Пружні елементи підвіски. Підвіска автомобіля – все, що потрібно знати про неї автовласникам

Підвіски транспортних засобів класифікуються за типами напрямних пристроїв, пружних елементів і пристроїв, що гасять (амортизаторів).

За типом напрямних пристроїв

За типом напрямних пристроїв розрізняють підвіски:

• залежні
• незалежні
• балансирні

У залежній підвісцііз поперечним зв'язком колеса двох бортів одного мосту пов'язані жорсткою балкою (див. рис. а). У цьому випадку вертикальне переміщення одного колеса щодо системи, що несе, викликає зміну нахилу площини кочення іншого колеса.

У незалежній підвісцікожне колесо (ковзанка) переміщається щодо несучої системи незалежно від іншого. На малюнку б показано незалежну одноважільну підвіску з поперечним розташуванням важеля. Такий напрямний пристрій забезпечує переміщення колеса у поперечній площині зі зміною кута його нахилу та колії ТЗ. Залежно від конструктивного виконання незалежні підвіски можуть бути одноважільні з поздовжнім розташуванням важеля (малюнок а) та двоважільні з поперечними розташуванням важелів (малюнок б).

Одноважільні підвіски з поздовжнім важелем повністю виключають зміну кута нахилу колеса та колії ТЗ, а двоважільні забезпечують мінімальні їх зміни правильному виборіспіввідношення довжин важелів та кутів їх встановлення.

У балансірних підвісках(У залежних підвісках з поздовжнім зв'язком) колеса (катки) одного борту ТЗ з'єднані один з одним балансирами, що коливаються, роль яких можуть виконувати листові ресори або жорсткі балки (рис. а, б). У таких підвісках навіть за відсутності пружного елемента вертикальне переміщення одного з коліс викликає вдвічі менші переміщення осі хитання балансиру, закріпленого на системі, що несе ТС, що покращує плавність ходу машини. Балансирні підвіски за рахунок хитання балансира забезпечують перерозподіл навантаження, що діє на колеса, що суттєво зменшує вплив нерівностей дороги на ТЗ в цілому.

Мал. Схеми незалежних підвісок:
а - одноважільних з поздовжнім розташуванням важеля; б - дворічкових з поперечним розташуванням важелів

За типом пружних елементів

За типом пружних елементів розрізняють підвіски з пружними елементами:

• металевими
• неметалевими

Як металеві пружні елементивикористовуються листові ресори, спіральні пружини (циліндричні або конічні) та торсіони. До неметалічних пружних елементів відносяться пневматичні та гумові пружні елементи.

Листова ресора складається з декількох сталевих листів (найчастіше 6 - 14), що мають різну довжину і кривизну і, як правило, прямокутний переріз. Довжина листів підбирається з умови наближення форми ресори до форми балки рівного опорувигину, яка при даному виді навантаження є найменш жорсткою.

Мал. Схеми балансирних підвісок:
а - з пружним балансиром у вигляді листової ресори; б – з жорстким балансиром; АВ, DC - відповідно реактивна та штовхаюча штанги

При виготовленні листових ресор листам надають різну кривизну, тому під час складання їх піддають попереднім деформаціям, знак яких протилежний знаку робочих деформацій. Це забезпечує деяке розвантаження листів ресори. Листи збирають у пакет за допомогою хомутиків, деякі ресори стягують центральним болтом і потім встановлюють між мостом та системою машини, що несе. Листові ресори зазвичай мають напівеліптичну форму.

Якщо листова ресора використовується в залежній підвісці з поперечним зв'язком, її середню частину за допомогою драбин кріплять до балки моста, а кінці - шарнірно (за допомогою спеціальних кронштейнів) до несучої системи машини. Передній кінець ресори кріпиться до кронштейна рами нерухомо за допомогою пальця, а задній кінець має ковзне з'єднання у вкладках кронштейна. У ряді випадків кінці ресор з'єднують з несучою системою за допомогою гумових подушок, закріплених у кронштейнах, забезпечуючи таким чином нерухоме з'єднання переднього кінця та ковзне з'єднання заднього кінця ресори. У цій конструкції підвіски ресора виконує одночасно роль пружного елемента та напрямного пристрою, тобто. через неї від рушія передаються на несучу систему сили, що діють у горизонтальній площині, та моменти від них.

Якщо ресора використовується в балансирній підвісці, її середина прикріплюється драбинами до маточини, встановленої на опорі рами, що є віссю гойдання балансира. Кінці ресор спираються на кронштейни – опори мостів. Конструкція кронштейнів забезпечує ковзання кінців ресори у поздовжньому напрямку та жорсткий зв'язок з мостом у поперечному напрямку.

Зв'язок в поздовжньому напрямку, а також передача реактивних моментів здійснюються за допомогою штанг, що штовхають і реактивних, що зв'язують балки мостів з несучою системою. З метою забезпечення вільного переміщення балок мостів у вертикальному напрямку та допущення деяких перекосів кінці штанг з'єднують з мостами та рамою шаровими шарнірами. Для того, щоб зусилля, що діють від реактивних моментів уздовж реактивних штанг, не досягали великих значень, точки кріплення кінців цих штанг до балок мостів виносять можливо вище від осі обертання коліс за допомогою установки на балках мостів спеціальних кронштейнів.

При роботі листових ресор виникає відносне переміщення листів у поздовжньому напрямку і створюється міжлистяне тертя, яке, з одного боку, сприяє гасіння коливань, а з іншого - несприятливо позначається на плавності ходу ТЗ внаслідок блокування підвіски при великих силах тертя. Для зменшення тертя листи ресори при складанні змащують графітним мастилом або використовують неметалеві антифрикційні прокладки між листами. Зниження сили тертя досягається також зменшенням числа аркушів у ресори та застосуванням ресори, що складається з одного аркуша, зі змінним перетином по його довжині. Застосування одно- або малолистових ресор дозволяє знизити витрату металу, що, у свою чергу, зменшує масу підвіски.

Спіральні пружини як основні пружні елементи зазвичай встановлюють на легкових автомобіляху незалежних важільних підвісках. У ТЗ великої вантажопідйомності пружини використовують як допоміжні пружні елементи, наприклад як обмежувачі ходу торсійних підвісок гусеничних машин. Найчастіше застосовуються циліндричні та конічні пружини круглого або прямокутного перерізів.

Торсіонні пружні елементи, або просто торсіони, являють собою стрижні різного поперечного перерізу з високоякісної сталі, що працюють на кручення. Вони використовуються в незалежних підвісках і, на відміну від листових ресор, вимагають напрямних пристроїв. На кінцях торсіонів зазвичай є головки зі шліцами. Один кінець торсіону закріплений у спеціальному кронштейні на системі, що несе машини, а інший пов'язаний через важіль напрямного пристрою з колесом (катком). При переміщенні колеса у вертикальному напрямку торсіон закручується на кут до 30...45°, тим самим забезпечує пружність підвіски.

За розташуванням на ТЗ розрізняють торсіони:

• поздовжні
• поперечні

У пневматичних підвісках як пружний елемент використовується стиснене повітряабо азот, укладений у жорстку чи пружну оболонку. При переміщенні колеса щодо несучої системи відбувається зміна обсягу газу. Характер цієї зміни визначає пружну характеристику підвіски.

Пневматичні пружні елементи, в яких газ укладений в пружну оболонку, є гумокордними оболонками, ущільненими по торцях і заповнені повітрям під тиском. У ТЗ використовуються три типи цих елементів: пневмобалони, рукавні та діафрагмові пружні елементи.

Пневмобалони виготовляють одно-, дво- та трисекційними. Двосекційний пневмобалон (рис. а) складається з оболонки 1 товщиною 3 ... 5 мм, посиленої сталевими дротяними кільцями 2 для кріплення до опорних фланців 4 за допомогою кілець 3. У середній частині оболонка стягнута кільцем 5.

Мал. Пневматичні пружні елементи з газом, укладеним у пружну оболонку:
а – двосекційний пневмобалон; б – елемент рукавного типу; в - принципова схемарегулювання положення кузова

Герметизація оболонки рукавного пружного елемента здійснюється за допомогою притискних фланців 6 або під тиском повітря.

Діафрагмовий пружний елемент відрізняється від рукавного наявністю жорсткої бічної оболонки. Нижня торцева частина його оболонки є пружною діафрагмою. Кордна тканина оболонки виготовляється із поліамідних ниток (нейлон, капрон).

Пневматичні пружні елементи з газом, ув'язненим у жорстку оболонку, поділяються на три типи: з одним ступенем тиску (рис. а), коли стиснутий газ розташований над поршнем 1 в одному об'ємі (камера А); з протитиском (рис. б), коли газ знаходиться як у надпоршневому просторі (камера А), так і під поршнем 1 (камера Б), причому тиск газу більший у камері А; з двома ступенями тиску (рис. в), коли дві камери А і розташовані над поршнем 7. В останньому випадку тиск зарядки газових камер по-різному. У камері А газ стискається протягом усього ходу підвіски, а в камері газ починає стискатися після досягнення тиску більшого, ніж зарядний тиск цієї камери.

Передача зусиль від поршня до газу здійснюється через рідину, якою заповнений циліндр. У ряді випадків рідина знаходиться в безпосередньому контакті з газом (камера Б на рис. б), але найчастіше вона відділена від газу гнучким роздільником (діафрагмою) 3 або поршнем, що плаває 13, зображеним на малюнку.

При безпосередньому контакті рідини з газом у ході підвіски відбувається її спінювання, що негативно позначається на характеристиці пружного елемента.

Мал. Схеми пневматичних пружних елементів з газом, укладених у жорстку оболонку, з одним ступенем тиску (а), з протитиском (б) і з двома ступенями тиску (в)

Застосування рідини в таких пружних елементах забезпечує демпфування коливань мас ТС при перетіканні її через калібровані отвори і клапани 2. Таким чином, виходить агрегат, в якому розміщені і пружний елемент, амортизатор.

На малюнку показано пристрій пневматичного пружного елемента з одним ступенем тиску, що не має демпфуючих властивостей, але має додаткові гумові пружні елементи 7. Заправка газом і рідиною здійснюється відповідно через клапани 19 і 27. Пружні елементи працюють на початку і в кінці ходу підвіски. Газ відокремлений від рідини плаваючим поршнем 13. Пружний елемент через сережку 1 і підшипник 2 одним кінцем кріпиться до напрямного пристрою підвіски, а іншим - до несучої системи машини.

Застосування пневматичних пружних елементів дозволяє регулювати положення кузова та дорожній просвіт, а також змінювати пружну характеристику підвіски.

Принципова схема регулювання висоти кузова ТЗ по масі газу в пружному елементі показана на малюнку. При зростанні навантаження кузов машини опускається, і відстань між ним і мостом зменшується. Важелевий привід, впливаючи на регулятор 8 забезпечує повідомлення пружного елемента 7 з ресивером. Повітря під тиском надходить у пружний елемент доти, доки кузов не підніметься до попереднього рівня. При зменшенні навантаження відстань між кузовом і мостом також залишиться незмінною, так як за допомогою регулятора 8 повітря випускається з пружного елемента 7 в атмосферу. Використання гідравлічного сповільнювача, вбудованого в регулятор, виключає роботу регулятора при коливаннях ТС на підвісці.

Регулювання висоти кузова може здійснюватися за рахунок зміни об'єму рідини між газом і поршнем. У цих системах для підняття кузова ТС рідина нагнітається в пружний елемент, а для опускання видаляється.

На ряді ТЗ є система регулювання положення кузова, за допомогою якої можна не тільки змінювати дорожній просвіт усієї машини, але і надавати кузову диферент на ніс або корму або крен на борт за рахунок вибору відповідних підвісок.

Гумові пружні елементи застосовують у підвісках ТС як обмежувачі ходу підвіски та у вузлах кріплення амортизаторів, знижуючи динамічну навантаженість деталей підвіски та несучої системи.

Як гасять пристроїв в ТЗ використовують , в яких механічна енергія коливань ТЗ перетворюється на теплову шляхом рідинного тертя при проходженні в'язкої рідини через отвори малого перерізу. Рідина нагрівається, і теплота розсіюється навколишньому просторі.

Конструктивно гідравлічні амортизаторивиконують телескопічними та важелевими. Телескопічні працюють при тиску рідини до 8 МПа, а важільні – до 30 МПа. Телескопічні амортизатори поділяються на двотрубні та однотрубні. Важельні можуть бути поршневими та лопатевими.

