания кузова и в некоторых случаях дает возможность обойтись без применения в подвеске амортизаторов. Рессорная подвеска имеет простую конструкцию, но большую массу, что и определяет наибольшее ее распространение в подвесках грузовых автомобилей и некоторых легковых автомобилях повышенной проходимости. Для уменьшения массы рессорных подвесок и улучшения плавности хода иногда применяются малолистовые и однолистовые рессоры с листом переменного по длине сечения. Довольно редко в подвесках применяются рессоры, изготовленные из армированной пластмассы.

Читайте также:  В Японии создан электрический трактор с автономным управлением

Торсионная подвеска. В задней подвеске автомобиля Peugeot 206 используются два торсиона, соединенные с продольными рычагами. В направляющем устройстве подвески применяются трубчатые рычаги, установленные под углом к продольной оси автомобиля

Торсион — металлический упругий элемент, работающий на скручивание. Обычно торсион представляет собой сплошной металлический стержень круглого сечения с утолщениями на концах, на которых нарезаны шлицы. Встречаются подвески, в которых торсионы изготовлены из набора пластин или стержней (автомобили ЗАЗ). Одним концом торсион крепится к кузову (раме), а другим к направляющему устройству. При перемещениях колес торсионы закручиваются, обеспечивая упругую связь между колесом и кузовом. В зависимости от конструкции подвески торсионы могут располагаться как вдоль продольной оси автомобиля (обычно под полом), так и поперек. Торсионные подвески получаются компактными и легкими и дают возможность регулировки подвески путем предварительного закручивания торсионов.
Неметалические упругие элементы подвесок делятся на резиновые, пневматические и гидропневматические.
Резиновые упругие элементы присутствуют практически во всех конструкциях подвесок, но не в качестве основных, а как дополнительные, используемые для ограничения хода колес вверх и вниз. Применение дополнительных резиновых ограничителей (буферов, отбойников) ограничивает деформацию основных упругих элементов подвески, увеличивая ее жесткость при больших перемещениях и предотвращая удары металла по металлу. В последнее время резиновые элементы все чаще заменяются устройствами из синтетических материалов (полиуретан).

Упругие элементы пневматических подвесок:
а — рукавного типа;
б— двойные баллоны

В пневматических упругих элементах используются упругие свойства сжатого воздуха. Упругий элемент представляет собой баллон, изготовленный из армированной резины, в который подается под давлением воздух от специального компрессора. Форма пневмобаллонов может быть различной. Получили распространение баллоны рукавного типа (а) и двойные (двухсекционные) баллоны (б).
К преимуществам пневматических упругих элементов подвесок следует отнести высокую плавность хода автомобиля, небольшую массу и возможность поддержания постоянным уровня пола кузова, независимо от загрузки автомобиля. Подвески с пневматическими упругими элементами применяют на автобусах, грузовых и легковых автомобилях. Постоянство уровня пола грузовой платформы обеспечивает удобство погрузки и разгрузки грузового автомобиля, а для легковых автомобилей и автобусов — удобство при посадке и высадке пассажиров. Для получения сжатого воздуха на автобусах и грузовых автомобилях с пневматической тормозной системой используются штатные компрессоры, приводимые в действие от двигателя, а на легковых автомобилях устанавливают специальные компрессоры, как правило, с электроприводом (Range Rover, Mercedes, Audi).

Пневмоподвеска. На новых автомобилях Mercedes Е-класса вместо пружин стали применяться пневматические упругие элементы

Использование пневматических упругих элементов требует применения в подвеске сложного направляющего элемента и амортизаторов. Подвески с пневматическими упругими элементами некоторых современных легковых автомобилей имеют сложное электронное управление, которое обеспечивает не только постоянство уровня кузова, но и автоматическое изменение жесткости отдельных пневмобаллонов на поворотах и при торможении, для уменьшения крена кузова и клевков, что в целом повышает комфортабельность и безопасность движения.

Гидропневматический упругий элемент:
1 — сжатый газ;
2 — корпус;
3 — жидкость;
4 — к насосу;
5 — к амортизаторной стойке

Гидропневматический упругий элемент представляет собой специальную камеру, разделенную на две полости эластичной мембраной или поршнем.
Одна из полостей камеры заполнена сжатым газом (обычно азотом), а другая жидкостью (специальным маслом). Упругие свойства обеспечиваются сжатым газом, поскольку жидкость практически не сжимается. Перемещение колеса вызывает перемещение поршня, находящегося в цилиндре, заполненном жидкостью. При ходе колеса вверх поршень вытесняет из цилиндра жидкость, которая поступает в камеру и воздействует на разделительную мембрану, которая перемещается и сжимает газ. Для поддержания необходимого давления в системе используется гидравлический насос и гидроаккумулятор. Изменяя давление жидкости, поступающей под мембрану упругого элемента, можно изменять давление газа и жесткость подвески. При колебаниях кузова жидкость проходит через систему клапанов и испытывает сопротивление. Гидравлическое трение обеспечивает гасящие свойства подвески. Гидропневматические подвески обеспечивают высокую плавность хода, возможность регулировки положения кузова и эффективное гашение колебаний. К основным недостаткам такой подвески относится ее сложность и высокая стоимость.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector