Для предохранения от ударов и толчков, получаемых колесами при движении по неровной дороге, раму или несущий кузов подвешивают к мостам при помощи упругих элементов, образующих подвеску автомобиля.
Подвеска состоит из рессор, смягчающих толчки, получаемые колесами, и амортизаторов, поглощающих колебания кузова.
Различают зависимую и независимую подвески.
Зависимой подвеской называют подвеску, при которой пра-вое и левое колеса одного моста установлены на жесткой балке, соединенной рессорами с рамой.
Независимой называется такая подвеска, у которой каждое из колес автомобиля соединено с рамой рычагами и колеблется независимо от другого.
Автобусы ЛиАЗ-677 и Икарус-260 оборудованы рессорно-пневматической зависимой подвеской.
Упругим элементом подвески являются двухсекционные пневмати-ческие баллоны. Для фиксирования переднего и заднего мостов применена одна и та же схема направляющего устройства, состоящая из двух полуэллиптических рессор, которые воспринимают реакции от тяговых и тормозных моментов.
Передняя рессора состоит из рессорных листов, собранных в пакет при помощи хомутов и стяжных болтов. Коренных листов два, концы листов отогнуты. К отогнутым концам приклепаны штампованные чашки. Рессоры вместе с подушками в выпрямленном состоянии устанавливают в кронштейны, которые приварены к основанию автобуса. Нижняя часть кронштейнов закрывается крышками, которые крепятся болтами. Средней частью рессора жестко крепится к балке моста болтами. Для правильной установки передней рессоры применяется клиновидная прокладка.
Задняя рессора отличается от передней тем, что уменьшено количество листов. Для ограничения хода переднего моста вверх на нем установлены буфера, для ограничения хода вниз - ограничите-ли отбоя, представляющие собой петлю троса.
В каждой пневморессоре установлено по одному воздушному гаси-телю колебаний, которые помогают амортизаторам гасить колебания рессор.
Принцип работы воздуш-ного гасителя колебаний со-стоит в том, что при ходе от-боя из дополнительного объ-ема воздух перетекает в уп-ругий элемент через дрос-сельное отверстие, а при хо-де сжатия воздух свободно перетекает в дополнительный объем.
Двухсекционный баллон пневматической рессоры состоит из двух - четырех слоев прорезиненной кордовой ткани, внутреннего слоя резины, который обеспечивает гер-метичность оболочки и защиту нитей корда от масла и влаги, и наружного слоя, который защищает нити корда от механических повреждений и атмосферных воздействий.
Нити корда изготавливают из нейлона или капрона. Оболочка баллона сверху и снизу имеет борта со стальными кольцами и завернутыми вокруг них нитями корда. Герметизация баллона обеспечивается при помощи прижимающих колец. Профиль прижимного кольца совпадает с профилем бортовой оболочки, чем обеспечивается гермети-зация по всей внутренней поверхности кольца.
Прижимное кольцо притягивается к верхнему и нижнему фланцам при помощи 12 болтов. Между секциями баллона установлено стягивающее кольцо.
Регулятор положения кузова служит для автоматического поддержания постоянной высоты кузова автобуса над дорогой при различной нагрузке.
В системе пневматической подвески установлены три таких регулятора: один в передней подвеске и два в задней. Регулятор крепится к кузову автобуса, а его рычаг через систему тяг соединен передним или задним мостами.
В корпусе регулятора расположены вал привода шток, впускной клапан первой ступени, впускной клапан второй ступени с жиклером первой ступени, обратный клапан.
Сверху корпус закрыт пробкой, в которой выточен жиклер второй ступени, а снизу закрыт фильтром.
Вал вращается в бронзовой втулке, вращение вала ограничивается фиксатором.
При увеличении статической нагрузки на пневматическую peccoру расстояние между кузовом и осью колес уменьшается, при этом рычаг регулятора и вал поворачиваются по часовой стрелке. Эксцентрично расположенный кулачок поднимает шток, и шток открывает клапан первой ступени. Сжатый воздух через жиклер второй ступени" отжимая обратный клапан, попадает в жиклер первой ступени, затем в полость регулятора, а оттуда - в пневмобаллоны, восстанавливая исходную высоту. Когда рычаг возвратится в исходное положение, впуск воздуха прекратится.
При большой нагрузке, когда конец рычага переместится вверх более чем на 30 мм, впускной клапан первой ступени своим торцом откроет клапан второй ступени и произойдет ускоренная подача сжатого воздуха через жиклер второй ступени диаметром 1,5 мм.
