Основные типы подвесок легковых автомобилей

Основные типы подвесок легковых автомобилей

Подвеска представляет собой совокупность устройств, которые обеспечивают упругость связи между подрессоренной и неподрессоренной массой. Все её типы уменьшают динамические нагрузки, оказывающие влияние на подрессоренную массу. Агрегат состоит из четырех основных устройств:

• Упругого. Его задача передавать на подрессоренную массу вертикальную силу, действующую со стороны дороги, уменьшать динамические нагрузки и улучшать плавность хода. В его состав входят: рессоры, пружины и торсионы.
• Направляющего. Его задача воспринимать действующие на колесо продольную и боковую силы и их моменты. Среди деталей, выступающих в этом качестве: сдвоенные рычаги поперечной и продольной устойчивости.
• Демпфирующего. Он предназначено для гашения вибраций кузова и колес путем преобразования энергии колебаний в тепловую и рассеивания ее в окружающую среду. Представлен в виде амортизаторов.
• Стабилизирующего. Служит для разделения нагрузки бокового типа в поворотах и снижения крена автомобиля. С этой задачей отведено справляться штангам с элементами крепления к кузову.

Устройство подвески автомобиля

Независимо от типа подвески, в состав любой из них входит набор самых основных деталей и компонентов, без которых представить работоспособное устройство не представляется возможным. В основную группу входят следующие типы:

• буфера упругости – служат анализаторами, которые обрабатывают неровности и полученную информацию передают на кузов машины. В состав подобных элементов входят элементы упругости вроде пружины, рессоры и торсионы, которые сглаживают возникающие колебания;
• распределяющие элементы – крепятся к подвеске и одновременно к кузову, что позволяет максимально передавать силу. Представлены в виде рычагов разных типов: поперечной тяги, сдвоенные и т.п;
• амортизатор – активно применяет метод гидравлического сопротивления, это устройство позволяет противостоять элементам упругости. Наиболее распространены амортизаторы трех видов: однотрубный, двухтрубный и комбинированный. Кроме того, классификация устройства делится на масляной, газомасляной и пневматического типа действия;
• штанга – обеспечивает стабилизацию поперечной устойчивости. Входит в сложный комплекс из опор и рычажных механизмов, крепящиеся к кузову, и распределяет нагрузку при выполнении маневров вроде поворотов;
• крепеж – представлен чаще всего в виде болтовых соединений и втулок. Наиболее распространенными элементами крепления являются шаровые опоры, а также сайлентблоки.

Типовая схема устройства подвески автомобиля

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.

• средняя управляемость.

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

Регулировка высоты и жесткости гидроподвески Lexus

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.

Конструкция с двумя рычагами

Двухрычажная независимая подвеска автомобиля также применяется на передней оси и отличается от предыдущей конструкции по таким признакам:

1. Амортизатор и пружина не составляют единый узел, хотя первый встроен внутрь второй. Крепятся детали отдельно – стойка к шарниру кузова, а пружина просто упирается в стакан.
2. Добавлен верхний рычаг с шаровой опорой, прикрученной к поворотному кулаку. По длине элемент короче нижнего рычага, поскольку крепится к лонжерону изнутри колесной арки.
3. Поворот колеса производится той же рулевой тягой, но за счет двух шаровых опор, установленных на концах рычагов.
4. Стойка с пружиной проходит сквозь технологический проем верхнего рычага и прикрепляется к нижнему. Соответственно, упругие элементы не вращаются вместе с поворачивающимся колесом, верхний опорный подшипник отсутствует.

В остальном подвеска идентична «Макферсону» – снизу стоит подрамник, соединенный с рычагами на шарнирах и посредством стабилизатора поперечной устойчивости. В некоторых случаях последний прикручивается не к передней балке, а прямо к деталям кузова.

Рекомендуем: Как правильно отрегулировать угол опережения зажигания

Благодаря особенностям конструкции все динамические и статические нагрузки равномерно распределяются на все элементы подвески – пружины, амортизаторы, рычаги и стабилизатор. В результате срок службы стойки и прочих деталей существенно увеличивается. Подвеска гораздо «мягче» и надежнее, нежели McPherson, поэтому успешно используется на автомобилях премиум-класса и внедорожниках.

Справка. Двухрычажная система устанавливалась на все классические модели ВАЗ 2101–2107. Невзирая на множество других недостатков, эти старые автомобили считались довольно комфортными для езды по нашим дорогам.

Подвеска с 2 рычагами по понятным причинам дороже и сложнее в ремонте. Но «колдовать» над ней приходится реже, поскольку детали изнашиваются равномерно.

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска характеризуется зависимостью перемещения одного колеса моста от перемещения другого колеса.

Рис. Схема зависимой подвески колес

Передача сил и моментов от колес на кузов при такой подвеске может осуществляться непосредственно металлическими упругими элементами – рессорами, пружинами или с помощью штанг – штанговая подвеска.

Металлические упругие элементы имеют линейную упругую характеристику и изготавливаются из специальных сталей, обладающих высокой прочностью при больших деформациях. К таким упругим элементам относятся листовые рессоры, торсионы и пружины.

Листовые рессоры на современных легковых автомобилях практически не применяются, за исключением некоторых моделей автомобилей многоцелевого назначения. Можно отметить модели легковых автомобилей, выпускавшиеся ранее с листовыми рессорами в подвеске, которые продолжают эксплуатироваться и в настоящее время. Продольные листовые рессоры устанавливались в основном в зависимой подвеске колес и выполняли функцию упругого и направляющего устройства.

На легковых автомобилях и грузовых или микроавтобусах применяются рессоры без подрессорников, на грузовых автомобилях – с подрессорниками.

Рис. Рессоры: а) – без подрессорника; б) – с подрессорником

Пружины как упругие элементы применяются в подвеске многих легковых автомобилей. В передней и задней подвесках, выпускаемых различными фирмами большинства легковых автомобилей применяются винтовые ци­линдрические пружины с постоянными сечением прутка и шагом навивки. Такая пружина имеет линейную упругую характеристику, а необходимые характеристики обеспечиваются дополнительными упругими элементами из полиуретанового эластомера и резиновыми буферами отбоя.

На легковых автомобилях Российского производства в подвесках применяют цилиндрические винтовые пружины с постоянными сечением прутка и шагом в сочетании с резиновыми отбойными буферами. На автомобилях производителей других стран, например, БМВ 3-й серии в задней подвеске устанавливают бочкообраз­ную (фасонную) пружину с прогрессивной харак­теристикой, достигаемой за счет формы пружины и применения прутка переменного сечения.

Рис. Спиральные пружины: а) цилиндрическая пружина; б) бочкообразная пружина

На ряде автомобилей для обеспечения прогрес­сивной характеристики применяется комбинация цилиндрических и фасон­ных пружин с переменной толщиной прутка. Фасонные пружины имеют прогрессивную упругую характеристику и называются «миниблоками» за небольшие размеры по высоте. Такие фасонные пружины применяют, например в задней подвеске автомобилей «Фольксваген», «Ауди», «Опель» и др. Фасонные пружины имеют различные диаметры в средней части пружины и по краям, а пружины «миниблок» имеют и различный шаг навивки.

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

Упругий крутящий момент передается торсионом через шлицевые или четырехгранные головки, распо­ложенные на его концах. Торсионы на автомобиле могут быть установлены в продольном или поперечном направлении. К недостаткам торсионов следует отнести их большую длину, необходимую для создания требуемых жесткости и рабочего хода подвески, а также высокую соосность шлицов на концах торсиона. Однако следует отметить, что торсионы имеют небольшую массу и хорошую компактность, что позволяет успешно применять их на легковых автомобилях среднего и высокого классов.