Мал. Пневматичний пружний елемент з додатковими пружними елементами:
1 - сережки; 2 – шарнірний підшипник; 3, 15, 17 – ущільнення; 4, 8 – склянки; 5 – чохол; 6, 11, 14 – шайби; 7 – додаткові пружні елементи; 9 – поршень; 10 – циліндр; 12 – манжета; 13 - плаваючий поршень; 16 – кришка; 18 – втулка; 19, 21 - зарядні клапани; 20 - перепускний клапан

Як робітники застосовують мінеральні масла.

При роботі амортизатора розрізняють перебіг стиснення і перебіг відбою. При ході стиснення колесо (ковзанка; наближається до несучої системи ТС, а при ході відбою, навпаки, віддаляється від неї.

Пристрій та принцип дії гідравлічного телескопічного двотрубного амортизатора двосторонньої дії

Розглянемо пристрій та принцип дії гідравлічного телескопічного двотрубного амортизатора двосторонньої дії. Амортизатор вушком 6 кріпиться до несучої системи машини, а вушком 1 - до напрямного пристрою. Амортизатор складається з штока 5, на нижньому кінці якого укріплений поршень 8 з клапанами і каналами, що калібруються по перерізу. Поршень розташований усередині робочого циліндра 12, який укладений у зовнішню трубу 13 і скріплений з нею. Між зовнішньою порожниною циліндра та внутрішньою поверхнею труби є зазор, що утворює компенсаційну камеру 3 амортизатора. У верхній частині циліндра розташоване ущільнення, через яке проходить шток. Нижня частина циліндра з'єднується з компенсаційною камерою клапанами та каліброваними каналами.

У поршні розташовані калібровані отвори 4 відбою ходу, перепускний клапан 7 стиснення і розвантажувальний клапан 9 відбою.

У нижній частині циліндра знаходяться перепускний клапан 10 відбою, калібрований канал 2 стиснення і розвантажувальний клапан 11 стиснення. При ході стиснення, коли щіток всувається в циліндр, тиск під поршнем підвищується, і рідина перетікає через отвір 4 і 7 клапан в простір над поршнем. Внаслідок того, що об'єми порожнин під поршнем і над ним неоднакові (частина об'єму над поршнем займає шток), надлишок рідини перетікає через канал 2 компенсаційну камеру, стискаючи наявне там повітря. При великої швидкостіпереміщення поршня в циліндрі тиск під ним піднімається настільки, що стискає пружину розвантажувального клапана 11, який відкривається, і зменшується наростання тиску, що обмежує силу опору амортизатора на ході стиснення. Під час відбою, коли поршень висувається з циліндра, тиск над поршнем збільшується і рідина через калібровані отвори 4 перетікає в простір над поршнем. Дефіцит рідини під поршнем буде покриватися перетіканням її з компенсаційної камери в циліндр через клапани 10 і канал 2. При великій швидкості руху поршня під час відбою тиск над поршнем зростає, що викликає відкриття розвантажувального клапана 9 відбою в поршні і тим самим обмежує силу опору амортизатора ході відбою.

Мал. Схема гідравлічного телескопічного двотрубного амортизатора двосторонньої дії

Нормальною умовою роботи амортизатора є відсутність рідини повітряних включень. У розглянутому амортизаторі повітряне включення може виникнути внаслідок збовтування рідини у компенсаційній камері, де контактує рідина з повітрям.

Такого недоліку не має гідравлічний телескопічний однотрубний амортизатор двосторонньої дії, у якого два клапани (відбою 3 і стиснення 2) розташовані в поршні, а роль компенсаційної камери виконує порожнину А, відокремлена від підпоршневого простору плаваючим поршнем 7. У порожнині А знаходиться стиснутий газ якого при ході стиснення зменшується, а під час відбою збільшується.

У важельних амортизаторах важіль одним кінцем пов'язаний з напрямним пристроєм підвіски, а іншим - з поршнем або лопатою. При переміщенні останніх всередині корпусу амортизатора рідина з однієї порожнини перетікає в іншу через клапани та отвори, переріз яких визначають характеристики відбою та стиснення.

Поряд з розглянутими амортизаторами існують такі, в конструкції яких є можливість регулювання параметрів, що визначають їх властивості, що демпфують, за рахунок зміни сумарної площі отворів, через які перетікає робоча рідина. Регулювання здійснюється за зміни маси машини чи інтенсивності коливань. Зі збільшенням значень цих параметрів опір амортизаторів збільшується.

Мал. Схема гідравлічного телескопічного однотрубного амортизатора двосторонньої дії

Уникаючи технічних термінівМожна сказати, що підвіска необхідна для того, щоб знизити вплив нерівностей доріг на кузов автомобіля. Для цього у конструкції підвіски передбачені пружні елементи. До них відносяться пружини, ресори та гумові елементи (відбійники, буфери, сайлент-блоки). Так само існують пневматичні та гідропневматичні пружні елементи.

Металеві пружні елементи

Пружини

Пружини, як пружний елемент підвіски, сьогодні використовуються в переважній більшості легкових автомобілів. Виконані з металевого дроту круглого перерізу, вони мають постійну характеристикужорсткості та чудово справляються з покладеним на них завданням. Витки поступово зближуються у міру того, як збільшується навантаження, і повертаються у вихідне положення при її знятті.

Якщо є необхідність у змінній жорсткості, тоді пружини виконуються з прутка різного діаметра (на певних ділянках), або у формі барила (деякі витки вже). У разі, коли пружина отримуватиме навантаження, першими зближуватимуться витки меншого діаметра (товщини).

Плюсом пружини, як пружного елемента, є простота виготовлення, а значить кінцева вартість продукту та її мала вага. Але оскільки їй не під силу передавати зусилля в поперечній площині, вона вимагає від підвіски автомобіля наявності складних напрямних пристроїв. Що своєю чергою позначається як у ціні, і у вазі всього вузла.