При уменьшении нагрузки на пневмобаллоны расстояние между кузовом и осью колес увеличивается, рычаг привода перемещается и вал поворачивается против часовой стрелки. Шток перемещается вниз, его торец отходит от клапана и полость регулятора через пустотелый шток и фильтр соединяется с атмосферой. До занятия рычагом Нейтрального положения воздух выходит в атмосферу.
Для предотвращения утечки воздуха в местах соединений деталей шток, вал и пробка уплотнены резиновыми кольцами.
Аналогичная подвеска применена на автобусе Икарус-260, отличие состоит в том, что заднее ушко рессоры соединяют с основанием через серьгу.
На автобусе ЛАЗ-695Н полуэллиптические стальные рессоры работают совместно с корректирующими пружинами переменной жесткости.
Длинные рессоры с малым числом листов обеспечивают мягкость подвески при небольших нагрузках. При увеличении нагрузки пружины увеличивают жесткость.
Передняя подвеска имеет гидравлические амортизаторы. Каждая рессора имеет по два коренных листа, концы листов отогнуты к концам рессор приклепаны штампованные чашки и надеты резиновые подушки. В ненагруженном состоянии рессору вставляют в кронштейны и закрепляют крышками. Передний конец рессоры с закрытыми чашками фиксируется в резиновой подушке, а задний - имеет свободное продольное перемещение в подушке. Рессоры крепятся к балкам стремянками через прокладки. На балке установлена накладка с проушиной, с которой шарнирно соединены две пластины уравнительной серьги в виде треугольника, обращенного вершиной вниз. Верхними углами уравнительная серьга шарнирно соединена с корректирующими пружинами.
Другие концы пружин на осях шарнирно прикреплены к продольным балкам основания. Все шарнирные соединения выполнены на резиновых втулках, состоящих из двух половин. Втулки зажаты пальцами с гайкой и не должны проворачиваться.
Применение резиновых втулок и подушек исключает жесткий контакт с кузовом, уменьшает шум и вибрацию.
Резиновые подушки предотвращают удары рессор по продольным балкам основания.
Подвеска автобуса ПАЗ-672 выполнена на продольных полуэллиптических рессорах. В передней и задней подвесках установлены гидравлические амортизаторы телескопического типа. Крепление рессор к основанию выполнено на резиновых подушках.
На концах двух коренных листов прикреплены чашки, в которые вкладываются резиновые подушки: большие подушки - в чашки верхнего листа, малые - в чашки нижнего листа. Подушки с концами рессор зажимаются крышками в кронштейнах основания автобуса. К кронштейну основания крепится амортизатор.
В передние кронштейны рессор в специальные гнезда установлены дополнительные упорные подушки, воспринимающие усилия, направленные вдоль автобуса, и препятствующие продольному перемещению рессоры. Задняя подвеска имеет дополнительные рессоры, которые закреплены вместе с основной рессорой стремянками, а концы их находятся против полок опорных кронштейнов.
В разгруженном состоянии автобуса дополнительные рессоры не работают, а при нагрузке, упираясь концами в кронштейны, несут нагрузку вместе с основными рессорами.
Если втулки рессор металлические, то пальцы рессор смазывают солидолом.
Резиновые и капроновые втулки не смазываются. Для уменьшения трения поверхность листов рессор смазывается графитной смазкой. Весь пакет листов рессор стягивается стяжным болтом. Для ограничения прогиба рессоры установлен буфер.
Амортизаторы служат для гашения колебаний рессор. На всех изучаемых автобусах устанавливают телескопические амортизаторы двустороннего действия, которые обеспечивают затухание колебаний при движении колеса вверх и вниз относительно несущей системы автомобиля.
Унифицированный для многих марок автомобилей амортизатор МАЗ-500 состоит из кожуха, к которому приварена верхняя проушина, и корпуса, к которому приварена нижняя проушина.
Внутри корпуса расположен рабочий цилиндр, заполненный амортизаторной жидкостью. В цилиндре над жидкостью помещается поршень, который через шток жестко соединен с проушиной амортизатора. Амортизатор своими проушинами крепится между кузовом и рессорой.
В нижней части цилиндра запрессованы два клапана. Клапан сжатия с основанием и пружиной и впускной тарельчатый клапан с пружиной и отверстием.
Поршень уплотнен в цилиндре кольцами. В поршне выполнены в два ряда сквозные отверстия, равномерно расположенные по окружностям разных диаметров. Сквозные отверстия закрываются сверху плоской тарелкой, нагруженной конической пружиной. В сборе этот узел образует перепускной клапан.
Сквозные отверстия поршня перекрываются коническим клапаном, поджатым снизу пружиной и гайкой. Вместе этот узел образует клапан отдачи.
Сверху цилиндр закрыт крышкой, которая одновременно является направляющей штока. Уплотнение штока в крышке обеспечивается резиновым кольцом и сальником. Для предотвращения попадания пыли в сальник над ним установлено войлочное уплотнение, а между корпусом сальника и корпусом амортизатора установлено сальниковое уплотнение корпуса амортизатора, которое крепится гайкой, имеющей отверстие под ключ.
Для предотвращения давления жидкости на сальниковое уплотнение, просочившейся между штоком и крышкой, в цилиндре выполнено отверстие, через которое стекает жидкость.
Работа амортизатора заключается в следующем. При наезде на неровность дороги расстояние между мостом и рамой уменьшается. Поршень опускается вниз, жидкость из-под поршня выдавливается в над поршневое пространство А через отверстие поршня и одновременно, оказывая давление на клапан сжатия, проникает в пространство В между цилиндром и корпусом. При увеличении расстояния между подвеской и кузовом происходит обратное движение жидкости через отверстие клапана и отверстие клапана. Сопротивление жидкости протеканию через калиброванные отверстия способствует затуханию колебании.
Комбинированные подвески ЛИАЗ
Подвеска автобуса является связующим звеном между кузовом и колесами. На автобусах ЛиАЗ-677М, -677Г, ЛАЗ-4202, -42021 и др. применяют пневморессорные зависимые подвески. Они отличаются в основном от подвески автомобилей наличием упругого элемента, через который посредством рессор передаются на кузов силы, действующие на колеса. Входящие в подвеску пневмоэлементы совместно с гидравлическими амортизаторами вышеописанного типа уменьшают колебания кузова, обеспечивают хорошую устойчивость и плавность хода автобуса, что необходимо для комфортности поездки пассажиров.
Пневморессорная подвеска в качестве упругих элементов имеет полуэллиптические рессоры, воспринимающие реакции, как от тяговых тормозных моментов, так и боковые усилия, и пневматические двухсекционные резинокордные оболочки типоразмера 300-200 модели И-02, называемые пневмобалонами. С каждой стороны подвеска имеет по основной рессоре от автомобиля ЗИЛ-130, пневмобалону и телескопическому амортизатору от автомобиля МАЗ-500.
Устройство и работа. Основным элементом пневматической подвески является регулируемая пневморессора. Распространение пневморессор на автомобилях связано с их преимуществом по сравнению с другими упругими элементами: простотой регулирования основных показателей и изменения характеристик подвески. Регулирование пневматической подвески производится за счет подвода или отвода жидкости или газа в пневморессоры. В результате такого регулирования легко можно изменять положение кузова и колес, жесткость подвески и частоту собственных колебаний кузова. Грузоподъемность пневморессоры обеспечивается давлением сжатого воздуха (или газа), а жесткость - объемом, в котором этот воздух находится. Изменение грузоподъемности при загрузке или разгрузке автомобиля компенсируется повышением или понижением давления сжатого воздуха в пневморес-соре. Пневморессоры изменяют жесткость в зависимости от частоты колебаний кузова и колес. С увеличением скорости движения происходит ужесточение.подвески.
Конструкции регулируемых пневморессор весьма разнообразны, работы по их совершенствованию все время продолжаются, постоянно предлагаются новые схемы и конструктивные решения. Однако все виды регулируемых пневморессор можно разделить на два основных типа (рис. 4.21): телескопические поршневые рессоры и пневморессоры, выполненные на основе резино-кордных оболочек (РКО).
Основными частями поршневой рессоры (рис. 4.21, а) являются поршень /, рабочий цилиндр 2, стальная сфера 3, разделенная гибкой резиновой диафрагмой 4. Рабочее тело - газ (как правило, азот) находится в стальной сфере 3. Заправка сжатого газа в рессору производится через клапан 5. Регулирование пневморессоры осуществляется за счет подвода жидкости 7 в цилиндр с поршнем. На выходе из рабочего цилиндра в сферу жидкость проходит через дроссель 6 - устройство, выполняющее роль гидравлического амортизатора. Таким образом, упругий элемент объединен в одной конструкции с гасящим устройством.
На рисунке 4.21, б изображена схема регулируемой пневморессоры с РКО. На корпусе гидравлического амортизатора 11 закреплена РКО 12, выполненная в виде рукава, который при перемещении подвески обкатывается по корпусу 11. Конструкция рукава с кордным каркасом 9, наружным защитным 8 и герметизирующим 10 слоями резины напоминает устройство шины. Рабочий объем сжатого воздуха заключен между РКО и стаканом 13. К пневморессоре может быть подключен дополнительный объем 15. Подвод сжатого воздуха в пневморессору осуществляется через штуцер 14. Способ изменения давления сжатого воздуха (или газа) влияет на характеристику пневморессоры. При неподвижном поршне подвод жидкости (рис. 4.21, а) увеличивает давление газа в результате уменьшения его объема, при этом его масса остается неизменной. Если подводить в пневморессору сжатый воздух (рис. 4.21, б), то давление возрастет из-за увеличения массы воздуха, а объем, который он занимает, останется прежним. В первом случае увеличивается частота собственных колебаний кузова и плавность хода автомобиля ухудшается, во втором - частота собственных колебаний кузова и плавность хода сохраняются.
