Переваги незалежної підвіски, здавалося б, очевидні. Про що тут говорити? Однак поняття це об'єднує величезна кількість різних конструкцій. Тому давайте відразу визначимося з термінологією.
Особливості пристрою і переваги незалежної і залежної підвіски на позашляховиках і кросовери.
Залежна підвіска - та, в якій праве і ліве колеса жорстко з'єднані металевою конструкцією, званої балкою моста. Кожне вертикальне переміщення одного колеса супроводжується як мінімум нахилом іншого. В цьому і проявляється залежність.
У підвісці незалежної такого зв'язку немає, праве колесо може переміщатися вгору-вниз зовсім без зв'язку з лівим і навпаки, тому що кожне з коліс з'єднується з кузовом, рамою або підрамником індивідуальними важелями.
Види підвісок розрізняють ще й по тому, який пружний елемент застосовується. Це можуть бути ресори, пружини, торсіони і пневмобаллона. Найбільш поширений варіант - пружини. Сучасна пружина неоднорідна, має більш поступливий частина, м'яко гасить невеликі нерівності на рівній дорозі, і жорсткий ділянку, що працює при сильних сжатіях.
Пружини підходять для легкових автомобілів, у яких різниця між порожній і завантаженої машиною не настільки велика. Простий замінник пружини - пневмобаллонамі. Завдяки близькому до пружини циліндричної форми його установка в машину настільки ж проста. Пневмоподвеску можна адаптувати по жорсткості до будь-якому навантаженні завдяки тому, що тиск в балонах легко міняти.
Інше застосування пневмопідвіски - зміна висоти пневмобаллонов, а разом з ними і дорожнього просвіту. Багато люксові позашляховики - скажімо, Range Rover, Mercedes-Benz ML, Audi Q7 - вміють присідати на швидкості і вставати навшпиньки на бездоріжжі, а деякі можуть майже лягти на черево для зручності посадки-висадки.
Мінуси - складність конструкції пневмосистеми і вразливість самих балонів, які важко зробити стійкими до впливу абразиву - піску і дрібних камінців. Втім, сучасна пневматика у тих же Range Rover набагато надійніше тієї, що заслужила сумну славу моделі років десять тому.
Ресори і залежна підвіска.
Ще один спосіб отримати невбиваних, витривалі і гранично просту підвіску - поставити ресори. Вони гарні там, де невибагливість повинна поєднуватися з великими навантаженнями - як ваговими, так і від поганої дороги. Подібну підвіску застосовують на задній осі переважної більшості пікапів, що і дозволяє використовувати їх як міні-вантажівки. Але ресора - палиця з двома кінцями і в прямому, і в переносному сенсі.
Головний недолік - висока жорсткість і пов'язаний з нею дискомфорт для пасажирів - перекривається вигодою від конструктивної простоти. Ресора поєднує в собі обидва компонента підвіски - зв'язок, передає поздовжні, поперечні і вертикальні навантаження від коліс на кузов, і пружний елемент. Але і платить на ресорах за свою високу міцність дубових і раптовими «взбрикі».
Торсіонна незалежна і залежна підвіска.
Торсіонна підвіска потрапила на автомобілі прямо з армійської техніки. Працюючий на скручування пружний елемент компактний, що дозволяє вмістити його в невеликому просторі - наприклад, уздовж рами, як це зроблено спереду у Toyota LC 200.
Торсіони не поступаються в витривалості ресорам, однак пов'язані з необхідністю застосування дуже міцною рами або підрамника, добре протистоять місцевим навантаженням на скручування. Ось тут ми підійшли до ще однієї характеристиці підвісок, далеко не очевидною, але надає вирішальне значення на вибір пружного елемента.
Особливості залежною і незалежною підвіски.
Справа в тому, що підвіски по-різному концентрують на кузові навантаження від власної роботи, і тому організація силових елементів в кожному випадку повинна бути своя. Звичайні пружини, як і пневмоелементи, мають у своєму розпорядженні, як правило, поруч з колесом або над ним. В кузові для них має бути присутня опорна поверхня у вигляді перевернутого «склянки».
Навколо нього - численні підсилювачі від моторного щита, передніх стійок дверей, бризковиків. «Стакан» буквально імплантований в кузов і передає навантаження багатьом його частинах. Але ж крім пружин потрібно ще і дати місце для кріплення важелів підвіски або підрамника. Тому кузов автомобіля з такою підвіскою розраховується з урахуванням місцевої міцності навколо «склянки», яка розподіляється різними зв'язками аж до даху.
Простіше кажучи, пружинна і пневмопідвіска часто Співдружності з несучими кузовами - саме завдяки їх розвиненою силової конструкції, що дозволяє передавати різноманітні навантаження на всі без винятку елементи. Зовсім інша справа - ресори.
Для її кріплення досить прямий балки під кузовом, на якій зберуться всі навантаження. Сам кузов при цьому звільнений від додаткових розтяжок і укосин. Рівно так само працюють і торсіон. І для них прямий шматок рами - кращий варіант кріплення. Звідси практично повальне застосування ресор і тріснув як елементів, які не потребують несучого кузова, в машинах з рамою або потужними напіврами.