Задняя зависимая подвеска, подвеска классики

Данный тип является характерной чертой «классики» Жигулей. Особенность этой конструкции — цилиндрические винтовые пружины, которые играют роль упругих компонентов. На этих двух пружинах «висит» балка заднего моста, которая фиксируется к кузову путем четырех продольных рычагов.

Этот набор дополняет реактивная поперечная штанга, назначение которой улучшать показатели управляемости и гасить крены кузова.

Плавность хода и комфорт оставляют желать лучшего, в результате большого веса неподрессоренных масс и самого заднего моста. Это особенно актуального тогда, когда оказывается ведущим задний мост, поскольку к балке крепят картер главной передачи, редуктор и прочие элементы.

Типовое разнообразие

Любая из подвесок автомобилей должна обеспечивать необходимую плавность хода, обладать кинематическими характеристиками, отвечающих требованиям устойчивости и управляемости авто.

В зависимости от особенностей конструкции, виды подвесок принято различать на два основных – зависимую и независимую.

В авто с зависимой подвеской подразумевается жесткое соединение колес, стоящих напротив, движение одного из которых в поперечной плоскости содействует перемещению второго. Авто с независимой подвеской характеризуются более сложной конструкцией, у которой смещение колес не зависит друг от друга. Этот тип независимых подвески авто подразделяются на рычажные и свечные. Виды, которые встречаются чаще всего:

• с качающимися полуосями;
• на продольных рычагах (пружинная, торсионная);
• с косыми рычагами;
• с продольными и поперечными рычагами;
• с двойными продольными и поперечными рычагами (пружинные, торсионные, рессорные);
• торсионно-рычажные;
• «Макферсон»;
• гидропневматические и пневматические подвески;
• адаптивные.

Рекомендуем: Признаки неисправности датчика температуры охлаждающей жидкости

Зависимый тип

На авто этого типа подвески подразумевается жесткая связь между колесами. Агрегаты зависимого типа относятся к первым изобретениям человечества, которые ушли не очень далеко от конструкции телег, когда два колеса соединялись между собой осью.

Современные аналоги разделяются на рессорные и пружинные. Первый вариант в качестве упругого элемента предусматривает рессору, крепление которой проводится к балке моста, концами к раме или корпусу авто. Второй вариант подвесок подразумевает использование пружины.

Пусть этот тип и считается устаревшим в силу давности его изобретения, он до сих пор находит широкое применение среди грузовых автомобилей и внедорожников. Недостатки, которые безразличны на плохой дороге, становятся очевидными на трассе:

• управляемость остается желать лучшего из-за приличных подрессоренных масс при условии движения на высокой скорости;
• плохая устойчивость курсового типа;
• уровень комфорт для легковых автомобилей очень мал.

Независимый тип

Это вариант подвесок авто совершенно другой и не имеющий ничего общего с рассмотренным ранее. Подобная конструкция не имеет жесткой связи между колесами. На практике такая подвеска подразумевает автономное крепление каждого колеса к кузову авто, а при колебании одного из них эти изменения не передаются к остальным. Благодаря этому фактору крен кузова уменьшается, как результат устойчивость повышается. Практическая реализация варианта независимых подвесок автомобилей разнообразна, которая объедена в два основных типа: рычажные и свечные. Виды первых: двухрычажные, поперечнорычажные, косорычажные и продольнорычажные. Последние включают подвески МакФерсона.

Среди легковых автомобилей широко распространены подвески МакФерсона и поперечнорычажная. Причины, которые наделяют авто рядом преимуществ, объясняют фактор популярности подвесок, среди них:

• достойный уровень комфорта;
• высокая степень управляемости;
• хорошая обратная связь при рулении;
• крены минимальны;
• высокая скорость движения.

Комбинированный тип

Это комбинация двух автомобильных подвесок, описанных ранее. Их конструкция спереди включает установку независимой подвески, а сзади – установку моста. Компромиссное решение разработчиков позволяет достичь комфортного передвижения по асфальту и свободного преодоления незначительного бездорожья.