Ресори

Ще одним пружним елементом підвіски автомобіля є листові ресори.Через велику вагу, в порівнянні з тими ж пружинами, ресори в основному використовуються в підвісці вантажних автомобілів. Ресора складається з металевих листів (у дуже рідкісних випадках з армованої пластмаси), різної довжини та форми, з'єднаних між собою болтом по центру, та хомутами ближче до країв. Будучи рівними шириною, кожна пластина, залежно від довжини, має різну ступінь вигнутості. Це забезпечує ресоре необхідні характеристики. Найдовша (корінна) пластина кріпиться до кузова чи рами автомобіля.

Існує кілька основних способів кріплення ресори до кузова:

• за допомогою кручених вушок;
• ковзна опора та накладні вушка;
• гумові подушки.

Кожен із способів кріплення має свої особливості та характеристики. Загальна вимогадо будь-якого з перерахованих методів кріплення кінці пластин повинні мати можливість переміщатися і повертатися. У процесі роботи ресорної підвіски відбувається тертя листів один про одного. Це вимагає застосування додаткового мастила або наявності антифрикційних прокладок.

Гумові пружні елементи підвіски автомобіля

Дані елементи відіграють допоміжну роль у роботі підвіски, проте їх так само можна віднести до пружних елементів. Вони насамперед допомагають уникати ударів металевих частин підвіски один про одного, тим самим максимально знижуючи рівень шуму. Так само збільшують жорсткість основних елементів та обмежують ступінь їхньої деформації.

Гумові елементи відмінно справляються з роботою як на стиск, так і на відбій. Так, наприклад, поліуретанові відбійники, встановлені у стійці амортизатора, чудово працюють на відбій.
Різна форма, як і у випадку з пружиною, визначає робочі характеристики гумового елемента. Форма конуса дозволяє забезпечити плавні характеристики, спочатку стискається тонка, верхня частина, чим ближче до товстої частини, тим пружнішою стає гума.

Сьогодні часто зустрічаються відбійники ступінчастої форми, що мають тонкі і товсті частини, що чергуються. Це дозволяє значною мірою збільшити його робочий хід.

Пневматика та гідропневматика

Пневмопідвіска використовується як у легковому, так і у вантажному та пасажирському транспорті. Пневматичний пружний елемент дозволяє змінювати жорсткість підвіски в залежності від дорожньої ситуації, завантаженості автомобіля. У сучасних автомобілях, пневматичною підвіскоюуправляє електроніка, яка здатна самостійно стежити за її роботою, та змінювати її жорсткою залежно від ситуації.

Пневматичні елементи

Пневматичні елементи (пневмобалони) змінюють свою жорстокість за рахунок тиску повітря, створюваного всередині компресором. Балони виконані з маслостійкої та повітронепроникної гуми, містять корд та металеві нитки, що надає їм більшої жорстокості та надійності. Звідси і назва – гумокордні пружні елементи. Товщина стінок такого балона зазвичай становить від 3 до 5 мм.

Гідропневматичні елементи

Цей пружний елемент забезпечує найбільший комфортдля водія та пасажирів автомобіля, тому що відмінно справляється з функцією гасіння коливань підвіски. Гідропневматичний пружний елемент – це камера, що має дві порожнини. Одна з них наповнена газом, а інша рідиною, яка, як відомо, має різний ступінь стиснення. Через складну систему мембран і клапанів, рідина і газ взаємодіє різною мірою (залежно від ситуації), що забезпечує необхідний комфорт і пружність підвіски автомобіля.

Повсюдне поширення цієї підвіски обмежено, мабуть, лише її високою вартістю.

Прогрес не стоїть на місці, а інженери з кожним роком дедалі ближче до того, щоб створити ідеальну за всіма характеристиками підвіску, яка відповідатиме всім необхідним вимогам. Можливо не за горами той день, коли перебування в салоні автомобіля (при їзді найстрашнішим бездоріжжям), за комфортом можна буде порівняти з сидінням на м'якому дивані.

Автомобільна підвіска- це пристрій, який забезпечує пружне зчеплення коліс автомобіля з несучою системою, а також регулює положення кузова під час руху та зменшує навантаження на колеса. Сучасне автомобілебудуванняпропонує різні типи автомобільних підвісок: пневматичні, пружинні, ресорні, торсіонні та ін.

Напрямні пристрої підвіски. Сукупність пристроїв, що зв'язують колеса та кузов автомобіля, утворює підвіску. Основне призначення підвіски полягає у перетворенні впливу на автомобіль з боку дороги в допустимі коливання кузова та коліс. Ці взаємодії повинні бути такими, щоб автомобіль не тільки швидко набирав швидкість (розганявся), але й міг ще швидше сповільнювати хід (до повної зупинки). Крім того, машина під час руху повинна легко керуватися та бути стійкою. Для виконання названих завдань служить підвіска, конструкція якої визначає основні експлуатаційні властивості легкових автомобілів, включаючи безпеку руху.

Під час руху автомобіля колеса переміщуються щодо кузова та дороги у вертикальному та горизонтальному напрямках, а також під кутом (обертання навколо осі, нахил щодо кузова та дороги, обертання навколо осі повороту — осі шворня). Для виконання вимог, пов'язаних з експлуатаційними властивостямиавтомобіля, доводиться суттєво обмежувати переміщення коліс. При поперечному (бічному) переміщенні коліс у горизонтальних напрямках змінюється колія, а при поздовжньому – база автомобіля. Наявність таких переміщень призводить до збільшення опору руху, зносу шин, погіршення стійкості та керованості. Вертикальні переміщення коліс щодо кузова у легкових автомобілів можуть перевищувати 20 см. Кути повороту коліс становлять 30...45°.

Для того, щоб автомобіль успішно розганявся і гальмував, добре «тримав» дорогу, необхідно мати надійне зчепленняколіс із її поверхнею. Чи впливає підвіска на зчеплення? Безперечно. Зчеплення залежить не тільки від характеристик протектора шин та якості дороги, а й від навантаження, яке передається на колеса. Зміна вертикального навантаження на колеса визначається прогином ресор та зусиллями з боку амортизаторів. При зменшенні вертикального навантаження знижується зчеплення коліс із поверхнею дороги.

Підвіска легкового автомобіля містить наступні основні пристрої: напрямні пристрої (важелі, стійки, тяги, розтяжки), пружні елементи (листові ресори, пружини, пневморесори тощо), пристрої, що гасять (гідравлічні амортизатори) і, нарешті, пристрої регулювання та управління (Регулятори висоти та крену, ЕОМ і т. д.).

