Сегодняшние автомобили ездят по самым разным дорогам. У некоторых практически нет места, куда бы они не добрались. Другие никогда не отклоняются от мощеных поверхностей, но в любом случае для каждого транспортного средства требуется система подвески, которая обеспечит надлежащий контакт колес с землей и относительный комфорт для пассажиров.

В настоящее время к подвеске транспортных средств ставят множество требований, которые должны учитывать различные условия движения (под нагрузкой — без нагрузки, ускорение — торможение, прямолинейность — криволинейное движение и т. Д.). К сожалению, невозможно создать одно идеальное решение, и поэтому каждое из них представляет собой наилучший возможный компромисс, подходящий для данного типа транспортного средства. Дизайнерских решений так много, что невозможно описать их даже в одной книге, не говоря уже о той статье, которую вы читаете.

Большинство существующих подвесных систем можно разделить на две основные группы: зависимые и независимые.

В зависимых подвесках колеса одной оси жестко связаны друг с другом. Корпус моста перемещается вместе с колесами, а это значит, что места достаточно для вертикальных перемещений, а это связано с уменьшенным багажным пространством. В случае передних колес для этого потребуется поднять двигатель. Поэтому это решение чаще всего встречается в грузовиках или внедорожниках.

Несмотря на множество недостатков, они также обладают значительными преимуществами, такими как уменьшение неподрессоренной массы автомобиля, более благоприятная кинематика подвески с точки зрения устойчивости движения, возможность использования очень мягких пружинных элементов.
С другой стороны, независимая подвеска отличается тем, что каждое колесо автомобиля движется независимо друг от друга. В отличие от зависимых подвесок, они имеют увеличенное количество колесных направляющих (тяг, коромысел) и широко используются в легковых автомобилях.ё

Существует также третий тип подвесок — полунезависимые, которые представляют собой комбинацию обоих вышеперечисленных. Они включают также подвесы со спаренными продольными рычагами (соединенными продольными рычагами), где основным элементом конструкции является торсионная балка.

НЕЗАВИСИМЫЕ ПОДВЕСКИ:

С двойными поперечными рычагами и винтовыми пружинами.

В основном они состоят из двух поперечных рычагов с каждой стороны автомобиля. Такая подвеска очень хорошо противодействует перекосу кузова из стороны в сторону. Рычаги управления крепятся к раме (или подрамнику) или кузову. Их внешние концы соединены с поворотным кулаком обычно шаровым шарниром.

Главное значение в такой системе — эффективное расстояние между поперечными рычагами.

Чем он выше, тем меньше будут силы в шарнирах, и, следовательно, будет уменьшена подверженность этих элементов деформации и улучшится направление колес. Выбирая подходящую длину верхнего и нижнего коромысел, мы можем влиять на угловое смещение колес при их вертикальном перемещении. С более коротким верхним рычагом подвески взвешенное колесо получает отрицательный угол развала колес, а утяжеленное колесо — положительный угол.

Таким образом, можно противодействовать изменениям углов развала, вызванным боковым наклоном кузова.

С направляющими колоннами.

Это специфическая разработка подвески с двойными поперечными рычагами. Верхний коромысел заменен точкой опоры в колесной арке, где расположены концы штока поршня амортизатора и пружины.

Самая популярная в настоящее время подвеска этого типа — стойка Макферсон. Благодаря своей конструкции один согласованный набор элементов отвечает за пружинность, демпфирование и направление колеса. Демпфер, расположенный преимущественно внутри пружины, выполняет демпфирующую функцию и является направляющим элементом, нижняя часть которого прикреплена к верхней точке переключателя. Он соединяется с кузовом автомобиля и позволяет ему вращаться вокруг своей оси. Нижняя часть пружины опирается на нижнюю упорную пластину. Нижняя часть поворотного кулака соединена с поперечным рычагом.

Преимущества стойки McPherson:
• компактная и простая конструкция, не занимающая много места, предназначенная для багажного отделения или моторного отсека
• меньший вес по сравнению с подвеской на двойных поперечных рычагах
• дешевле в производстве и кинематически несложно
• большой ход подвески

Недостатки:
• передача шума и вибрации на кузов от рулевой системы
• неблагоприятное трение в гнезде штока поршня амортизатора (вызванное вращением вокруг своей оси)
• необходимость использования в амортизаторе поршневого штока большого диаметра (около 20 мм)

Сзади на продольных рычагах.

Это относительно простая подвеска с двумя продольными рычагами, по одному с каждой стороны автомобиля. Фиксированные по направлению движения, они передают силы во всех направлениях для вращения на подрамник или кузов. Поэтому они подвержены сгибанию и скручиванию. Благодаря своей конструкции используется в автомобилях с передним приводом. Это позволяет ровно укладывать пол и создавать дополнительное пространство.
Еще одно преимущество этого типа подвески с вертикальным смещением колес, если оси коромысел параллельны поверхности, нет изменения колеи, развала и углов схождения. Немного меняется только колесная база.
Однако недостатком является деформация поперечных рычагов, вызывающая избыточную поворачиваемость автомобиля. При движении по повороту колеса наклоняются в одном направлении.

Сзади на косых поперечных рычагах.

Этот тип подвески конструктивно идентичен подвеске продольных рычагов. Отличие заключается в используемом поперечном рычаге, который позволил адаптировать такую систему к автомобилям с задним или полным приводом, что, конечно, не исключает ее использования в автомобилях с передним приводом.
В этом случае колеса совершают пространственные перемещения. Поэтому необходимо использовать по два шарнира на каждом из приводных валов, которые обеспечивают угловые смещения и компенсацию осевых смещений.

Многосвязный.

Также известен как мульти-резак. Он заключается в использовании комбинации продольных, поперечных, наклонных и стержневых. Правда, каждый производитель использует свои решения, но общая компоновка — использование нижнего продольного рычага и двух поперечных тяг. К нижнему крепится амортизатор с пружиной. Это сделано для того, чтобы обеспечить минимально возможные изменения углов схождения и наклона под влиянием изменения нагрузки автомобиля и его движения.

Несмотря на увеличенную неподрессоренную массу, многорычажная подвеска используется как на передней, так и на задней осях, хотя по соображениям стоимости она менее распространена для задней части. Однако, благодаря неоспоримым преимуществам независимой подвески, подобные системы на задней оси уже можно встретить в автомобилях среднего класса.

Производители медленно уходят от полузависимой примитивной торсионной балки.

Преимущества многорычажной подвески:
• возможность получения любого и независимого радиуса поворота окружности
• возможность получения значительной компенсации продольного наклона при торможении и разгоне
• благодаря благоприятной конструкции силы от колес могут быть непосредственно (без неблагоприятных передаточных чисел) передаваться в кузов, сохраняя при этом большие расстояния между точками крепления
• возможность получения благоприятных углов схождения и развала колес в зависимости от прогиба подвески, что напрямую влияет на рулевое управление

Недостатки:
• довольно сложная конструкция
• более высокие затраты на производство и ремонт
• повышенная чувствительность к износу соединений и других элементов
• высокие требования к соблюдению допусков на размеры и жесткости

ЗАВИСИМЫЕ ПОДВЕСКИ:

Подвеска с жесткой осью имеет много недостатков, которые в настоящее время недопустимы для легковых автомобилей, но приемлемы для грузовых автомобилей. Также они встречаются в автомобилях повышенной проходимости. Благодаря развитию пружинно-демпфирующей конструкции и элементов многие серьезные недостатки зависимой подвески были устранены или значительно улучшены.

Основные недостатки этого решения:
• взаимное взаимодействие колес данной оси
• большая масса при расположении на главной оси коробки передач
• для вертикального перемещения оси требуется много места

При движении по волнистым поверхностям, особенно по поперечным неровностям, угловые продольные колебания возникают в основном из-за большой массы оси. Это важнейший недостаток данной подвески, который производители решают с помощью однотрубных амортизаторов высокого давления. Верно, что это увеличивает стоимость всей конструкции, но, вероятно, это наиболее экономичное решение со значительным улучшением комфорта.
Еще один вопрос, который необходимо решить при проектировании такой подвески, — это расположение точек крепления рычагов стабилизатора и амортизаторов. Их следует размещать как можно шире. Чем ближе к колесам, тем лучше. Это снижает восприимчивость подвески к поперечным наклонам.
Есть много способов прикрепить жесткую ось к раме или кузову. Листовые рессоры чаще всего используются в качестве элементов подвески и направляющих. Они обладают способностью передавать силы во всех трех направлениях, а также моменты реакции от ускорения и торможения. Это дешевое решение, которое имеет дополнительное преимущество в случае грузовых автомобилей или тяжелонагруженных легковых автомобилей.

Грузовое отделение может поддерживаться в двух точках: на уровне задних сидений и багажного отделения. Поэтому более предпочтительно нагружать всю заднюю часть тела.

ПОЛУФАКТИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА

Эта идея была представлена в семидесятых годах как новая конструкция подвески для задней оси. Она по-прежнему используется в автомобилях среднего и нижнего классов с передним приводом. Конструкция обычно не сложная. Она состоит из двух продольных рычагов, которые приварены к соединяющей их поперечине. Рычаги управления прикреплены к корпусу через большие гибкие шарниры.

Поперечная балка, в отличие от типичной зависимой подвески, расположена перед осью колеса и поглощает все моменты вертикальных и поперечных сил. Для того чтобы коромысла могли двигаться под углом друг к другу, балка должна быть деформируемой во всех направлениях, особенно от скручивающих сил.

Отсюда также приняли общее название этой системы — торсионная балка подвески. Она также действует как стабилизатор. Конечно, в нее также входят амортизаторы и пружины, прикрепленные к коромыслам. В автомобилях среднего класса иногда используют дополнительный стабилизатор поперечины.

Несмотря на свою простоту, это решение до сих пор широко используется благодаря множеству преимуществ:
• компактность конструкции
• легкая сборка и разборка всей подвески
• легкий монтаж пружинно-демпфирующих колонн
• небольшое количество компонентов за счет исключения торсионов (в большинстве случаев)
• небольшой вес и, следовательно, низкие неподрессоренные массы
• торсионная балка, которая также действует как стабилизатор
• небольшие изменения углов развала под действием боковых сил
• дешево производить и эксплуатировать

К недостаткам, однако, можно отнести:
• высокие скручивающие и касательные напряжения в поперечной балке и, как следствие, высокие сварочные нагрузки
• нагрузка на задний мост ограничена прочностью сварных соединений
• взаимное взаимодействие движений колес
• плохая изоляция кузова от вибраций и шума из-за неровностей дорожного покрытия
• высокие требования к прочности точек крепления коромысел к корпусу, где в различных направлениях действуют большие силы, возникающие в результате работы подвески