Подобная комбинация легковых автомобилей идеально впишется в кроссоверы и паркетники. Возможность свободно передвигаться по городу, выезжать в лес на пикник либо проезда по проселочным дорогам становится воплощаемой задачей. Пусть и получится что-то среднее, зато в большинстве случаев обеспечит приемлемые условия движения.

Комбинации, заслуживающие внимания

Описанные выше виды подвесок не исчерпывают их многообразие. Существуют ещё некоторые типы агрегатов, которые заслуживают внимания:

• Торсионная. Основывается на работе специального элемента – торсиона, представляющего собой металлический вал. Его функция представлена в виде скручивания при возникновении нагрузки.
• Активная. Для легковых автомобилей с этой подвеской термин «активная» предусматривает возможность колебания параметров при эксплуатации агрегата.
• Пневматическая. Отвечает за изменение высоты автомобилей относительно дороги, другими словами, колебания клиренса. Конструкция пневмоподвески предусматривает применение пневмоупоров на каждом колесе. Отдельно взятая пневматическая подвеска легковых автомобилей не является отдельным видом, но служит своеобразным дополнением к стандартной.

Подвески пикапов, грузовиков и внедорожников

При создании грузовых тяжей автомобильные изобретатели и инженеры использовали как правило варианты с размещением осей на продольных или поперечных рессорах. Со временем, даже сейчас некоторые производители не сильно изменили эту установку, хотя и утверждать об отсутствии прогресса тоже нельзя. Уже сейчас можно встретить модели, которые используют гидравлическую подвеску. Безусловной отличительной чертой почти всех подвесок грузовиков является использование простых конструкций в виде стандартного моста, который крепится к кузову с помощью кронштейна, а соединяются рессорами.

А вот у внедорожников и пикапов эта конструкция немного сложнее и может отличаться даже на примере одной модели (сзади один тип, например, зависимый, а спереди расположиться независимый). Такая адаптивность объясняется повышенной необходимости подобных автомобилей в преодолении труднопроходимых участков. Как правило, основа для подобных автомобилей является с рессорным типом подвески, хотя некоторые конструируют подвески и на пружинной основе.

Подвеска грузового автомобиля с виду представляет очень сложный механизм, однако по конструкции намного проще некоторых типов легковых автомобилей.

Устройство подвески

Любая подвеска автомобиля состоит из следующих основных элементов:

1. Упругое устройство – воспринимает нагрузки от неровностей дорожной поверхности. Виды: пружины, рессоры, торсионы, пневмоэлементы и т.д.
2. Демпфирующее устройство — гасит колебания кузова при проезде через неровности. Виды: все типы амортизаторов.
3. 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.
4. Стабилизатор поперечной устойчивости — уменьшает поперечный крен кузова.
5. Резино-металлические шарниры — обеспечивают упругое соединение элементов подвески с кузовом. Частично амортизируют, смягчают удары и вибрации. Виды: сайлент-блоки и втулки.
6. Ограничители хода подвески — ограничивают ход подвески в крайних положениях.

Рекомендуем: Какие амортизаторы лучше — газовые или масляные

Задние зависимые подвески

В переднеприводных легковых авто конструкция задней ходовой части гораздо проще и надежнее передней. Причина – в отсутствии поворотных элементов и приводных полуосей. Наиболее подходящий вариант для таких машин – полузависимая подвеска с качающейся либо торсионной балкой.

Полузависимая конструкция с качающейся балкой распространена на бюджетных автомобилях, оснащенных передним приводом. Система включает такие детали:

• цельнометаллическая балка, прикрепленная к кузову на шарнирах;
• пружины, вставленные между кузовными стаканами и специальными площадками на балке;
• амортизаторы установлены внутри пружин либо отдельно;
• тяги поперечной устойчивости и реактивные, удерживающие задний мост при воздействии продольных усилий.

Система работает следующим образом: в процессе движения рычажная балка качается на шарнирах, поддерживаемая с другой стороны тягами и амортизаторами. Неровности сглаживаются за счет пружины. Ступицы колес жестко прикреплены к заднему мосту и вращаются на подшипниках.