Способность пневморессор с РКО сохранять автомобилю плавность хода независимо от того, нагруженный он или порожний, имеет большое значение. Такие пневморессоры используют на автобусах и грузовых автомобилях, грузоподъемность которых значительно изменяется. Поршневые пневморессоры применяют на легковых автомобилях, изменение грузоподъемности у которых невелико. Улучшить характеристику поршневой пневморессоры при изменении давления сжатого газа можно, подключая дополнительные пневматические упругие элементы.
Регулируемые пневморессоры позволяют увеличивать жесткость подвески при движении автомобиля с большой скоростью по хорошей дороге или с малой скоростью по бездорожью. Для изменения жесткости пневморессор используют дополнительный объем для сжатого воздуха (рис. 4.21, б) или дополнительный пневматический упругий элемент (рис. 4.22).
Если к пневморессоре с РКО подсоединить дополнительный объем 15 (см. рис. 4.21, б), то жесткость ее уменьшится, подвеска будет мягкой. При отключении дополнительного объема произойдет ужесточение подвески.
На рисунке 4.22 показана схема с тремя упругими элементами, применяемая на машинах «Ситроен» (Франция). Основные упругие элементы 1 и 3 установлены в направляющих устройствах подвески колес. Дополнительный упругий элемент 2 соединен трубопроводами с основными. Все три элемента имеют одинаковые давления и объемы сжатого газа и не отличаются друг от друга по конструкции.
Во время управления подвеской с помощью клапанов 4 можно включать и выключать из работы дополнительный упругий элемент 2. При его включении существенно снижается жесткость подвески, при отключении она возрастает. Кроме регулирования положения кузова и колес, подвеска имеет еще два режима работы: «мягкий» с дополнительным элементом и «жесткий» без него.
На рисунке 4.23 показана конструкция поршневой пневморессоры. Сжатый газ (азот) заключен в металлической сфере, состоящей из двух частей - верхней 5 и нижней 8. Нагрузка на газ передается жидкостью через разделительную диафрагму 7. При работе рессоры жидкость, вытесняемая поршнем 3, проходит через встроенный амортизатор 9. С колесом автомобиля связан шток /, который передает усилия на поршень через упорную пяту 11. Между цилиндром 10 и поршнем 3 установлены уплотнения 12. Снизу пневморессора изолирована от окружающей среды кожухом 13 с устройством для слива жидкости 2. Подвод жидкости при регулировании рессоры производится через отверстие 4. Заправка рессоры сжатым газом осуществляется с помощью заправочного клапана 6.
На рисунке 4.24 изображена схема регулируемой пневматической подвески. Регулирование положения кузова осуществляется с помощью регулятора, привод 3 которого соединен с направляющим устройством подвески. В поршневой рессоре газ 4 и жидкость 5 разделены диафрагмой. Регулятор имеет каналы подвода / и слив 2 жидкости. В рессоре 6 размещен амортизатор. При увеличении нагрузки кузов опускается, и регулятор подает жидкость в цилиндр пневморессоры, восстанавливая положение кузова. При снижении загрузки автомобиля регулятор для сохранения положения кузова обеспечивает слив жидкости из пневморессоры.
Первым легковым автомобилем массового производства на пневматической подвеске был знаменитый французский автомобиль «Ситроен ДС-19», серийный выпуск которого начался в 1955 г. На всех колесах машины были установлены регулируемые поршневые пневморес-соры. Автомобили «Ситроен» с такими пневморессорами с успехом выпускаются и в настоящее время. Пневморессоры с РКО впервые появились на легковых автомобилях серийного производства в 1957 г. в США. Это была дорогостоящая машина «Кадиллак Эльдорадо». В пневматической подвеске автомобиля использовались РКО диафрагменного типа. Такие же РКО были установлены на серийном автомобиле «Мерседес-Бенц» 300 СЕ выпуска 1961 г. Он оказался одним из последних автомобилей с пневматической подвеской такого типа. Попытки применения РКО диафрагменного типа не получили распространения на легковых автомобилях.
В СССР в начале 50-х гг. велись интенсивные разработки пневматических подвесок для автобусов и грузовых автомобилей. На Всесоюзном совещании по проблемам пневмоподвески были представлены опытные образцы грузовых автомобилей и автобуса.с пневморессорами на основе РКО. Позже началось серийное производство автобусов с пневмоподвескои на Львовском и Ликинском автобусных и троллейбусном имени Урицкого (ЗиУ) заводах. Опытный автомобиль «Москвич» с пневматической подвеской был изготовлен в конце 60-х гг. на Ижевском автозаводе.
Интерес к пневматическим подвескам с РКО для легковых автомобилей появился снова, когда выяснилась возможность применения РКО рукавного типа в сочетании с электронными системами управления. В настоящее время управляемые пневматические подвески применяют многие ведущие автомобилестроительные заводы Европы, США и
В автомобилях с пневматической подвеской нагрузка на ось распределяется между пневматическими баллонами, наполненными сжатым воздухом. Пневматическая подвеска используется уже более 40 лет и, как показала практика, обеспечивает максимальный комфорт и плавность хода транспортного средства в сравнении с другими видами подвесок.
О свойствах пневмоподвески
Современные пневматические баллоны производятся по той же технологии, что и покрышки для колес – в резине протягиваются армирующие корды, значительно усиливающие конструкцию. В результате срок службы пневматических баллонов является достаточно внушительным и составляет несколько лет при соблюдении монтажных требований.
Кроме того, пневматическая подвеска обладает некоторыми дополнительными свойствами, позволяющими добиться наиболее комфортного хода транспортного средства. Во-первых, система автоматически регулирует давление воздуха в пневматических баллонах для поддержания заданного клиренса транспортного средства во время движения независимо от его загрузки. Благодаря этому возможный ход подвески не сокращается и остается максимальным независимо от загрузки транспортного средства.
При повышенной загрузке в пневматических баллонах нагнетается повышенное давление, в результате подвеска становится жесткой и обеспечивается устойчивость транспортного средства. При небольшой загрузке транспортного средства давление в пневматических баллонах снижается, подвеска становится мягче, при этом устойчивость транспортного средства остается неизменной.
Поскольку каждое колесо оснащается отдельным пневматическим баллоном, пневмоподвеска является независимой. Автоматическое управление давлением в баллонах осуществляется электронным модулем, специально разработанным для автономного использования на транспортных средствах.
Электронная система непрерывно отслеживает «высоту» подвески и в случае ее уменьшения нагнетает давление в баллонах с помощью компрессора. Компрессор автоматически выключается при достижении нужной высоты кузова автомобиля. В случае если высота подвески выше заданного значения, давление автоматически спускается вентиляционным клапаном до достижения заданных значений. Все компоненты пневматической подвески запитываются 12-вольтовой аккумуляторной батареей транспортного средства.
Общие сведения и история
Пневматическая подвеска, раскрученная компанией Lincoln в 1984 году при рекламе некоторых моделей автомобилей, впервые была представлена в 1909 году компанией Cowey Motor Works of Great Britain. Подвеска не получила признания в те времена, поскольку работала нестабильно из-за постоянных протечек.
Рисунок 1. Американский автомобиль Stout-Scarab с пневматической подвеской, выпущенный в 1933 году.
Впервые по-настоящему рабочая пневматическая подвеска была разработана компанией Firestone в 1933 году для экспериментального автомобиля Stout-Scarab (Рисунок 1). Этот автомобиль с задним расположением двигателя был оснащен 4-мя резиновыми пневматическими амортизаторами, установленными вместо стандартных пружин.
Давление воздуха в амортизаторах поддерживалось 4-мя небольшими компрессорами, подключенными к каждому пневматическому баллону. Конструкция стоила немалых денег по тем временам, однако и в наши дни пневматическая подвеска – достаточно дорогое удовольствие.
Рисунок 2. Расположение элементов подвески: 1-Правый амортизатор, 2-Компрессор, 3-Левый амортизатор, 4-Задний датчик высоты, 5-Переключатель подвески, 6-Пневматическая линия, 7-Пневматические баллоны, 8-Нижний рычаг подвески, 9-Передний датчик высоты.
В пневматической подвеске кузов транспортного средства поддерживается на колесах пневматическими баллонами вместо пружин, рессор и пр. Разновидности подвески со стальными амортизаторами или торсионными стержнями, наполненными воздухом, не относят к пневматической подвеске.
Существуют комбинированные разновидности подвески транспортных средств, в которых используются как пневмобаллоны, так и металлические пружины. Чаще всего пневмоподвеска устанавливается на заднюю ось автомобиля.
Рисунок 3. Пневматическая подвеска сложной конструкции.