Напрямні пристрої підвіски впливають на характер руху кузова та коліс автомобіля при коливаннях. Чи буде, наприклад, підйом колеса супроводжуватися його нахилом, бічним або поздовжнім переміщенням залежить від того, за якою схемою виконані напрямні пристрої. Напрямні пристрої служать передачі тягових і гальмівних сил, і навіть бічних сил, що виникають при повороті, русі по косогору від коліс до кузова.

За типом напрямних пристроїв всі підвіски поділяються на залежні та незалежні. При залежній підвісці праве та ліве колесопов'язані жорсткою балкою - мостом. Тому при наїзді на нерівність одного з коліс обидва колеса нахиляються в поперечній площині однаковий кут. У незалежній підвісці переміщення одного колеса жорстко пов'язані з переміщеннями іншого. Нахили та переміщення правого та лівого коліс суттєво відрізняються.

Пружні пристрої (пружні елементи) служать зменшення навантажень, що діють між колесом і кузовом. При наїзді на дорожні нерівностівідбуваються деформації пружних елементів. Після проїзду нерівностей пружні елементи викликають коливання кузова та коліс. Основною характеристикою пружних елементів є твердість, тобто. відношення вертикального навантаження до прогину (або осаді пружини). Пружні елементи підвіски коліс розрізняють не тільки за конструкцією, але й залежно від того, з якого матеріалу вони виготовлені. Якщо використовуються пружні властивості металу (опір вигину або кручення), мають місце металеві пружні елементи. Враховуючи пружні властивості гуми та пластмас, широко застосовують гумові та пластмасові ресори. Останнім часом значного поширення набули пневморесори, де використовуються пружні властивості повітря або газів.

Підвіски, що гасять (гідравлічні амортизатори) призначені для гасіння коливань кузова і коліс. Під час роботи підвіски відбувається перерозподіл енергії коливань автомобіля між кузовом та колесами. Амортизатори поглинають цю енергію, перетворюючи її на тепло. Чим більше енергії поглинає амортизатор, тим швидше загасатимуть коливання кузова і коліс, менше розгойдуватиметься кузов. Їздити на м'яких ресорах без амортизаторів практично неможливо.

Істотно зменшити нахил та поперечне переміщення коліс можна, використовуючи схему двоважільного підвіски. За допомогою короткого верхнього та довгого нижнього важелів вдається знизити кутові та поперечні переміщення коліс. Вплив нахилу (кута) можна зменшити за допомогою розвалу (нахилу) коліс у вертикальній площині та сходу (різниця між бічними поверхнями шини попереду та ззаду) коліс. Поперечні переміщення коліс можна компенсувати податливістю шин.

Двоважільна підвіска має низку переваг у розташуванні основних елементів: амортизатор закріплений усередині пружини; пружина та амортизатор спираються на нижній важіль, що знижує габарити по висоті; поперечні важелі надійно передають штовхаючі та гальмівні сили від колеса до кузова. Двоважільні направляючі пристрої набули широкого поширення в передніх незалежних підвісках легкових автомобілів.

Ще менше кутові та поперечні переміщення у напрямних пристроїв у телескопічних пружинних стійках передньопривідних автомобілів, де замість двох важелів у поперечній площині встановлено один нижній поперечний важіль з розтяжками. Така підвіска отримала назву свічка, що гойдається, або, як її називають на ім'я винахідника, підвіска Макферсона. За наявності тільки нижнього важеля та верхньої опорипідвіска має незначні зміниколії та нахилу коліс, що зменшує знос шин та підвищує стійкість автомобіля. До недоліків схеми слід віднести високе розташування верхньої опори, яку треба розміщувати в передній частині кузова, а також великі навантаження, що виникають у місцях кріплення верхньої опори до кузова.

Використання поздовжніх важелів у напрямних пристроях дозволяє уникнути зміни нахилу коліс при вертикальних переміщеннях. Однак довгі поздовжні важелі зазнають значних навантажень під дією бічних сил (при повороті, з'їзді на узбіччя, впливах від нерівностей дороги). За такої конструкції направляючого пристрою в незалежних підвісках важко здійснити привід до колеса за допомогою карданних передач; щоб зменшити бічний крен кузова, доводиться встановлювати додатковий пружний елемент - стабілізатор поперечної стійкості. Напрямні пристрої з поздовжніми важелямивикористовують на задніх підвісках передньопривідних автомобілів.

Пружні елементи підвіски. Розглянемо конструкції пружних елементів (ресор) підвіски коліс. Найстарішим пружним елементом є листова ресора. Звичайна листова ресора є пакетом (у вигляді трапеції) стягнутих плоских сталевих смуг. Найдовший корінний лист на кінцях має вуха, за допомогою яких ресора кріпиться до кузова. Найбільш часто поздовжні листові ресори встановлюють на задніх підвісках легкових автомобілів. Чим більше аркушів у пакеті, тим більше навантаження може сприйняти ресора. Збільшення довжини ресори дає можливість збільшити прогин і, отже, перебіг коліс, тобто. зробити підвіску довгохідною та м'якою. Основна особливість листових ресор у тому, що можуть виконувати роль як пружного елемента, а й напрямного устройства. Через листову ресору передаються всі навантаження, що виникають під час кочення коліс. Ресори передають штовхаючі зусилля при розгоні та гальмуванні. Під час руху по косогору, при повороті автомобіля, а також під дією інших бічних сил ресори зазнають крутіння. Найбільші навантаження припадають на корінні листи ресори. Довговічність листових ресор при великих навантаженняхсуттєво знижується. Іншою особливістю листових ресор є наявність тертя між листами. Сили тертя перешкоджають прогину ресори та погіршують її пружні властивості. Відбувається блокування пружного елемента і навантаження від коліс передається безпосередньо на кузов. В результаті суттєво погіршується плавність ходу. Ці недоліки листових ресор помітно виявляються під час руху автомобіля по нерівностях дороги, що мають невелику висоту. Тоді при збільшенні швидкості виникають інтенсивні вібрації та шум у салоні автомобіля. Щоб позбавитися шкідливого впливу тертя, між листами встановлюють неметалеві прокладки.