Колеса на залежною і незалежній підвісці.
Тепер поглянемо на залежну і незалежну підвіску під іншим кутом і розберемося з залежністю або незалежністю коліс в ній. Залежною ми називаємо підвіску з парою коліс, жорстко з'єднаної однією віссю. Головні плюси такої підвіски - висока міцність і очевидна простота споруди. Мінус - порушення зони контакту одного з коліс осі веде до неминучого порушення і в іншого. Це критично для керованості на високій швидкості.
Але там, де головне не швидкість, а міцність, витривалість, прохідність і здатність перемогти перешкода будь-яку ціну, міст незамінний. Саме тому самі всюдихідні з автомобілів задовольняються нерозрізними мостами не тільки ззаду, але і спереду. І тому ж швидка поїздка на них по асфальту не приносить радості. Важкі і добре артикулюють на бездоріжжі мости на асфальтовій гладі починають надмірно «грати», відхиляючи автомобіль від бажаної траєкторії.
Підресорені і безпружинні маси.
Якщо врізати як слід пінг-понговий м'ячиком по більярдній кулі, останній швидше за все не ворухнеться. Якщо змінити м'ячик на інший більярдна куля, вся енергія передасться стоїть. Так само йде справа з впливом коліс автомобіля і всього, що до них прироблено, на кузов. Важкий міст з парою великих коліс передасть на кузов і на ваше сидіння профіль вибоїни зі стовідсотковою точністю, тоді як елемент незалежної підвіски легше «з'їсть» нерівність, а незрівнянно більш важкий кузов хитнеться небагато.
Кузов при цьому зветься підресореною масою, а мости з колесами, безпосередньо контактують з дорогою, - непідресореної. Загальний принцип такий, що підресорена маса (кузов) повинна бути незрівнянно важче непідресореної, а шлях до автомобіля-перині лише один: сумарна вага коліс і мостів повинен бути дуже малий в порівнянні з вагою кузова-мотора-пасажирів.
Міст настільки важкий тому, що він, як і ресора, «єдиний у двох особах» - і силова балка, міцно з'єднує праве колесо з лівим, і вмістилище частини трансмісії від кардана до коліс, включаючи найпотужніший її елемент - головну передачу з диференціалом.
Важільна незалежна підвіска.
Роз'єднанням двох складових і перейнялися інженери спортивних авто початку XX століття. З'явилася підвіска важеля - найрізноманітніша з точки зору конструктивного виконання. Важіль може бути один, але буває і 2, 3, 4, і навіть 5 важелів на кожне колесо. Такі елементи зазвичай мають назву «зв'язків», по їх числа типи важільних підвісок і іменуються.
Найпростіший варіант - з парними трикутними важелями (зверху і знизу) - можна сміливо віднести до класичних конструкцій, які мають максимальну міцність і задовільні геометричні характеристики. Такий пристрій у передній незалежної підвіски «Ниви», Nissan Terrano II або величезного Infiniti QX56.
Але з ростом динаміки вимоги до тонкощів настройки незалежної підвіски виявилися ще вищими. Половинки передніх важелів роз'єднали, їх стало по чотири на колесо (передня підвіска Audi Allroad). Підвіску спереду і ззаду використовує і Mercedes-Benz ML. І все заради правильного нахилу ведучих коліс в напруженому повороті. Мінус багаторичажки - велика кількість елементів і громіздкість.
Незалежна підвіска Макферсон.
Прибрати найбільш заважає - верхні - важелі, замінивши їх опорою у вигляді хитається амортизаторной-пружинної стійки, вийшло у фордовского інженера Ерла Стилі МакФерсона ще в 1948 році. Головний плюс його незалежної підвіски - дешевизна і простота технологічної збірки. При величезному виграші в непідресореної масі Макферсон помірно відстежує нерівності шляху і не б'є по кишені власника.
100% сьогоднішніх автомобілів з поперечним силовим агрегатом спереду мають таку підвіску. Ще один еластичний елемент підвіски - стабілізатор поперечної стійкості, що з'єднує праві і ліві колеса пружною зв'язком і довантажувати внутрішнє (зазвичай розвантажене) колесо в крутому повороті.
Що перешкоджає вивішування одного колеса (і отже, обмежує артикуляцію) стабілізатор у Toyota Land Cruiser 200 має роз'єднують ліві і праві половинки муфти з електроуправлінням. Отже, кілька простих подвесочного рецептів для автомобілів різних ніш ми намітили:
- Масові міські кросовери бюджетного цінового сегмента майже завжди мають McPherson спереду і многоричажка ззаду.
- Повноцінні кросовери дорожче отримують на додачу многоричажка спереду, частина їх змінює пружини на пневмобаллона.
- Класика важкого бездоріжжя і не менш класичні пікапи зберегли як мінімум задній нерозрізний міст з ресорами, а деякі автомобілі, хоча і позбулися ресор на користь пружин, зберегли обидва жорстких моста.