В большинстве случаев главным назначением пневмоподвески является выравнивание транспортного средства. Как правило, пневматическая подвеска является частью пневматической системы автомобиля. Большинство (но не все) транспортных средств с пневмоподвеской также оснащаются воздушными тормозами и другим пневматическим оборудованием. Проблемы с данным оборудованием могут повлиять на работоспособность пневмоподвески.
Важно понимать, что при разработке пневматических систем автомобиля производитель обязан придерживаться установленных регулирующих норм для предотвращения отказа оборудования.
Особенно это касается тормозной системы – ее работоспособность должна быть приоритетной в общей пневмосистеме автомобиля.
Компоненты пневматической подвески
Пневматическая система состоит из 3-х основных элементов – источника сжатого воздуха, пневматических баллонов и клапанов (см. рисунок 4). Существует огромное множество разновидностей данных компонентов и методов их применения. В данном обзоре мы рассмотрим только несколько различных реализаций.
Рисунок 4. Элементы пневматической системы и пневматический баллон.
Пневматический баллон
Пневматический баллон представляет собой резиновый цилиндр (воздушную подушку), наполненный сжатым воздухом (Рисунок 4). Пластиковый шток на нижнем рычаге двигается вверх и вниз вместе с рычагом. В результате сопротивление сжатого воздуха в баллоне амортизирует колебания рычага.
При изменении загруженности транспортного средства клапан в верхней части пневмобаллона открывается для нагнетания или травления давления. К клапану подключена пневмолиния, по которой подается сжатый воздух, нагнетаемый компрессором для поддержания заданного давления.
Рисунок 5. Работа пневматического баллона.
Пневматические амортизаторы
Пневматические амортизаторы оснащены резиновым чехлом, одетым на амортизатор (Рисунок 6). Благодаря данному конструктивному решению формируется герметичная воздушная камера, заполненная сжатым воздухом. Сжатый воздух повышает грузоподъемность транспортного средства без его просадки.
Рисунок 6. Пневматический амортизатор.
Некоторые пневматические амортизаторы заполняются сжатым воздухом через специальные клапаны на сервисных станциях. После перевозки груза давление стравливается для обеспечения нормального клиренса.
Рисунок 7. Схема пневматической системы.
Преимущества пневматической подвески
- Обеспечивает постоянство клиренса при любой загруженности транспортного средства;
- Возможность регулировки жесткости подвески;
- Постоянная частота собственных колебаний, соответственно лучшая управляемость при любой загрузке транспортного средства;
- Снижается утомляемость водителя и пассажиров.
Области применения пневматической подвески
- Хот-роды, грузовые и легковые автомобили, мотоциклы;
- Люксовые транспортные средства;
- Подъемные механизмы в грузовых транспортных средствах (Рисунок 8);
- Автобусы с электронно-регулируемой подвеской (низкопольные, наклоняющиеся автобусы).
Рисунок 8. Подъемный механизм с пневмобаллонами.
Пневматическая подвеска с электронным управлением
При установке пневмоподвески с электронным управлением стандартные пружины на всех колесах заменяются пневматическими баллонами (Рисунок 9). Электронная система контролирует коэффициент сжатия в баллонах и автоматически регулирует клиренс и уровень транспортного средства относительно дорожного полотна.
На задней оси автомобиля пневматические баллоны монтируются перед осью на нижних рычагах, на передней оси – являются частью амортизационных стоек передних колес. Эти стойки (Рисунок 10) устанавливаются между кузовом автомобиля и поворотным кулаком.
Рисунок 9. Пневматическая система с пневмобаллонами, установленными на всех колесах автомобиля.
Электрический компрессор нагнетает давление воздуха в системе (Рисунок 9). Осушитель, закрепленный на компрессоре, удаляет влагу, содержащуюся в воздухе, поскольку вода может повредить систему. Далее воздух попадает в пневмолинии, идущие от компрессора к каждому из пневматических баллонов.
Перед каждым баллоном размещен электромагнитный клапан, который открывается или закрывается для нагнетания или спуска давления в баллоне. Управляет работой компрессора и электромагнитных клапанов модуль управления.
Рисунок 10. Конструкция пневматической стойки, оснащенной пневмобаллоном, электромагнитным клапаном и встроенным датчиком высоты.
В системе используются 3 датчика высоты: в передней части пневматических стоек (Рисунок 10) и в правой задней части пневматического амортизатора (Рисунок 6). При нагрузке на кузов происходит срабатывание датчика, сигнал от которого передается в модуль управления. Модуль управления включает компрессор и открывает электромагнитные клапаны на пневмобаллонах.