Вторая разновидность полузависимой подвески имеет разрезную балку с торсионом посередине. Когда одно из колес попадает в яму, данный элемент скручивается и стремится вернуть прежнее положение. Благодаря такому эффекту торсионная подвеска создает более комфортные условия пассажирам авто.

Полностью зависимая подвеска автомобиля оснащена цельной балкой со встроенным редуктором и полуосями, приводящими в движение задние колеса. Конструкция держится за счет системы реактивных тяг и опирается на пружины с амортизаторами. В отличие от предыдущего варианта, ходовая часть предназначена для машин с задним приводом.

В грузовиках и коммерческих автомобилях задние пружины заменены пакетом рессор – упругих стальных пластин. Середина рессорного узла опирается на балку, а концы – на кузовные кронштейны. Конструкция рассчитана на перевозку тяжелых грузов: чем больше листов задействовано в пакете рессор, тем выше грузоподъемность транспортного средства.

Интересный факт. Популярный микроавтобус Mercedes Sprinter оборудован спереди единственной рессорой, установленной поперек кузова. Причем оригинальная деталь сделана из пластика.

Подвеска с виртуальной осью поворота колеса

Такая подвеска применяется на легковых автомобилях Фольксваген Фаэтон. При подвеске переднего колеса на четырех рычагах ось его поворота проходит не через верхний и нижний шарниры поворотной стойки, как это имеет место у известных конструкций подвески, а через точки пересечения продленных осей верхних и нижних рычагов.

Рис. Подвеска с виртуальной осью поворота колеса: 1…4 — направления продольных осей рычагов; R — центр колеса; A — центр опорной поверхности колеса; n — вынос оси поворота по отношению к центру опорной поверхности; nv — вынос оси поворота по отношению к центру колеса; p — плечо обката; a — плечо действия возмущающих сил; AS — точка пересечения оси поворота колеса с плоскостью дороги

Таким образом ось поворота колеса расположена как бы в свободном пространстве и меняет свое местоположение при повороте колеса. Поэтому такую ось поворота колеса называют виртуальной. Данная конструкция позволяет существенно приблизить ось поворота колеса к его средней плоскости. Это положительно сказывается на величинах плеча обката и плеча действия возмущающих сил, благодаря чему улучшаются характеристики управляемости и устойчивости автомобиля.

Подвески пикапов и внедорожников

В различных моделях джипов конструкторы идут разными путями. Это зависит от веса и назначения внедорожника. Возможны три варианта используемых подвесок:

1. Зависимая задняя и независимая передняя схемы;
2. Полностью зависимая подвеска;
3. Полностью независимая подвеска.

Как правило, задняя ось оснащается либо рессорной, либо пружинной подвеской, которые сочетаются с жесткими неразрезными мостами. Рессоры идут в ход при создании пикапов или тяжелых джипов, так как они надежны, неприхотливы и в состоянии выдержать нешуточную нагрузку. Кроме того, такая схема довольно дешева, что стало причиной оснащения рессорами некоторых бюджетных авто. Подробная информация о достоинствах и недостатках рессорной подвески.

Пружинная схема отличается мягкостью и длинноходностью. Она более ориентирована на комфорт и ставится на легкие джипы. Относительно сложности конструкции – она лишь немного сложнее рессорной.

Что касается передней оси, то здесь, в большинстве случаев, используются торсионные или зависимые пружинные схемы. Встречается, конечно, и оснащение джипов жесткими неразрезными мостами, но такое решение в наши дни наблюдается довольно редко.

Стоит отметить, что рассмотренные виды автомобильных подвесок являются наиболее распространенными в наше время, однако это далеко не весь список существующих вариаций.

Источник https://nivovod.ru/ekspluatatsiya-i-obsluzhivanie/podveska-avtomobiley-tipy-i-vidy-podvesok-avtomobilya/