Крім зазначених недоліків, багатолистовим ресорам притаманні інші. У підвісці з такими ресорами встановлюють додаткові пружні елементи - упори (буфери) для обмеження пробою та збільшення жорсткості; ресори мають велику масу, малий термін служби, їх важко розташувати в системах незалежної підвіскилегковий автомобіль.

Удосконалення конструкції листових ресор призвело до створення про малолистових ресор. Листи такої ресори є смуги змінного перерізу по довжині. Виготовлення малолистових ресор пов'язане з низкою технологічних труднощів, проте малолистові ресори тієї ж вантажопідйомності, що й звичайні багатолистові, мають значно меншу масу (на 20...30%). У них суттєво менше міжлистове тертя. У Останніми рокамиз метою зниження маси зроблено спроби виготовити малолистові ресори з композитних матеріалів.

Більш досконалими порівняно з листовими ресорами виявилися металеві пружні елементи, виконані у вигляді кручених пружин та сталевих стрижнів (торсіонів). При однаковій вантажопідйомності з листовими ресорами пружини та торсіони мають значно меншу масу і більш довговічні.

З появою передньої незалежної підвіски пружини набули найширшого поширення. Найбільш прості кручені пружини з постійною товщиною дроту та незмінним кроком навивки. Такі пружини забезпечують підвісці необхідний хід коліс та малу жорсткість.

Однак м'які пружини не дозволяють забезпечити підвісці захист від ударів і поштовхів в кінці ходу коліс вгору (стиснення) та вниз (відбій). Як правило, необхідно посилити підвіску з пружиною в кінці ходу стиснення і відбою, яке досягається за рахунок установки додаткових пружних елементів.

Як додаткові пружні елементи найчастіше застосовують гумові або пластмасові буфери.

Для поліпшення характеристики ресори використовують фасонні пружини з різним кроком навивки та товщиною дроту (конічні, бочкоподібні та ін.). Однак виготовлення таких пружин в умовах масового виробництва легкових автомобілів значно складніше.

Дорога, якою водій вибирає маршрут руху, не завжди буває рівною та гладкою. Дуже часто на ній можуть бути такі явища, як нерівності покриття - тріщини в асфальті і навіть купини та вибоїни. Не варто забувати і про «лежачих поліцейських». Цей негатив негативно позначався б на комфорті руху, якби не існувала амортизаційна система - підвіска автомобіля.

Призначення та пристрій

Під час руху нерівності дороги як коливань передаються на кузов. Підвіска автомобіля призначена для гасіння або пом'якшення подібних коливань. У її прикладні функції входить забезпечення зв'язку та з'єднання між кузовом та колесами. Саме деталі підвіски дають колесам можливість пересуватися незалежно від кузова, забезпечуючи зміну напрямку руху автомобіля. Поряд із колесами, вона є обов'язковим елементом ходової частини автомобіля.

Підвіска автомобіля – це технічно складний агрегат, що має таку будову:

1. пружні елементи - металеві (пружини, ресори, торсіони) та неметалічні (пневматичні, гідропневматичні, гумові) деталі, які, в силу своїх пружних характеристик, приймають навантаження від нерівностей дороги та розподіляють її на кузов автомобіля;
2. гасять пристрої (амортизатори) – агрегати, що мають гідравлічну, пневматичну або гідропневматичну будову і призначені для нівелювання коливань кузова, отриманих від пружного елемента;
3. напрямні елементи – різні деталіу вигляді важелів (поперечних, поздовжніх), що забезпечують з'єднання підвіски з кузовом та визначають переміщення коліс і кузова відносно один одного;
4. стабілізатор поперечної стійкості - пружна металева штанга, що з'єднує підвіску з кузовом і перешкоджає збільшенню нахилу автомобіля в процесі руху;
5. опори колеса – спеціальні поворотні кулаки(На передній осі), що сприймають навантаження, що виходять від коліс, і розподіляють їх на всю підвіску;
6. елементи кріплення деталей, вузлів та агрегатів підвіски – це засоби з'єднання елементів підвіски з кузовом та між собою: жорсткі болтові з'єднання; композитні сайлентблоки; шарові шарніри (або шарові опори).

Принцип роботи

Схема роботи підвіски автомобіля грунтується на перетворенні енергії удару, що виникає від наїзду колеса на нерівність покриття дороги, переміщення пружних елементів (наприклад, пружин). У свою чергу, жорсткість переміщення пружних елементів контролюється, супроводжується і пом'якшується дією пристроїв, що гасять (наприклад, амортизаторів). В результаті завдяки підвісці сила удару, яка передається на кузов автомобіля, зменшується. Цим і забезпечується плавність ходу. Кращий спосібпобачити роботу системи – це використовувати відео, яке наочно демонструє всі елементи підвіски автомобіля та їхню взаємодію.

Автомобілі мають різні за жорсткістю підвіски. Чим жорсткіша підвіска, тим інформативніше та ефективніше керування автомобілем. Однак при цьому серйозно страждає комфорт. І навпаки, м'яка підвіскавлаштована так, що забезпечує зручність в експлуатації та жертвує керованістю (чого не можна допустити). Саме тому виробники автомобілів прагнуть знайти їх найбільш оптимальний варіант– поєднання безпеки та комфорту.

Різноманітність варіантів підвіски

Влаштування підвіски автомобіля - це самостійне конструкційне рішення виробника. Існує кілька типологій підвіски автомобіля: їх розрізняє критерій, покладений основою градації.

Залежно від пристрою напрямних елементів виділяються найпоширеніші типи підвіски: незалежна, залежна та напівнезалежна.

Залежний варіант не може існувати без однієї деталі - твердої балки, що входить до складу мосту автомобіля. При цьому колеса в поперечній площині рухаються паралельно. Простота та ефективність конструкції забезпечує її високу надійність, не допускаючи розвалу коліс. Саме тому залежна підвіска активно застосовується в вантажних автомобіляхі на задньої осілегкових.

Схема незалежної підвіски автомобіля передбачає автономне існування коліс один від одного. Це дозволяє підвищити амортизаційні характеристики підвіски та забезпечити більшу плавність ходу. Даний варіантактивно застосовується для організації як передньої, так і задньої підвіскина легкових автомобілях

Напівнезалежний варіант складається з твердої балки, закріпленої на кузові за допомогою торсіонів. Ця схема забезпечує відносну незалежність підвіски від кузова. Характерний її представник – передньопривідні моделіВАЗ.