В результате в баллонах нагнетается давление, они растягиваются, и кузов поднимается до заданной высоты относительно дорожного полотна. После этого модуль управления выключает компрессор и закрывает электромагнитные клапаны.
После разгрузки транспортного средства клиренс увеличивается, в результате чего высота кузова относительно дорожного полотна превышает заданные значения, а датчики высоты передают соответствующий сигнал в модуль управления.
Модуль управления открывает электромагнитные клапаны для стравливания воздуха, кузов опускается на заданную высоту, после чего модуль управления закрывает электромагнитные клапаны.
Автоматическое управление уровнем
Многие транспортные средства оснащаются системой автоматического или электронного управления уровнем (Рисунок 11). Два задних пневматических амортизатора соединяются через пневматические линии с компрессором. Как минимум в одном из амортизаторов установлен датчик высоты (Рисунки 6 и 11). При нагрузке на заднюю или переднюю часть автомобиля датчики передают в электронный модуль управления сигнал об изменении высоты.
В результате модуль управления включает компрессор для нагнетания давления в пневматических амортизаторах. Если транспортное средство разгружается, модуль управления открывает клапаны для стравливания воздуха в амортизаторах.
Рисунок 11. Система автоматического выравнивания. Датчик высоты в амортизаторе сигнализирует о необходимости включения и выключения компрессора.
Электронный модуль управления
(см. Рисунок 12)
- Является «мозгом» электронно-регулируемой подвески;
- Имеет компактное исполнение;
- Обрабатывает запросы водителя, поступающие с панели управления;
- Управляет электромагнитными клапанами для обеспечения заданного клиренса;
- Постоянно отслеживает состояние системы.
Рисунок 12. Примерная схема и внешний вид электронного блока управления, внешний вид блока клапанов и датчика высоты.
Блок электромагнитных клапанов
(Рисунок 12, б)
- Модульная система, минимизирующая количество пневматических трубопроводов;
- Снижает время отклика до секунд;
- Меньшее число оборудования снижает вероятность утечек;
- Минимальные требования по свободному пространству для монтажа.
Датчики высоты
(Рисунок 12, в)
- Система трех датчиков;
- Обеспечивают регистрацию клиренса транспортного средства при любой загрузке.
Область применения пневматической подвески с электронным управлением
Благодаря модульной конструкции пневматическая система с электронным управлением используется:
- В грузовых автомобилях с пневмоэлементами на задней оси, с пневмоэлементами на задней оси и в подъемном устройстве, с пневмоэлементами на задней и передней оси, с пневмоэлементами на задней и передней оси и в подъемном устройстве;
- В автобусах, оснащенных пневматической подвеской;
- В прицепах, оснащенных пневмоподвеской;
- В малотоннажных коммерческих транспортных средствах и легковых автомобилях.
Пневмоподвеска с электронным управлением может дополнительно оснащаться дистанционным пультом управления и имеет следующие преимущества:
- Обеспечивает параллельность кузова транспортного средства относительно дорожного полотна даже при неравномерной загрузке;
- Обеспечивает неизменный уровень погрузочной платформы без необходимости ручных регулировок;
- Обеспечивает работу системы курсовой устойчивости в соответствии с существующими европейскими требованиями. Данная система также может использоваться для оптимального распределения нагрузки на оси транспортного средства;
- Быстрое увеличение и снижение клиренса;
- Малый расход воздуха, поскольку короткие динамические нагрузки на пневматические баллоны не влекут за собой запуск компрессора;
- Совместимость с низкопольными автобусами;
- Индикация нагрузки;
- Длительный срок службы;
- Для установки системы и трубопроводов требуется немного свободного места.
Применение пневматической подвески с электронным управлением в коммерческих транспортных средствах
Поговорим о применениий такой системы в больших коммерческих машинах, таких как автобусы.
Контроль клиренса и выравнивание кузова относительно дорожного полотна
Датчики высоты непрерывно измеряют расстояние между осью и кузовом транспортного средства, передавая полученные значения в электронный модуль управления. При увеличении или уменьшении загрузки транспортного средства изменяется измеренная высота.
Эти изменения регистрируются блоком управления, который с помощью клапанов автоматически поддерживает заданную высоту, что положительно сказывается на ходовых качествах, комфорте и управляемости транспортного средства.
После остановки автобуса по команде водителя он может быть приподнят или опущен для удобства посадки/высадки пассажиров (Рисунок 13).
Рисунок 13. Современный автобус наклонился на остановке для посадки/высадки пассажиров.
Езда с большим и малым клиренсом
Пневматическая подвеска позволяет водителю увеличивать/уменьшать клиренс в труднопроходимых местах (например, при переезде через железную дорогу), при езде по наклонным дорогам (проездам, въездам на эстакаду и пр.) и при проезде дорожных участков, ограниченных по высоте.
Увеличенный клиренс предотвращает цепляние днищем автомобиля дороги, уменьшенный – цепляние крышей нависающих препятствий. В системе обычно реализуется ограничение высоты, предотвращающее нагнетание избыточного давления в пневматические баллоны при увеличении клиренса.
Рисунок 14. Езда с малым и большим клиренсом.
Блокирование дверей и коробки передач
Нормы безопасности для пассажиров требуют, чтобы перед снижением клиренса транспортного средства при парковке был активирован парковочный тормоз, двери были закрыты и была включена нейтральная передача.
Простая диагностика
Существует две дружественные пользователю разновидности диагностики:
- Стандартные блинк-коды;
- Диагностика с помощью ПК.
Применение в грузовых автомобилях
Пневматическая подвеска в крупных грузовых автомобилях выполняет две важные задачи: поднимает и опускает шасси для сцепки с прицепом и помогает стабилизировать на дороге транспортные средства с высоким центром тяжести.
Крупнейшие производители грузовиков, например, Ashok Leyland и пр., разработали электронно-управляемую пневмоподвеску для своих большегрузных автомобилей следующего поколения, полностью отвечающую всем установленным требованиям (1360 требований). Кроме того, устанавливаемые системы должны обеспечивать комфорт и безопасность водителей 40-тонных грузовых автомобилей.
Рисунок 15. Компоненты электронно-управляемой пневмоподвески в большегрузных транспортных средствах.
Преимущества электронно-управляемой пневматической подвески:
- Лучший ход и управляемость транспортного средства;
- Снижение вибрации и износа трансмиссии;
- Легкая посадка/высадка пассажиров;
- Возможность проезда транспортного средства в ранее недоступные зоны;
- Сниженное потребление воздуха;
- Выравнивание кузова транспортного средства даже при неравномерной загрузке;
- Высокая адаптированность транспортного средства к изменчивым дорожным условиям.
Подвеска в низкопольных автобусах
Рисунок 16. Городской автобус – габаритные размеры, внешний вид, конструкция ступенек.
Рисунок 17. Рама автобуса.
Рисунок 18. Передняя и задняя подвеска. Перед — пружинная подвеска с каучуковым окончанием. Задняя ось — пневматическая подвеска.
Технические характеристики подвески
| Номер | Описание | Значение | 5460 | 10200 |
| 3 | Жесткость передних рессор, кг/мм | 34.7 |
| 4 | Жесткость задних пневмобаллонов, кг/мм | 15.42 |
| 5 | Собственная частота качания передней подвески, Гц | 1.7 |
| 6 | Собственная частота качания задней подвески, Гц | 1.3 |
| 7 | Боковая жесткость передней подвески (рессора), Нм/гр | 1960 |
| 8 | Боковая жесткость задней пневмоподвески, Нм/гр | 7415.6 |
| 9 | Боковая жесткость заднего стабилизатора подвески, Нм/гр | 5554.7 |
| 10 | Боковая жесткость задней подвески, Нм/гр | 12970.3 |
Рисунок 19. Передняя подвеска.
Рисунок 20. Задняя подвеска.
Задняя пневмоподвеска – кинематический анализ
Рисунок 21. Кинематический анализ.
Рисунок 24. График жесткости задней подвески.
Рисунок 25. Конечный элементный анализ кронштейнов задней подвески.
Рисунок 26. Задняя подвеска – анализ осевых кронштейнов.
Рисунок 27. Стендовые испытания.
Стендовые испытания пневматической подвески проводились для следующих случаев:
Заключение
В результате испытаний, проведенных в лабораторных условиях, были подтверждены преимущества электронно-управляемой пневматической подвески над другими стандартными типами подвесок:
- в данном типе подвески реализована возможность регулировки клиренса в зависимости от дорожных условий;
- пневматическая подвеска значительно повышает комфорт транспортного средства и позволяет увеличивать клиренс на труднопроходимых участках дорог и снижать его при движении по скоростному шоссе;
- функция «наклона» облегчает посадку в транспортное средство пожилых пассажиров и людей с ограниченными возможностями;
- улучшается ход, стабильность и управляемость транспортного средства;
- снижаются вибрации и уменьшается износ трансмиссии;
- появляется возможность проезда транспортного средства по ранее недоступным участкам дорог;
- электронно-управляемая система отличается сниженным потреблением воздуха;
- обеспечивается выравнивание транспортного средства даже при неравномерной загрузке;
- транспортное средство становится более адаптированным к изменяющимся дорожным условиям.
