Подвеска автомобиля: виды, устройство и принцип работы

Содержание:

Зависимая подвеска

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

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.

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.

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.

ЧТО ВХОДИТ В ПОДВЕСКУ АВТОМОБИЛЯ

Стартер автомобиля: устройство, принцип работы и виды

К современным машинам предъявляется множество требований. Они должны быть хорошо управляемыми и при этом устойчивыми, бесшумными, комфортными и безопасными. Чтобы претворить в жизнь все эти пожелания, инженерам требуется тщательно продумать устройство подвески.

На сегодняшний день не существует какого-либо универсального эталона. В арсенале каждого автопроизводителя свои хитрости и современные разработки. Однако, для всех типов подвесок характерно наличие таких объектов:

Упругий элемент.
Направляющая часть.
Стабилизатор устойчивости.
Амортизирующие устройства.
Колесная опора.
Крепежи.

УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ

Автомобильная подвеска содержит упругие элементы, изготовленные из металла и неметаллические части. Они необходимы для перераспределения ударной нагрузки, получаемой колесами при встрече с неровностями дороги. К металлическим упругим деталям относятся рессоры, торсионы и пружины. Неметаллические элементы — это резиновые отбойники и буферы, пневматические и гидропневматические камеры.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

Исторически самыми первыми появились рессоры. С точки зрения конструкции — это металлические полосы разной длины, соединенные между собой. Помимо эффективного перераспределения нагрузки, рессоры хорошо амортизируют. Чаще всего они используются в ходовой части грузовиков.

Торсионы представляют собой наборы пластин или стержней, работающих на скручивание. Обычно торсионной бывает задняя подвеска автомобиля. Устройства этого типа используют, кроме того, японские и американские производители машин увеличенной проходимости.

Металлические пружины входят в состав ходовой части любого современного авто. Эти элементы могут иметь постоянную или переменную жесткость. Их упругость зависит от геометрии прутка, из которого они изготовлены. Если диаметр прутка меняется на всем протяжении, то пружина имеет переменную жесткость. В противном случае упругость является постоянной.

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

Упругие неметаллические детали используются совместно с металлическими. Резиновые элементы – отбойники и буферы – не только участвуют в перераспределении динамических нагрузок, но и амортизируют.

Пневматические и гидропневматические камеры используются в конструкциях активных подвесок. Их действие определяется свойствами только сжатого воздуха (пневмокамеры) или газа и жидкости (гидропневматические камеры). Эти упругие элементы дают возможность менять клиренс транспортного средства и жесткость системы амортизации автоматически.

Кроме того, они обеспечивают высокую плавность хода. Первыми были разработаны гидропневматические камеры. Они появились на машинах марки Citroen в 1950-х годах. Сегодня пневматическими и гидропневматическими подвесками опционно оснащают авто бизнес-класса: Mercedes-Benz, Audi, BMW, Volkswagen, Bentley, Lexus, Subaru и др.

НАПРАВЛЯЮЩАЯ ЧАСТЬ

Направляющие элементы подвески – это стойки, рычаги и шарнирные соединения. Их основные функции:

Удерживать колеса в правильном положении.
Поддерживать траекторию движения колес.
Обеспечивать соединение системы амортизации и кузова.
Передавать энергию движения от колес на кузов.

СТАБИЛИЗАТОР ПОПЕРЕЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

Подвеска автомобиля не обеспечивала бы транспортному средству необходимой устойчивости без стабилизирующего устройства. Оно борется с центробежной силой, стремящейся опрокинуть машину при повороте, и уменьшает крены кузова.

В техническом отношении стабилизатор поперечной устойчивости – это торсион, связывающий систему амортизации и кузов. Чем выше его жесткость, тем лучше авто держит дорогу. С другой стороны, излишняя упругость стабилизатора уменьшает ход подвески и снижает плавность движения транспортного средства.

Стабилизаторами поперечной устойчивости оснащают, как правило, обе оси машины. Но если задняя подвеска автомобиля торсионная, устройство устанавливают только спереди. Полностью отказаться от него смогли инженеры Mercedes-Benz. Они разработали особый тип адаптивной подвески с электронным контролем положения кузова.

Макферсон

Устройство, виды и принцип работы рулевого механизма

Распространенный тип ходовой. Другие названия — «подвеска Чемпена» и «качающаяся свеча». Так как моторные отсеки относительно небольшие, небольшие размеры дают макферсону преимущество. Макферсон применяется и на передних, и на задних колёсах. Изготовление его дешево, он компактен, обладает большим расстоянием между опорными узлами (это снижает силы там, где крепится кузов). Минусы этого устройства. Развал меняется, если большой ход, присутствуют дорожные шумы, возникает трение между штоком и направляющей. Конструкция больше подходит для хороших дорог, потому что на брызговик крыла и кузов происходит передача усилия, и это особенно заметно на кочках.

Роль подвески легкового автомобиля

Виды, устройство и принцип работы главной передачи

Механизм обладает рядом функций, без которых машина останется на месте и никуда не поедет:

На неё прикрепляются ступицы передних и задних колёс к кузову транспорта, одновременно с этим позволяя им смещаться в заданном направлении.
Обеспечивает плавный ход, так как гасит напряжение от дорожного покрытия.
Отвечает за устойчивость и управляемость. Именно от этой детали зависит постоянный контакт колёс и дороги.

Конструкторская мысль создала несколько типов ходовой части, идеального решения пока не нашли, как и вечного двигателя. У каждой подвески есть набор плюсов и минусов. В общем же деталь состоит из трёх основных частей:

упругие элементы – принимают и смягчают удар;
демпфирующие устройства для соединения кузова с колёсной базой;
направляющие системы.

К упругим элементам относятся торсионы, рессоры и пружины. Самые распространённые подвески – это витые пружины.

Общая схема выглядит так:

Рычаги отвечают за крепление колёс к кузову. Сайлентблоки (система специальных прорезиненых втулок) обеспечивают момент качания.
Стабилизатор для устойчивости и связки.
Пружина принимает статическую нагрузку от веса машины и пассажиров и динамическую от колеса, приводя их в равновесие.
Амортизатор (стойка) не даёт пружинам совершать резких движений и сглаживает колебания.
Реактивные тяги дополнительно связывают ступицы с кузовом и противостоят боковым усилиям.

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

Независимая подвеска

Независимой подвеска называется, потому что колёса одной оси не связаны жестко, это обеспечивает независимость одного колеса от другого (колеса не оказывают друг на друга никакого влияния).

Конструкция современной подвески. Современная подвеска это элемент автомобиля, который выполняет амортизационные и демпфирующие свойства, что связано с колебаниями автомобиля в вертикальном направлении. Качество и характеристики подвески позволят пассажирам испытать максимальный комфорт передвижения. Среди основных параметров комфортабельности автомобиля можно признать плавность колебания кузова.

Устройство балансирной подвески — балансирная подвеска особенно уместна для задних колес автомобиля, у которых есть передняя ведущую ось, это аргументируется тем, что такая подвеска почти совсем не занимает места на раме. Балансирная подвеска применяется в основном на трехосных автомобилях, средний и задний ведущие мосты у которых расположены рядом друг к другу. Иногда ее применяют на четырехосных автомобилях, а также многоосных прицепах. Балансирная подвеска бывает двух типов: зависимой и независимой. Зависимые подвески получили большую популярность.

Устройство подвески грузового автомобиля — это раздел в котором можно изучить строение, назначение, принцип работы подвески грузового автомобиля. Подвеска автомобиля ЗИЛ — раздел, в котором подробно описано устройство подвески грузового автомобиля ЗИЛ 130.

Подвеска обеспечивает упругую связь между рамой или кузовом с мостами автомобиля или непосредственно с его колесами, воспринимая вертикальные усилия и задавая требуюмую плавность хода. Также, подвеска служит для восприятия продольных и поперечных усилий и реактивных моментов, которые действуют между опорной плоскостью и рамой. Подвеска обеспечивает передачу толкающих и скручивающих усилий.

— Устройство задней подвески автомобиля

— Устройство балансирной подвески

— Зависимые подвески

— Задняя подвеска трехосного автомобиля

Типы подвесок

Рассмотрим наиболее распространенные типы подвесок автомобиля.

Подвеска зависимого типа

Самая старый тип подвесок, зависимая подвеска применяется и сегодня, а ее главной отличительной особенностью неизменно остается достаточно жесткая связь колесных осей посредством простой балки или картера моста. Изначально в качестве направляющих и упругих элементов применялись рессоры, но в современных автомобилях связующая колеса поперечина фиксируется двумя продольными рычагами и поперечной тягой, которая воспринимает боковые силы. Используется на задней оси переднеприводных бюджетных автомобилей, а также многих внедорожников.

Принято считать, что кроме невысокой стоимости, простоты использования преимуществами зависимая подвеска автомобиля не обладает – это совершенно не так. Ее плюсы – небольшой вес, если разговор идет о ведомой оси, достаточно высокий центр поперечного крена и самое главное – постоянство развала и колеи. Независимо от крена и раскачки на ровной дороге угол наклона колес к дорожной поверхности не изменяется, это значит, что в любых режимах машина имеет наилучшее сцепление с поверхностью. Хотелось бы сказать, что больше ни одна подвеска не может похвастаться подобными свойствами.

К сожалению, ситуация ухудшается на плохом дорожном покрытии – провал колеса в яму способствует изменению развала другого, а это уменьшает сцепные свойства. При движении прямо это не сильно ощутимо, но при повороте может привести к неожиданному заносу.

Также существуют значительные проблемы с управляемостью автомобиля. Разнонаправленный ход колес происходит с поворотом балки моста, что провоцирует плохую поворачиваемость и полное отсутствие стабильности на прямой. Также здесь тяга Панара дергает ось влево-вправо, что ухудшает ситуацию.

К счастью, это поправимо. Для того чтобы поперечина перестала разворачиваться, с каждой стороны вместо одного продольного рычага можно использовать два, расположенных по системе механизма Уатта. Устранить проблему осевых смещений поможет монтаж продольного рычага, удерживающего балку по центру вместо тяги Панара. Но на практике становится ясно, что такое изменение бессмысленно – конструкция заметно усложняется и требует больше места в высоту. А ведь главная область применения подвески зависимого типа – бюджетные автомобили.

Типичным представителем данной конструкции может быть задняя подвеска с винтовыми цилиндрическими пружинами в роли упругих элементов. В качестве примера можно рассмотреть конструкцию задних подвесок классических моделей «Жигули». Здесь с помощью двух винтовых пружин балка заднего моста «подвешивается», а также дополнительно прикрепляется к кузову автомобиля благодаря четырем продольным рычагам. Вдобавок к этому для увеличения плавности хода, повышения управляемости и уменьшения крена кузова при поворотах монтируется реактивная поперечная штанга.

Какие подвески бывают

В связи с особенностями конструкции подвески принято разделять на 3 вида: зависимая, независимая и полунезависимая подвеска

Зависимая подвеска

Подразумевает жесткое соединение противоположных колес, при котором перемещение одного колеса в поперечной плоскости влечет за собой перемещение другого. В состав моста автомобиля входит жесткая балка, заставляющая колеса двигаться параллельно. Изначально в качестве направляющих и упругих элементов использовались рессоры, но в современных автомобилях связующая колеса поперечина фиксируется двумя продольными рычагами и поперечной тягой.

Преимущества:

невысокая стоимость
легкость конструкции
высокий центр поперечного крена
постоянство развала и колеи

Другими словами, на ровной поверхности, не зависимо от раскачки, угол наклона колес относительно дороги не меняется, а машина имеет наилучшее сцепление с дорожным покрытием. На плохой дороге, к сожалению, это преимущество теряется, т. к. провал одного колеса влечет за собой провал и второго, в результате чего сцепление ухудшается.

Конструкция очень простая и надежная, потому широко используется для грузовых автомобилей и на задней оси легковых.

Полунезависимая

Включает в себя жесткую балку, которую торсионы удерживают на кузове. Эта конструкция делает подвеску относительно самостоятельной по отношению к кузову. Для примера можно изучить подвеску переднеприводного автомобиля ВАЗ.

Независимая подвеска

Предполагает автономную работу каждого колеса. Т.е. их перемещения не зависят друг от друга, что приводит к более плавному ходу. Независимая подвеска может быть как передней так и задней, и в свою очередь ее принято разделять на:

Подвеска с качающимися полуосями — основным элементом конструкции выступают полуоси. При наезде на неровности колесо всегда сохранит перпендикулярное положение относительно полуоси.
Подвеска с косыми рычагами — оси качания рычагов находятся под косым углом. Преимуществами такого вида прибора можно назвать уменьшение колебаний колесной базы и крена авто на поворотах.
Подвеска на продольных рычагах — самый простой тип, среди независимых. Каждое колесо удерживается при помощи рычага, воспринимающего боковые и продольные усилия. Обычно рычаг крепится к кузову при помощи шарниров и обладает высокой устойчивостью. Недостаток такой подвески заключается в том, что на поворотах колеса наклоняются вместе с кузовом, создавая большой крен.
С продольными и поперечными рычагами. Этот вид подвесок сложен в техническом плане и громоздок, поэтому слабо популярен (использовался на таких марках как Rover, Glas и т.д.).
С двойными продольными и поперечными рычагами.
Торсионно-рычажная подвеска — включает в свою конструкцию два продольных рычага и торсионную скручиваемую балку. Используется на задней оси переднеприводных автомобилей, в современном автомоделировании в основном на бюджетных китайских моделях. Преимуществом считается надежность и простота, а недостатком — излишняя жесткость, лишающая комфорта пассажиров заднего ряда.
Подвеска МакФерсон — самая распространенная схема передней подвески современных автомобилей. Это обусловлено небольшой шириной, легкостью и простотой конструкции. Однако у такой подвески есть и существенный минус: высокое трение в амортизаторной стойке и, как следствие, снижение фильтрации дорожных шумов и неровностей.
Гидропневматическая и пневматическая подвеска. Роль упругих элементов исполняют пневматические баллоны и гидропневматические элементы, объединенные в одно целое с системой гидроусилителя руля и гидравлической системой тормозов.
Адаптивная подвеска отличается тем, что степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от качества дорожного полотна, параметров движения и запросов водителя. Результатом можно отметить повышенную маневренность и безопасность.

Все подвески имеют свои положительные характеристики и недостатки. Некоторые до сих пор широко используются, а какие-то давно не актуальны.

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.

Устройство подвески автомобиля

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

Неисправности передней подвески

Неполадки с подвеской ВАЗ 2107 возникают из-за плохих дорог. Первым делом страдают шаровые опоры, затем выходят из строя стойки и другие элементы амортизационной системы.

Стук

Довольно часто владельцы «семёрки» жалуются на стук при езде со скоростью 20–40 км/ч. Затем по мере ускорения глухой звук исчезает. Район шума — передняя подвеска.

Первым делом рекомендуется поставить машину на подъёмник и проверить, как работают шаровые, амортизаторы, сайлентблоки. Возможно, что вырабатываются подшипники ступицы.

Подробная инструкция действий водителя, заметившего стук, приведена ниже.

Осмотреть бардачок, элементы щитка приборов и другие детали салона, которые могут стучать. Проверить стоит также защиту двигателя и некоторые детали под капотом — может, что-то ослабло.
Если всё в порядке, надо переходить к проверке подвески.
Первым делом надо проконтролировать состояние сайлентблоков — резиновые втулки на обоих рычагах проверить обязательно. Стучат втулки, как правило, при трогании с места или резком торможении. Проблема устраняется затяжкой болтов и гаек или заменой элементов.
Диагностировать опорный подшипник амортизационной стойки. Многие делают так: открывают капот, ставят одну руку на опорный подшипник, другой качают машину. Если элемент выработался, сразу почувствуются толчки и стуки.
Осмотреть шаровые опоры. Стук этих элементов характеризуется металлическим глухим звуком, его надо научиться определять на слух. Чтобы не снимать шарниры, но удостовериться, что они неисправны, поступают так: автомобиль загоняют на яму, разгружают переднюю подвеску, снимают колесо и вставляют между корпусом верхней опоры и цапфой ломик. Монтировку покачивают вниз/вверх, проверяя люфт шарового пальца.
Проверить стойки. Они могут начать стучать из-за слабого крепления. Возможно также, что износились втулки амортизатора. Шуметь может и стойка, если она пробита и подтекает — это легко определить по следам жидкости на её корпусе.

Видео: что стучит в передней подвеске

Машину тянет в сторону

Если машину начинает тянуть в сторону, возможно, деформирован поворотный кулак или рычаг подвески. На старых автомобилях ВАЗ 2107 не исключена потеря упругости пружины стойки.

Гул при поворотах

Гул при поворотах происходит вследствие износа подшипника ступицы. Характер шума таков: наблюдается с одной стороны, появляется до скорости 40 км/ч, после исчезает.

Вот как надо проверять ступичный подшипник на люфт.

Вывесить переднее колесо на домкрате.
Взяться за верхнюю и нижнюю часть колеса руками, начать качать его от себя/к себе.
Если наблюдается люфт или стук, значит, подшипник надо менять.