Підвіскою автомобіля називається сукупність пристроїв, що забезпечують пружний зв'язок між кузовом (або рамою) і мостами або колесами автомобіля, зменшення динамічних навантажень на кузов і колеса, загасання їх коливань, а також регулювання положення кузова автомобіля під час руху. На підвіску автомобіля покладено потрійна задача: везти м'яко, везти точно, везти безпечно. Іншими словами, підвіска повинна одночасно забезпечувати прийнятний комфорт, хорошу керованість і активну безпеку.
Підвіска, будучи проміжною ланкою між кузовом автомобіля і дорогою, повинна бути легкою і разом з високою комфортабельністю забезпечувати максимальну безпеку руху. Для цього необхідні точна кінематика коліс, висока інформативність управління (не тільки рульового), а також ізоляція кузова від дорожніх шумів і жорсткого кочення радіальних шин (особливо з низьким профілем). Крім того, треба враховувати, що підвіска передає на кузов сили, що виникають в контакті колеса з дорогою, тому вона повинна бути міцною і довговічною. Застосовувані шарніри повинні легко повертатися, бути мало податливими і разом з тим забезпечувати шумоізоляцію кузова. Важелі повинні передавати сили практично у всіх напрямках, а також тягові і гальмівні моменти, і бути при цьому не занадто важкими. Пружні елементи при ефективному використанні матеріалів повинні бути простими і компактними, і допускати достатній хід підвіски.
-
Вимоги до підвіски:
- пружна характеристика підвіски повинна забезпечувати високу плавність ходу і відсутність ударів в обмежувачі ходу, протидіяти крену при повороті, «клювкам» при гальмуванні і розгоні автомобіля;
- кінематична схема повинна створити умови для можливої малої зміни колії і кутів установки коліс, відповідність кінематики коліс кінематиці рульового приводу, що виключає коливання керованих коліс, навколо осі повороту;
- оптимальна величина загасання коливань кузова і коліс;
- надійна передача від коліс кузову або рамі поздовжніх і поперечних зусиль і моментів;
- мала маса елементів підвіски і особливо безпружинних частин;
- достатня міцність і довговічність деталей підвіски і особливо пружних елементів, що відносяться до числа найбільш навантажених частин підвіски.
Типів підвісок існує величезна безліч, вони класифікуються за типом направляючого апарату (залежні і незалежні) і за типом пружних елементів (пружинні, торсіонні, ресорні, пневматичні і т.д.) Кожна підвіска має свої недоліки і переваги. Залежна простіше, дешевше, має постійну колію, але в той же час балка не є підресореною, тому назвати легкою цю підвіску не можна. Крім цього, при протилежних ходах лівого і правого коліс однієї осі, спостерігається значний їх нахил, наслідком чого є автоколивання коліс (т.з. ефект шіммі). Незалежні мають набагато більше переваг, тому і поширені зараз більше. Вони розрізняються по розташуванню площини гойдання коліс: поздовжня, поперечна, діагональна на косих важелях. І за кількістю важелів: одні важелі, двохважелі, багатоважелі, свічкові. В окремий клас ще необхідно виділити т.з. напівзалежну підвіску. Більш правильне її назва: підвіска з балкою, що закручується. Як правило, це задня підвіска недорогих передньопривідних автомобілів.
У передній підвісці легкових автомобілів найчастіше застосовується два типи підвіски: Мак-Ферсон і двохважіль.
Підвіска Мак-Ферсон
Вона має цілий ряд переваг над іншими схемами, найважливіші з яких - компактність, легкість і простота конструкції, а отже, низька вартість самої підвіски у виготовленні (що важливо для виробника) і ремонті (що вже небайдуже власникові автомобіля). Судіть самі: на кожне колесо доводиться всього по одному важелю. А це - мінімум сайлент-блоків і кульових опор, тобто, мінімум ваги і максимум надійності. Немає необхідності в гонитві за зниженням безпружинних мас використовувати алюміній і вдаватися до інших хитрощів. Через сайлент-блоки поперечний важіль кріпиться до підрамника (поперечної балки), через кульову опору він з'єднаний з поворотним кулаком колеса. Роль верхнього важеля виконує сам кузов автомобіля, до якого кріпиться амортизаційна стійка (амортизатор плюс пружина). Для передньопривідних автомобілів особливо малого і малого класів така конструкція ще довго буде залишатися актуальною, хоча б навіть через її компактності, але при конструюванні моделей більш високих класів від схеми McPherson поступово відмовляються. Основна причина - в неідеальної кінематики, яку задає колесу підвіска. Крім того, це обмежений комфорт при русі. Адже всі удари, що припадають на колесо, в тій чи іншій мірі передаються через верхню опору амортизатора і на кузов, знижуючи їздовий комфорт. Але гірше те обставина, що при сильних ударах і сам амортизатор, і кузов виявляються уразливими, що потенційно загрожує їх передчасним зносом або навіть руйнацією.
Підвіска на подвійних поперечних важелях
Ця конструкція складається з двох поперечних важелів, що мають поворотні опори на рамі, поперечині або кузові. Зовнішні кінці важелів з'єднуються за допомогою кульових шарнірів з поворотною цапфою або кулаком. Чим більше відстань між поперечними важелями, тим менше сили, що діють в важелях і їх опорах, т. Е. Тим менше податливість всіх деталей і точніше кінематика підвіски. Вона забезпечує еластичне сприйняття жорсткого кочення радіальних шин верхніми важелями. Головна перевага підвіски на подвійних поперечних важелях - її кінематичні властивості: взаємним положенням важелів можна визначити висоту, як центру поперечного крену, так і центру подовжнього крену. Крім того, за рахунок різної довжини верхнього і нижнього важелів можна впливати на кутові переміщення коліс при ходах відбою і стиснення, т. Е. На зміну розвалу і, незалежно від цього, на зміну колії. При більш коротких верхніх важелях колеса при ході стиснення нахиляються в сторону негативного розвалу, а при ході відбою - в сторону позитивного. За рахунок цього можна протидіяти зміні розвалу, зумовленого боковим креном кузова. Також, змінивши кут площини гойдання верхнього важеля щодо нижнього, можна домогтися антіклевковкового ефекту.
підвіска
Ця конструкція може використовуватися як в передній, так і в задній підвісці. Щоб досягти оптимальної кінематики коліс, і тим самим домогтися кращої стійкості і керованості, конструктори використовують чотири - п'ять важелів. Навіщо стільки багато? Два утримують колесо, інші задають необхідну кінематику. І тепер зовсім не обов'язково поєднувати амортизатор і пружину в амортизаційну стійку - деякі конструкції мають на увазі упор пружини про нижній важіль. Правда, в цьому випадку розмістити ШРУС вкрай важко, тому такі схеми застосовуються на автомобілях класичної компоновки, тобто, з приводом на задні колеса. Можна подумати, що чим більше важелів, тим краще. В якомусь сенсі це так. Але при цьому конструкція стає складніше, дорожче і важче. В принципі, те саме можна сказати і про багатоважельних підвісках задніх коліс, завдяки яким і досягаються «витончена» керованість і «повітряний» комфорт, але досягаються вони ціною збільшення розмірів, маси і конструктивної складності. Однак для автомобілів з класичним компонуванням це необхідність, тому що в даному випадку задні колеса є ведучими. З цієї ж причини і на повнопривідних легкових машинах ззаду, як правило, використовується незалежна підвіска.
Інші типи підвісок
Робота на вигин покладена в принцип дії тріснув - металевих стрижнів круглого або прямокутного перерізу, які можуть виконувати роль стабілізаторів поперечної стійкості, але в ряді випадків є пружними елементами підвіски. Використання тріснув дозволяє відмовитися від використання кручених пружин, що призводить до зменшення розмірів підвіски - вона виходить досить компактною. При цьому з точки зору надійності торсіонна підвіска нітрохи не гірше пружинної. Проте, як пружні елементи в більшості випадків виступають саме пружини, які можуть бути суміщені з амортизаторами в єдину стійку, а можуть встановлюватися окремо - в розпір між опорними чашками підвіски. Зрештою, не пішли остаточно в минуле і листові ресори, які сьогодні застосовуються, в основному, на комерційних автомобілях, в тому числі і створених на базі легкових моделей.
Розповідаючи про різні конструкціях підвісок, не можна не згадати про гідропневматичною підвісці. Її плюси - висока плавність ходу, а також можливість зміни дорожнього просвіту. Система складається з робочих сфер, що виконують роль пружних елементів і енергоакумуляторів, а також єдиного насоса. Рульове управління і гальма «харчуються» тієї ж робочої рідиною і включені в єдину систему. Кожна сфера розділена надвоє міцної еластичної мембраною: в одній її частині газ, в іншій - робоча рідина (високотекучи мінеральне масло). "Жорсткість" сфери залежить від кількості масла в ній: рідина тисне на мембрану, таким чином, змінюється тиск в другому, «газовому» відсіку сфери. Регулюючи подачу масла в сфери за допомогою насоса і системи клапанів, можна змінювати дорожній просвіт автомобіля.
Тут розглянуті далеко не всі можливі типи підвісок. А все тому, що існуючих конструкцій (особливо для задньої підвіски) багато, а варіантів виконання ще більше. Вибір на користь того чи іншого типу підвіски залежить від того, які завдання ставлять перед собою розробники автомобіля. Якщо на перше місце поставлені мінімальні витрати і компактність, тоді майже напевно можна сказати, що попереду буде стояти McPherson, а ззаду - балка з з'єднаними поздовжніми важелями. Необхідно досягти високого комфорту або відточеною керованості, при тому що вага і габарити значення не мають? Безумовно, конструктори будуть використовувати незалежні "багаторичажки» спереду і ззаду. Адже будь-який вибір повинен мати свою логіку.