Друга типологія підвісок ґрунтується на конструкції пристрою, що гасить. Фахівці виділяють гідравлічні (олійні), пневматичні (газові), гідропневматичні (газо-олійні) пристрої.

Певним особняком стоїть так звана активна підвіска. Її схема включає варіативні можливості - зміна параметрів підвіски за допомогою спеціалізованої електронної системикерування залежно від умов руху автомобіля.

Найбільш поширеними змінюваними параметрамиє:

• ступінь демпфування пристрою, що гасить (амортизаторного пристрою);
• ступінь жорсткості пружного елемента (наприклад, пружини);
• ступінь жорсткості стабілізатора поперечної стійкості;
• довжина напрямних елементів (важелів).

Активна підвіска є електронно-механічною системою, що істотно збільшує вартість автомобіля.

Основні види незалежної підвіски

У сучасних легкових автомобілях як амортизаційну систему дуже часто використовується незалежний варіант підвіски. Це зумовлено гарною керованістю автомобіля (через невелику масу) та відсутністю необхідності в тотальному контролі за траєкторією його руху (як, наприклад, у варіанті з вантажним транспортом).
Фахівці виділяють такі основні види незалежної підвіски. (До речі, фото дозволить наочно проаналізувати їх відмінності).

Підвіска на основі подвійних поперечних важелів

Будова даного виду підвіски включає два важелі, що кріпляться сайлентблоками до кузова, і співвісно розташовані амортизатор і кручена пружина.

Підвіска МакФерсон

Це похідний (від попереднього вигляду) та спрощений варіант підвіски, в якій верхній важільзамінила амортизаційна стійка. На сьогоднішній момент МакФерсон – найпоширеніша схема передньої підвіски легкових автомобілів.

Багатоважільна підвіска

Ще один похідний, вдосконалений варіант підвіски, в якому хіба що штучно два поперечні важелі були «розділені». Крім того, сучасний варіантпідвіски дуже часто складається і з поздовжніх важелів. До речі, багатоважільна підвіска- це найбільш застосовувана сьогодні схема задньої підвіски легкових автомобілів.

Схема цього виду підвіски ґрунтується на спеціальній пружній деталі (торсіоні), який з'єднує важіль і кузов і працює на скручування. Цей видконструкції активно застосовується для організації передньої підвіски деяких позашляховиків.

Регулювання передньої підвіски

Важливим компонентом комфортного руху є правильне регулюванняпередньої підвіски. Це звані кути установки керованих коліс. У просторіччі таке явище називається «схід-розвал».

Справа в тому, що передні (керовані) колеса встановлюються не строго паралельно до поздовжньої осі кузова і не строго перпендикулярно поверхні дороги, а з деякими кутами, що забезпечують нахили в горизонтальній і вертикальній площинах.


Правильно виставлений «схід-розвал»:

• по-перше, створює найменший опір руху транспортного засобу, а отже, спрощує процес керування автомобілем;
• по-друге, суттєво зменшує знос протектора шин; по-третє, значно знижує витрати палива.

Виконання установки кутів – це технічно складна процедура, яка потребує професійного обладнаннята навичок роботи. Тому виконувати її слід у спеціалізованій установі – автосервісі чи СТО. Навряд чи варто пробувати робити це самому з відео чи фото з Інтернету, якщо немає досвіду у подібних справах.

Несправності та обслуговування підвіски

Одразу ж обмовимося: згідно з російськими правовими нормами жодна несправність підвіски не віднесена до «Переліку» несправностей, з якими забороняється рух. І це суперечливий момент.

Припустимо, що амортизатор підвіски (передньої або задньої) не працює. Таке явище означає, що проїзд кожної нерівності буде пов'язаний з перспективою розгойдування кузова та втратою керованості автомобіля. А що можна сказати про кульову опору передньої підвіски, що вкрай розбовталася і прийшла в непридатність? Результат несправності деталі - "вилетіла кульова" - загрожує серйозною ДТП. Пружний елемент підвіски (найчастіше пружина), що лопнув, призводить до виникнення крену кузова і часом абсолютної неможливості продовжувати рух.

Описані вище несправності – це вже кінцеві найбільш одіозні несправності підвіски автомобіля. Але, незважаючи на вкрай негативний вплив на безпеку руху, експлуатація транспортного засобу з такими проблемами не забороняється.

Велику роль обслуговуванні підвіски грає контроль за станом автомобіля у процесі руху. Скрипи, шуми та стуки в підвісці повинні насторожити та переконати водія у необхідності сервісного обслуговування. А тривала експлуатаціяавтомобіля змусить його застосувати радикальний метод - "змінити підвіску по колу", тобто замінити практично всі деталі і передньої, і задньої підвіски.

Автомобіль складається з багатьох вузлів, кожен з яких виконує покладені на нього функції. Без них точної роботинеможливий нормальний рух машини. Одним із найважливіших вважається підвіска авто. Вона допомагає гасити удари від нерівної поверхні і передає зусилля колес, що крутять, на корпус. Завдяки цьому транспортний засібрухається у потрібному напрямку.

Увага! Без підвіски кожен удар при наїзді на яму завдав би серйозної шкоди кузову.

Що таке підвіска можна дізнатися на відео:

Призначення підвіски та загальний пристрій

Підвіска для авто має кілька основних функцій, які визначають її роль роботі авто. Саме вона забезпечує комфорт пасажирів під час їзди. Одним із її основних елементів є амортизатори. Вони поглинають основну ударну силу.

Ще однією важливою функцієюпідвіски є утримання корпусу авто під час поворотів. Ця конструкційна особливість забезпечує високу надійністьнавіть на найкрутіших віражах. Загальний пристрійскладається з таких елементів:

• кузов;
• колесо;
• шарнір;
• пружний, демпфуючий та напрямний елемент.

Увага! Зараз у більшості конструкцій підвісок для автомобілів як пружний елемент використовуються пружини, але досі можна знайти конструкції з ресорами.

Хороша підвіскаавто забезпечує плавність під час їзди. Саме від неї залежить, наскільки комфортно ви почуватиметеся на трасі чи бездоріжжю. У процесі еволюції автомобільними інженерами було створено безліч конструкцій, кожна з яких унікальна. Багато хто з них знайшли своє практичне застосування.

