Типы подвесок легковых автомобилей

Подвеска автомобиля

Подвеска автомобиля предназначена для обеспечения упругой связи между колесами и кузовом автомобиля за счет восприятия действующих сил и гашения колебаний. Подвеска входит в состав ходовой части автомобиля.

Подвеска автомобиля включает направляющий и упругий элементы, гасящее устройство, стабилизатор поперечной устойчивости, опору колеса, а также элементы крепления.

Направляющие элементы обеспечивают соединения и передачу сил на кузов автомобиля. Направляющие элементы определяют характер перемещения колес относительно кузова автомобиля. В качестве направляющих элементов используются всевозможные рычаги: продольные, поперечные, сдвоенные и др.

Упругий элемент воспринимает нагрузки от неровности дороги, накапливает полученную энергию и передает ее кузову автомобиля. различают металлические и неметаллические упругие элементы. Металлические упругие элементы представлены пружиной, рессорой и торсионом.

В подвесках легковых автомобилей широко используются витые пружины, изготовленные из стального стержня круглого сечения. Пружина может иметь постоянную и переменную жесткость. Цилиндрическая пружина, как правило, постоянной жесткости. Изменение формы пружины (применение металлического прутка переменного сечения) позволяет достичь переменной жесткости.

Листовая рессора применяется на грузовых автомобилях. Торсион представляет собой металлический упругий элемент, работающий на скручивание.

К неметаллическим относятся резиновые, пневматические и гидропневматические упругие элементы. Резиновые упругие элементы (буферы, отбойники) используются дополнительно к металлическим упругим элементам.

Работа пневматических упругих элементов основана на упругих свойствах сжатого воздуха. Они обеспечивают высокую плавность хода и возможность поддержания определенной величины дорожного просвета.

Гидропневматический упругий элемент представлен специальной камерой, заполненной газом и рабочей жидкостью, разделенных эластичной перегородкой.

Гасящее устройство (амортизатор) предназначено для уменьшения амплитуды колебаний кузова автомобиля, вызванных работой упругого элемента. работа амортизатора основана на гидравлическом сопротивлении, возникающем при протекании жидкости из одной полости цилиндра в другую через калибровочные отверстия (клапаны).

Различают следующие конструкции амортизаторов: однотрубные (один цилиндр) и двухтрубные (два цилиндра). Двухтрубные амортизаторы короче однотрубных, имеют большую область применения, поэтому шире используются на автомобиле.

У однотрубных амортизаторов рабочая и компенсационная полости расположены в одном цилиндре. Изменение объема рабочей жидкости, вызванные температурными колебаниями, компенсируются за счет объема газовой полости.

Двухтрубный амортизатор включает две, расположенные одна в другой, трубы. Внутренняя труба образует рабочий цилиндр, а внешняя — компенсационную полость.

В ряде конструкций амортизаторов предусмотрена возможность изменения демпфирующих свойств:

  • ручная регулировка клапанов перед установкой амортизатора на автомобиль;
  • применение электромагнитных клапанов с изменяемой площадью калибровочных отверстий;
  • изменение вязкости рабочей жидкости за счет воздействия электромагнитного поля.

Стабилизатор поперечной устойчивости противодействует увеличению крена при повороте за счет перераспределения веса по колесам автомобиля. Стабилизатор представляет собой упругую штангу, соединенную через стойки с элементами подвески. Стабилизатор может устанавливаться на переднюю и заднюю ось.

Опора колеса (для передней оси — поворотный кулак) воспринимает усилия от колеса и распределяет их на другие элементы подвески (рычаги, амортизатор).

Элементы подвески соединяются между собой и с кузовом автомобиля с помощью элементов крепления. В подвеске используются, в основном, три вида креплений:жесткое болтовое соединение, соединение с помощью эластичных элементов (резино-металлические втулки, сайлент-блоки) и шаровой шарнир (шаровая опора).

Эластичные элементы используются для присоединения элементов подвески к кузову и в отдельных случаях к опоре колеса. Соединение с кузовом осуществляется через подрамник. Эластичные элементы гасят вибрации определенной частоты и, тем самым, снижают уровень шума в подвеске.

Шаровой опорой называется вид шарнирного соединения, который за счет степени свободы обеспечивает правильную геометрию поворота ведущих колес. Шаровая опора устанавливается на нижнем рычаге передней подвески, а также на конце тяги рулевого механизма. Для удобства эксплуатации шаровые опоры делают съемными.

В зависимости от конструкции направляющих элементов различают два типа подвески — независимая и зависимая.

Зависимая подвеска объединяет колеса жесткой балкой, и образует так называемый мост автомобиля. Перемещение одного из колес в поперечной плоскости передается другому колесу. Зависимая подвеска вследствие своей простоты имеет высокую надежность.

В независимой подвеске связь между колесами отсутствует. Колеса перемещаются в поперечной плоскости независимо друг от друга, чем достигается значительное снижение неподрессоренных масс и повышение плавности хода. На современных легковых автомобилях независимая подвеска используется в качестве основной конструкции передней и задней подвесок.

Различают следующие виды независимых подвесок: на двойных поперечных рычагах, МакФерсон, на продольных рычагах, многорычажная, торсионная.

В качестве задней подвески автомобиля используется подвеска на продольных рычагах. Остальные виды подвесок могут использоваться как на передней, так и на задней оси автомобиля. Наибольшее распространение на легковых автомобилях получили: на передней оси – подвеска МакФерсон, на задней оси – многорычажная подвеска.

На некоторых внедорожных автомобилях и автомобилях премиум-класса устанавливается пневматическая подвеска, в которой используются пневматические упругие элементы. Особое место в конструкции подвесок занимает гидропневматическая подвеска, разработанная фирмой Citroen. Конструкция пневматической и гидропневматической подвески построена на известных типах подвесок.

В настоящее время многие автопроизводители оборудуют свои автомобили активной подвеской. Разновидностью активной подвески является т.н. адаптивная подвеска, в которой предусмотрено автоматическое регулирование демпфирующей способности амортизаторов.

Виды и типы подвесок автомобилей

Подвеска, наряду с двигателем и кузовом, – это одна из важнейших составляющих автомобиля. Именно к ней приковано внимание множества конструкторов и инженеров. Типы подвесок автомобилей бывают разными, что зависит от вида авто (легковое или грузовик), привода (передний, задний, полный), сегмента, который занимает модель, и, конечно же, цены на машину.

Существует множество типов подвесок. Некоторые использовались ранее, другие применяются и сейчас, так что необходимо рассмотреть те типы, которые получили наибольшее распространение в современном автомобилестроении:

  1. Подвеска McPherson;
  2. Двухрычажная подвеска;
  3. Многорычажная подвеска;
  4. Адаптивная подвеска;
  5. Подвеска типа «Де Дион»;
  6. Задняя зависимая схема подвески;
  7. Полузависимая задняя подвеска;
  8. Подвески пикапов и внедорожников;
  9. Подвески грузовиков.

Подвеска типа McPherson

Данный тип подвески был разработан еще в 1960 году инженером Эрлом Макферсоном, в честь которого и получила свое название. Она имеет несколько основных частей:

  1. Стабилизатор поперечной устойчивости;
  2. Рычаг;
  3. Блок (состоит из телескопического амортизатора и пружинного элемента).

Телескопический амортизатор называют еще «качающаяся свеча», потому как к кузову он крепится посредством шарнира и может качаться, когда колесо двигается вниз и вверх. Если интересно, можете почитать, как проверить амортизаторы.

Данный тип подвески имеет свои недостатки (значительное изменение угла развала колес), но он чрезвычайно популярен благодаря демократичной цене, невысокой сложности и надежности.

Двухрычажная подвеска

Это одна из самых совершенных схем. Она представляет собой подвеску с 2-мя рычагами разной длины (длинный нижний и короткий верхний), что гарантирует автомобилю прекрасную поперечную устойчивость на дороге и минимальный износ покрышек (поперечные перемещения всего колеса незначительны).

Это значит, что каждое отдельное колесо воспринимает ямы и бугры независимо от остальных, что позволяет сохранять максимально вертикальное отношение к дорожному покрытию и оптимальное сцепление покрышки с поверхностью дороги.

Многорычажная подвеска

Данный тип подвески немного похож на двухрычажную схему, но он гораздо сложнее и совершеннее. Неудивительно, что к ней перекочевали и все достоинства предыдущего вида. Это набор из рычагов, сайлент-блоков и шарниров, которые крепятся на специальный подрамник. Большое количество шаровых опор и «сайлентов» обеспечивают не только завидную плавность хода, но и отлично гасят удары в случае резкого наезда на какое-либо препятствие, а еще они уменьшают уровень шума в салоне от колес.

При такой схеме достигается наилучшее сцепление покрышки с дорогой (любой тип покрытия), отточенная управляемость и плавность хода.

  • малые неподрессоренные массы;
  • оптимальная поворачиваемость колес;
  • независимость каждого отдельного колеса от остальных;
  • отдельные поперечные и продольные регулировки;
  • хороший потенциал при условии полного привода.

Однако у многорычажной подвески есть один существенный недостаток – высокая стоимость. Хотя в последнее время наметился перелом: если раньше данный тип подвески применяли только на представительских авто, то сейчас ею оснащают даже машины гольф-класса.

Адаптивная подвеска

Такая подвеска в корне отличается от остальных типов. Строго говоря, создание адаптивной схемы не было настоящей революцией, так как за основу была принята гидропневматическая подвеска, реализованная на автомобилях Citroen и Mercedes-Benz.

Но в те времена она была довольно примитивной, тяжелой и занимала слишком много места. На сегодняшний день от всех этих недостатков конструкторы смогли избавиться. Единственный минус подобного подхода заключается в его сложности.

Что касается достоинств, то их масса:

  • адаптация под конкретного водителя;
  • минимальные крены кузова и волновая раскачка на высоких скоростях;
  • высокая безопасность;
  • отличная устойчивость на прямой;
  • принудительно изменяемое демпфирование;
  • адаптация под любое дорожное покрытие в автоматическом режиме.

Различные концерны используют свои схемы такой подвески, но общие черты у них одинаковы. Это потому, что любая адаптивная конструкция имеет в своем составе следующие компоненты:

  1. Стабилизаторы поперечной устойчивости с возможностью регулировки;
  2. Активные стойки амортизаторов;
  3. Блок управления ходовой частью;
  4. Электронные датчики (неровной дороги, клиренса и других параметров).

Блок управления анализирует ситуацию на основе данных, полученных от датчиков, и посылает команды на стабилизатор и амортизаторы (зависит от дорожных условий). Все это происходит практически моментально. Кроме этого, варианты работы подвески можно настраивать и самому.

Подвеска типа «Де Дион»

Этот тип, равно как и подвеска McPherson, был назван в честь изобретателя. Им стал француз Альберт Де Дион. Цель данного типа подвески – максимально снизить нагрузку на задний мост автомобиля, путем отделения картера главной передачи. Если раньше он крепился к самой балке моста, то в данном случае картер держится непосредственно на кузове.

Это позволяет передавать крутящий момент посредством полуосей, закрепленных на ШРУСах, и сделать подвеску как независимой, так и зависимой.

Но от главных недостатков всех зависимых вариантов подвески, типу «Де Дион» избавиться не удалось. К примеру, затормозить без «клевков» практически невозможно, а при резком старте машина просто «приседает» на задние колеса.

Несмотря на попытки ликвидации этих недостатков путем установки дополнительных элементов (направляющих), несбалансированное поведение авто остается главной проблемой.

Задняя зависимая подвеска

Данный тип – характерная черта «классики» Жигулей. Особенностью сей конструкции являются цилиндрические винтовые пружины, играющие роль упругих элементов. По сути, балка заднего моста не только «висит» на этих 2-х пружинах, но и фиксируется к кузову посредством 4-х продольных рычагов. Дополняет этот набор реактивная поперечная штанга, которая обязана гасить крены кузова и улучшать показатели управляемости.

Комфорт и плавность хода оставляют желать лучшего, по причине большого веса самого заднего моста и неподрессоренных масс. Это особенно актуально в тех случаях, когда задний мост оказывается ведущим, так как к балке крепят редуктор, картер главной передачи и другие компоненты.

Полузависимая задняя подвеска

Данная схема получила широкое распространение и используется в конструкции большинства современных полноприводных машин. Она представляет из себя два продольных рычага, которые в центре крепятся к поперечине. У такого типа подвески много преимуществ:

  • Небольшие размеры;
  • Малый вес;
  • Простота в обслуживании и ремонте;
  • Наилучшая кинематика колес;
  • Значительное уменьшение неподрессоренных масс.

Минус этой конструкции только один – невозможность применения на заднеприводных автомобилях.

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.

Подвески грузовиков

Как правило, в грузовиках применяется зависимая конструкция подвески с поперечными или продольными рессорами, а также амортизаторами гидравлического типа. Благодаря своей простоте такая подвеска до настоящего времени широко используется в производстве.

Кроме того, данный вариант является и наиболее простым. Это значит, что продольные рессоры фиксируются в кронштейнах кузова, а к ним подвешивается мост. Что касается амортизаторов, то они крепятся прямиком к балке заднего моста. При такой конструкции главная роль отводится рессорам, которые не только выдерживают мост, но и связывают кузов и колесо, а также выступают в качестве направляющих элементов.

Однако такая простота является определяющей лишь в производстве, тогда как водителю приходится бороться с плохой управляемостью автомобиля на высоких скоростях. Дело в том, что рессоры далеко не идеальны в роли направляющих элементов. Следовательно, сцепление колес с дорогой значительно ухудшается.

Подводя итог отметим, что рассмотренные типы подвесок автомобилей не являются исчерпывающим списком, но в наши дни они наиболее популярны, как в отечественном, так и в мировом автомобилестроении.

Подвеска автомобиля

Подвеска автомобиля – это совокупность деталей и узлов, которые связывают корпус автомобиля с колесами. В современном автомобиле конструкция подвески достаточно сложна из-за того, что кроме непосредственной связи кузова с колесами ей необходимо гасить удары при движении по неровностям и обеспечивать устойчивость автомобиля.

Элементы подвески

Направляющие элементы (рычаги) – связывают кузов с колесом и задают характер перемещения колес.

Упругие элементы служат для обеспечения плавности движения. Если бы их не было и колесо было бы жестко прикреплено к кузову, то даже небольшая неровность вызывала бы тряску всего автомобиля. В качестве таких элементов в легковых автомобилях чаще всего применяют пружины или торсионы.

Амортизаторы – гасят раскачивания. Если надавить на кузов автомобиля над колесом сверху вниз и резко отпустить, то исправные амортизаторы должны погасить колебания сразу за один цикл. То есть, не должно быть раскачиваний вверх-вниз. На автомобилях используются гидравлические амортизаторы, напоминающие насосы с двумя камерами между которыми ходит поршень с отверстием.

Классификация подвесок легковых автомобилей

По типу направляющих элементов:

  • Зависимая подвеска – в ней два колеса жестко связаны между собой и ”зависят” друг от друга. Если одно колесо поворачивает на определенный угол, то и второе тоже.
  • Независимая подвеска – колеса соединены с кузовом независимо друг от друга. Именно независимая подвеска чаще всего встречается на современных легковых автомобилях.

По типу упругих элементов:

  • Торсионная подвеска.
  • Пружинная подвеска.
  • Пневматическая подвеска или гидропневматическая подвеска.

Наиболее распространенные типы подвесок


Подвеска на двойных поперечных рычагах

Данный тип подвески характерен двумя рычагами, которыми крепится колесо к кузову автомобиля. Рычаги расположены один над другим. Такая подвеска считается наиболее совершенной на данный момент с точки зрения управляемости, так как можно конструктивно добиться того, чтобы колесо всегда было расположено к дороге под нужным углом. Поэтому данный тип подвески применяется на болидах ”Формула-1”. В легковых же автомобилях такая подвеска применяется в основном только на передней оси, так как она занимает значительное место, что уменьшает размер багажника.

Подвеска МакФерсон (McPherson)

Это самый распространенный тип независимой подвески, применяемый на передней оси. Популярность подвески МакФерсон обусловлена достаточно хорошим соотношением цены, простоты использования и кинематическим свойствами. Она устанавливается в качестве передней подвески в подавляющем большинстве недорогих легковых автомобилей. Однако в более дорогих моделях сейчас наблюдается тенденция применения более дорогой, но и более совершенной подвески с двойными поперечными рычагами.

Конструктивно подвеска состоит из нижнего рычага и стойки, закрепленной на брызговике крыла, играющей одновременно роль амортизатора.

Преимущества подвески МакФерсон:

  • низкая стоимость;
  • простота конструкции;
  • компактность;
  • небольшая масса.

Недостатки подвески МакФерсон:

  • не лучшая кинематика — развал меняется при движении по неровностям;
  • высокая передача на корпус вибрации и шумов от дороги;
  • сложность в обслуживании.

    Многорычажная подвеска

    Многорычажная подвеска может применяться как на передней, так и на задней оси. Причем для задней оси эта подвеска является более распространенной. Особенностью данного типа подвески является то, что рычагов в подвеске несколько – обычно четыре-пять. Каждый из рычагов выполняет особую роль в управлении. Данный тип подвески чаще всего применяется на автомобилях представительского класса. Ее преимущества: плавность хода, низкий уровень шумов, отличная управляемость. К недостаткам относятся сложность в изготовлении и высокая стоимость.

    Торсионная подвеска

    Торсионная подвеска – это подвеска, в которой в качестве упругих элементов используются торсионы – (упругие элементы, работающие на кручение). Преимущества торсионной подвески – это долговечность, легкость регулировки, а также в том, что она занимает меньше места по сравнению с пружинной.

    Видео работы подвески

    На первом видео показана 3D модель передней подвески. Очень наглядно!

    На втором – видео подвески автомобиля в движении.

    Типы подвесок на легковых автомобилях

    Для начала разговора о подвесках, необходимо разобраться с тем, что зовут подвеской и какие к ней предъявляют требования. Подвеской машины называется совокупность механизмов, которые обеспечивают упругую связь между колёсами или мостами и несущей системой автомобиля, снижение динамических нагрузок на колёса и несущую систему, и затухание колебаний, а также регулировка положения кузова машины во время передвижения.

    Подвеска, это промежуточное звено между дорогой и кузовом машины, должна быть лёгкой и вместе с высокой комфортабельностью обеспечивать предельную безопасность движения. Для этого нужны высокоточная кинематика колёс, высокий отклик управления (не только руля), а также изоляция кузова машины от жесткого качения радиальных шин (тем более низкопрофильных) и дорожных шумов. Кроме того, надо учесть, что подвеска на кузов передаёт силы, которые возникают в контакте колеса с дорогой, поэтому она должна быть долговечной и прочной. Рычаги призваны передавать силы почти во всех направлениях, а также тормозные и тяговые моменты, и быть при всем при том еще и не слишком тяжелыми. При эффективном использовании упругие элементы материалов должны быть компактными и простыми, и допускать нормальный для работы ход подвески. В нашей статье будут рассмотрены основные типы подвесок на легковых автомобилях.

    Основные требования, которые предъявляются к подвеске, следующие:

    • достаточная долговечность и прочность особенно упругих элементов и деталей подвески.
    • низкая масса неподрессоренных частей и особенных элементов подвески;
    • надежная передача от колес раме или кузову поперечных и продольных моментов и усилий;
    • нормальная величина затухания колебаний колес и кузова;
    • кинематическая схема призвана создать условия для некоторого малого изменения углов установки колёс и колеи, соответствие кинематики колес и руля, которая исключает колебания управляемых колес относительно оси поворота;
    • нет ударов в ограничители хода и высокую плавность хода должна обеспечивать упругая характеристика подвески.

    Сейчас вкратце рассмотрим конструкции подвесок. Вообще видов подвесок есть огромное множество, их можно классифицировать по типу направляющего аппарата (независимые и зависимые) и по типу упругих элементов (пневматические, рессорные, торсионные, пружинные, и т. д. ) Каждая подвеска имеет свои преимущества и недостатки. Зависимая дешевле, проще, имеет постоянную колею, однако в то же время в ней не подрессоренная балка, поэтому лёгкой назвать эту подвеску тоже нельзя. Помимо этого, при противоположных ходах правого и левого колёс одной оси, можно увидеть значительный их наклон, следствием этого могут быть автоколебания колёс (другими словами эффект шимми). У независимых есть гораздо больше преимуществ, в результате чего они стали более распространенными сейчас больше. Различаются они по расположению плоскости колебания колёс: диагональная, поперечная, продольная. И по количеству рычагов: свечные, многорычажные, двухрычажные, однорычажные.

    Подробнее остановимся и рассмотрим типы подвесок на переднеприводных легковых автомобилях.

    Подвеска типа «МакФерсон» (установлена на ВАЗ 2108). Первый раз подвеска типа «МакФерсон» была применена еще в далеком 1965 году на авто «Пежо-204», через год ее увидели на Форде, а в 1969 году уже на автомобиле «Фиат-128». По настоящему массово использовать такую подвеску начали разные типы легковых автомобилей только в 70-х годах. Почти все переднеприводные машины нового поколения оснащены такой подвеской. Ввиду нескольких своих преимуществ подвеска «МакФерсон» завоевала себе место и в машинах с иным приводом. Небольшие затраты на производство, небольшое занимаемое пространство (следовательно большое подкапотное пространство, и поэтому там можно было разместить большой мотор), внушительное расстояние между опорными узлами по высоте, которое определяет возникновение меньших сил в местах присоединения к корпусу машины, появилась возможность осуществления больших ходов. Все это, пожалуй, является основными преимуществами и основной причиной того, что большинство крупносерийных автомобилей, появляющихся в последние годы, имеют на переднем мосту подвеску именно данного типа. К недостаткам их можно отнести: немного ухудшившиеся кинематические параметры (в отличие от подвески с двойными поперечными рычагами), трудности, которые связаны с обеспечением изоляции от вибраций и дорожных шумов (при верхнем расположении реечного механизма руля), появились длинные рулевые тяги, которые были нежелательны, при торможении наблюдалась меньшая компенсация продольного крена, высокие изнашивающие нагрузки между направляющей и штоком.

    Подвеска на поперечных двойных рычагах.

    В данной конструкции существуют два поперечных рычага, которые имеют поворотные опоры на раме, кузове или поперечине. Наружные рычаги – если это передняя подвеска (к примеру, на ВАЗ-2101) – соединяются через шаровые шарниры с поворотным кулаком или цапфой. Чем больше расстояние между этими поперечными рычагами, тем меньшие силы, действуют в рычагах и их опорах, т. е. тем точнее кинематика подвески, меньше податливость всех деталей. Стоит также отметить плавное восприятие упругого качения радиальных покрышек верхними рычагами (это возможно с конструкцией независимой подвески). В то же время продольные силы, которые вызываются сопротивлением качению, на верхнем рычаге лишь немного меньше, но нижний рычаг вместе с опорами выполняются с расчётом на большие нагрузки. Последние могут возникнуть под действием боковых сил или когда вы тормозите. Главным преимуществом подвески на двойных поперечных рычагах являются её кинематические свойства: взаимное положение рычагов определяет высоту, как центра продольного крена, так и центра поперечного крена. Кроме того, через разную длину нижнего и верхнего рычагов можно влиять на перемещения колёс относительно угла при ходах сжатия и отбоя, т. е. на изменение развала и, в независимости от этого, на изменение колеи. Верхний рычаг колёса (более короткое расстояние) при ходе сжатия наклоняют в сторону отрицательного развала, а при отбое – в сторону положительного развала. Через это можно влиять на изменение развала, обусловленное боковым креном.

Категория DS