Види підвісок та їх пристрій

Існує багато видів підвісок для автомобіля. Кожна має ряд конструкційних особливостейщо забезпечує її функціональні можливості. Не дивно, що конструкція визначається для конкретного класу машин, розрахованого на ті чи інші умови експлуатації.

Видів підвісок є дуже багато. У принципі, кожен серйозний автомобільний виробникнамагався винайти свою унікальну конструкцію, яка б максимально відповідала класу автомобілів, що випускаються ним. Перерахування їх займе занадто багато часу. Тому краще зосередитися на найпопулярніших.

Залежна підвіска

Мабуть, це найстаріша підвіска, яка застосовується досі. Головною її особливістю є жорсткий зв'язок. Подібного ефектувдається досягти завдяки балці та картеру.

Примітно, що в перших моделях виробники навіть використовували ресори. Але невдовзі від цієї практики довелося відійти. Сучасні аналоги оснащуються поздовжніми важелями. За сприйняття бічної сили відповідає поперечна тяга.

Залежна підвіскаавто має такі переваги:

• невисокою вартістю;
• малою вагою;
• гарним зчепленнямз поверхнею.

На перший погляд, це не так вже й мало, але справа в тому, що і багато інших видів підвісок для авто мають такі якості. Головний недолік системи полягає в частих заметах. До того ж через те, що колеса рухаються різноспрямовано, спостерігаються проблеми з керованістю.

Задня напівнезалежна

Конструкція підвіски досить проста. Це два поздовжні важелі. Вони з'єднуються між собою поперечиною. Подібна підвіска встановлюється лише ззадуна машинах з переднім приводом. Інакше ефективність системи під великим питанням. До переваг системи можна зарахувати:

• компактність;
• мала вага;
• гарну кінематику.

Головна умова для використання підвіски такого типу – наявність не провідного заднього мосту. У деяких конструкціях амортизатори та пружини встановлюються окремо.

Увага! Головною альтернативою для пружини є пневматичний елемент із фіксацією певної величини.

Ще в деяких варіантах пристрою допустиме включення пружин та амортизаторів в одне ціле. В такому випадку пневматичний елемент встановлюється на шток амортизатора.

На поздовжніх важелях

Ця підвіска для авто належить до класу незалежних. Головною відмінністю є відсутність жорсткого зв'язку.Кожне колесо утримується важелем. Саме він робить бічні зусилля.

Увага! Важель повинен мати граничну міцність. Це запорука надійності всього пристрою.

Важель кріпиться до кузова двома шарнірами. У цьому сам елемент має широку опорну базу. Тільки так стає можливим забезпечити потрібну фіксацію та надійність.

Підвіска для авто такого типу може рухатися лише подовжньо. При цьому колія не змінюється. Подібна конструкторська особливість має як позитивну, так і негативний бік. Якщо авто їде лише вперед, спостерігається значна економія палива. До того ж кузов має підвищену стабільність, але варто машині увійти в поворот, як все кардинально змінюється.

Поздовжня підвіска дуже погано показує себе на поворотах.Колеса нахиляються разом із кузовом, і це, звичайно ж, не сприяє стійкості. Подібний вид конструкції має вкрай убогі можливості при передачі бічної сили. Великі крени — переконливе свідчення.

Додавання пристрою подовжньої підвіски стабілізатора дозволяє автомобілю позбутися надмірного крену. На жаль, подібне доповнення призводить до втрати стійкості на нерівному покритті.

Здавалося б, всіх перерахованих вище недоліків більш ніж достатньо, щоб забути про поздовжній підвісцідля авто. Але вона має вагомі переваги, Про які не можна забувати. Вона дуже компактна та проста в монтажі. Через це її найчастіше встановлюють на автобусах та вантажівках.

Поперечні подвійні важелі

Цей пристрій підвіски для авто є різновидом попередньої модифікації. Вона була створена у 30-х роках минулого століття. Незважаючи на це, вона досі незамінна в машинах, які беруть участь у різних типахгонки.

Колесо в такій підвісці для авто утримується за допомогою двох важелів, які розташовані поперечно. Кріплення може здійснювати як кузов, так і підрамник. Різні автомобільні компаніївикористовують той варіант, який найбільше підходить для їхньої мети.

Головною перевагою поперечної підвіски для авто є можливість широкого налаштування. Ви можете легко змінити нахил важелів, якщо вам це знадобиться.Завдяки такій корективі змінюється параметр поперечного нахилу. Мало того, є можливість міняти довжину. Це дозволяє проводити розвал.

Нижній важільпоперечної підвіски для авто повинен бути трохи довшим за верхній. Подібна конструкційна зміна дозволяє утворити негативний розвал коліс. Мало того, це відбувається за мінімального розширення колії.

На практиці подібне виглядатиме так: підвіска захопить колесо зверху. Через це при поворотах колеса спереду виявляються набагато ближчими до вертикалі. Даного ефекту вдається досягти за рахунок негативного розвалу. Саме він компенсує нахил, хоч і не повністю.

Відстань між поперечними важелями дозволяє контролювати піддатливість підвіски авто. Також це впливає на кінематику. Залежність досить проста. Чим далі вони один від одного, тим більша жорсткість і вища точність.

Природно, без мінусів у поперечній підвісціавто обійтися не вдалося. Через мінливий розвал гірше себе проявляють покришки. Особливо це помітно під час гальмування. Не дивно, що згодом інженери почали встановлювати важелі поздовжньо.

Увага! Основною перевагою підвіски автомобіля з поздовжніми важелями є можливість отримання центру крену вище, ніж у інших модифікацій.

Де-діон

Шукаючи можливість зняти навантаження із заднього мосту, вчені винайшли підвіску для авто Де-діон. У ній картер відокремлюється від балки. При цьому він кріпиться безпосередньо до кузова. Таким чином, крутний момент йде прямо до провідних коліс від силового агрегату. Провідниками є півосі. Конструкція може бути залежною та незалежною

Увага! Головний недолікцієї підвіски авто - відсутність балансу при гальмуванні.

Підвіска грає одну із самих важливих ролейв авто. Не дивно, що автомобільними інженерами було винайдено безліч модифікацій, кожна з яких оптимально підходить під певні умови експлуатації.

На відео - огляд видів підвісок для авто: