С-Петербург, улица Тосина 3
+7 (812) 917-84-85
+7 (921) 316-27-00
Главная » Разное » Подвеска на продольных рычагах

Подвеска на продольных рычагах


Различные конструкции и виды независимой подвески

Она основывается на двух, обычно треугольных, вильчатых рычагах, которые и направляют движение колес. При этом ось качения рычагов параллельна продольной оси машины. Основными ее преимуществами являются:

  • небольшая масса неподрессоренной части;
  • минимальная потребность в пространстве;
  • корректируемая управляемость автомобиля;
  • совместимость с переднеприводными моделями.

Основным достоинством подвески такого типа является наличие возможности выбирать нужную геометрию расположения рычагов. Благодаря этому все главные установочные настройки подвески можно задать так жестко, как это необходимо. Например, высоту центров крена вдоль и поперек, изменение развала колес, а также колеи на ходах отбоя и сжатия и прочие. Еще одно достоинство независимой двухрычажной подвески – она чаще всего является отдельным агрегатом, крепящимся к кузову, поэтому может быть легко демонтирована в случае необходимости ее замены или ремонта. Подвески с двумя поперечными рычагами часто устанавливаются на гоночные болиды и спорткары, причем спереди и сзади, потому что именно такие подвески имеют самую оптимальную схему с точки зрения управляемости автомобилем и кинематики.

Основной недостаток подвески такого типа – ее габариты. Из-за большой длины рычагов такая подвеска занимает значительную площадь багажного или моторного отделения автомобиля.

Независимая подвеска на продольных и косых рычагах

Запатентованная всемирно известной компанией Porsche, эта подвеска, в противоположность прочим, представлялась создателями как имеющая такое основное преимущество: ось такого типа прикреплялась к поперечной торсионной пружинной штанге. Это давало больше места, однако создавало и проблему, а именно – возникали реакции ощутимых поперечных колебаний автомобиля. Это неизбежно привело бы к утрате управляемости (этим отличился, к примеру, Ситроен 2CV). Независимая подвеска на косых рычагах, по сути, является разновидностью подвески на продольных рычагах. В этой подвеске ось качания имеет диагональное расположение относительно продольной оси автомобиля и находится несколько под наклоном к центру кузова. Такая подвеска не годится для установки в переднеприводной автомобиль, но хорошо показала себя на моделях среднего класса с задним приводом..

На современных автомобилях почти не встречается уже крепление колес на продольных или косых рычагах, однако уже одно то, что подвеска такого типа использовалась в классическом варианте 911 модели Porshe, убедительно говорит в ее пользу. Независимая подвеска с косыми рычагами при ее простоте имеет несовершенства. При ее работе происходит существенное изменение колесной базы, правда, без изменения колеи. На поворотах колеса наклоняются, как и сам кузов, и этот наклон гораздо существеннее, чем при использовании подвесок других конструкций. Применение косых рычагов, конечно, избавляет от тех проблем, которые несут продольные рычаги, но когда крены кузова перестают влиять на наклон колес, то начинает изменяться колея, а это уже подрывает управляемость автомобиля и стабильность движения.

Таким образом, достоинствами подвески с косыми рычагами можно считать ее простое устройство и невысокую стоимость, а также относительно небольшие размеры. К недостаткам же относится ее абсолютно неактуальная конструкция, которая при этом еще и далеко не совершенна.

Независимая подвеска на качающихся полуосях

Основным элементом конструкции такой подвески являются полуоси, прикрепленные на шарнирах к главной передаче с дифференциалом. На внешних концах полуосей имеется прочное сочленение с колесами. Роль упругих элементов в данном случае играют пружины или рессоры. Особенность данной конструкции независимой подвески состоит в том, что наезжая на препятствие колесо остается всегда перпендикулярно размещенным относительно полуоси, а силы реакции дороги гасятся самими полуосями и их шарнирами. Некоторые разновидности подвески такого типа содержат продольные или поперечные рычаги в качестве гасителей сил реакции дороги.

Обычно такая подвеска устанавливалась на авто с задним приводом компаний Ford, Chevrolet и Mercedes-Benz в середине прошлого века (в СССР ее получил ЗАЗ). К достоинствам конструкции, несомненно, можно отнести ее простоту и небольшую стоимость ремонта и обслуживания. Весомым недостатком данного типа подвески служил риск потери управляемости из-за значительных колебаний колеи и развала колес при прохождении препятствий на дороге, что было особенно заметно на скорости выше 60 кмч.

Независимая подвеска на двойных поперечных рессорах

Такая конструкция, имеющая две поперечные рессоры, была предложена в качестве решения подвески для Chevrolet Corvette 1963 года от компании General Motors. Ранее на месте рессор использовались спиральные пружины. Через 20 лет, в 1985-м, первые выпуски Корветов снова получили подвеску с поперечными рессорами, уже пластиковыми. Вообще, данные конструкции так и не добились особой популярности, потому что в целом оказались не слишком удачными и встречается сейчас крайне редко.

Но на современном поколении Chevrolet Corvette C7 Stingray данный тип подвески с двух рычажной схемой и поперечной рессорой из композитного материала дополнены управляемыми с помощью электроника амортизаторами.

Свечная независимая подвеска

Подвеской данного типа оснащались ранние модели – к примеру, в 1928 ее получила Lancia Lambda. В таких подвесках колесо и поворотный кулак двигаются вместе по вертикально направляющей внутри кожуха колеса. Внутри этой направляющей или снаружи смонтирована пружина. Стоит отметить, что данная конструкция не дает того положения колес, которое бы обеспечило оптимальный контакт с дорогой и нужную управляемость. Среди достоинств свечной подвески можно выделить постоянство колеи и уменьшение общего веса автомобиля, а среди недостатков – быстрый износ направляющих частей.

Типы подвески автомобилей.

В подвеске любого транспортного средства можно выделить 3 группы элементов: упругие – стабилизаторы и пружины, демпфирующие – амортизаторы читаем — какие амортизаторы лучше газовые или масляные, и направляющие – рычаги. Рассмотрим наиболее распространенные на сегодняшний день типы подвески автомобилей.

Виды подвески автомобилей.

  Зависимая подвеска.

 Зависимая подвеска является самой древней подвеской, которая используется до сих пор, ее отличительной чертой является жесткая связь осей колес благодаря простой балке или картеру моста.

Преимущества данной подвески заключаются в низкой ее стоимости, небольшом весе, высоком центре поперечного крена, а главное – в постоянстве развала и колеи. На ровной дороге угол наклона колес к такой поверхности не изменяется, вне зависимости от крена и раскачки,  а, следовательно, в любых режимах автомобиль имеет хорошее сцепление с дорогой.  Только данный тип подвески обладает этим свойством.

Недостатком зависимой подвески является то, что на неровной поверхности попадание одного колеса в ямку приводит к изменению развала другого, в результате чего снижаются их сцепные свойства. Конечно, на прямой дороге это не слишком опасно, но на поворотах это может приводить к заносам. 

Подвеска на продольных рычагах. 

Подвеска на продольных рычагах – самая простая из подвесок, где колеса не имеют друг с другом жесткой связи. Каждое колесо в такой системе удерживается одним продольным рычагом. Данный рычаг, обычно он крепится на двух шарнирах к кузову, должен иметь большую прочность и широкую опорную базу.

Преимуществом подвески на продольных рычагах является то, что в процессе работы колеса перемещаются строго в продольной плоскости, а колея и их схождение остаются неизменным. Однако с одной стороны это преимущество, так как за счет этого автомобиль стабилен и экономичен, а с другой стороны – недостаток, ведь при повороте авто колеса наклоняются вместе с кузовом. 

Полузависимая подвеска автомобиля.

Полузависимая подвеска – нечто среднее между двумя вышеописанными подвесками. К минусам данного типа можно отнести: увеличенные требования по отношению к месту под днищем и недостаточное сопротивление поперечному наклону кузова. К плюсам — простоту данной подвески вкупе с хорошей стабильностью на прямой дороге и хорошей устойчивостью в поворотах.

Подвеска на двойных рычагах – появилась в 30 годах 20-го века и до сих пор остается неотъемлемой частью спортивных автомобилей. На такой подвеске колесо удерживается на 2 поперечных рычагах, которые крепятся к подрамнику или кузову. Ее главными преимуществами являются большой потенциал для настройки, а также возможность получения высокого крена.

 Подвеска макферсон.

 Макферсон – из-за простоты конструкции, небольшой ширины и легкости самый популярный тип подвески в настоящее время, это же делает ее незаменимой в условиях тесноты моторных отсеков. К минусам данного типа можно отнести большое трение в амортизаторной стойке, что ухудшает фильтрацию дорожных шумов и неровностей, а также увеличивает нагрузку на брызговик. Подробнее о подвеска МакФерсон вот тут.

Подвеска на косых рычагах.

Подвеска на косых рычагах – на вид проста: с каждой стороны располагается по одному косому рычагу, а ось вращения наклонена и в поперечном, и продольном направлении. Данная подвеска не обеспечивает относительную стабильность колеи, т.е. чем больше изменяется развал при прохождении поворотов, тем больше расширяется в ходе сжатия колея. Эта подвеска обладает полезными свойствами для задней оси: она препятствует крену авто на торможении, прижимая кузов к земле, кроме того с ее помощью можно повлиять на характер управляемости — изменять недостаточную поворачиваемость на избыточную (и наоборот).

Многорычажная подвеска автомобиля.

 Многорычажная подвеска представляет собой двухрычажную подвеску, куда добавлены продольные или косые рычаги, которые «утягивают» колесо в сторону в ходе сжатия для корректировки схождения. Как правило, ее используют для нейтрализации избыточной или недостаточной поворачиваемости. Недостатки данного типа: плохая фильтрация неровностей и повышенные неподрессоренные массы.

Таким образом, все типы подвесок имеют свои плюсы и минусы. Лидерами по количеству достоинств среди всех сегодня являются двухрычажные и многорычажные подвески, которым немного уступают Макферсон и конструкция на косых рычагах. Кстати, не лишним будет ознакомиться с постом диагностика подвески автомобиля.

Рекомендую прочитать:

Зависимая и независимая подвеска автомобиля (типы и конструкции)

Существует всего два основных вида подвески автомобиля – это зависимая и независимая подвески. В принципе, говорить о зависимой подвеске уже нет смысла, т. к. она давно не ставится на автомобили из-за ее недостатков. Самым главным ее недостатком была управляемость автомобиля, особенно это проявлялось на больших скоростях. Подвеска получила название зависимая, потому что у нее два колеса, расположенных на одной оси жестко связаны друг с другом, поэтому изменение положения одного колеса всегда вызывает изменение положения второго колеса, что плохо сказывается на управляемости. Потом появилась независимая подвеска, она постоянно совершенствовалась и теперь есть множество ее видов: с качающимися полуосями; на продольных рычагах; на косых рычагах; на продольных и поперечных рычагах; на двойных продольных рычагах; на двойных поперечных рычагах; многорычажная подвеска; подвеска типа макферсон. Плюс независимой подвески в том, что колеса на одной оси жесткой связью между собой не обладают и поэтому смена положения одного колеса почти что не отражается на изменении положения другого колеса. Теперь рассмотрим каждый тип независимой подвески

Независимая подвеска с качающимися полуосями

В устройство этой подвески входят 2 полуоси с шарнирными элементами с внутренней стороны, а с внешней стороны полуоси жестко прикреплены к ступице. Упругими элементами в этом типе независимой подвески выступают либо рессоры, либо пружины. Отличительной чертой данной конструкции является то, что положение колеса относительно оси не меняется, остается перпендикулярными даже при проезде каких-то неровностей. Также в данной конструкции могли применяться продольные или поперечные рычаги. Такой тип подвески чаще ставился на российские заднеприводные машины ВАЗ. Сейчас эту подвеску уже не устанавливают, т. к. ее главный недостаток в том, что при езде по плохой дороге, развал колес и ширина колеи могут изменяться в широких пределах, что сильно снижает управляемость. К достоинствам можно отнести ее несложное устройство и вполне недорогой ремонт.

Подвеска на продольных рычагах

Данный тип подвески разделяется еще на 2 подтипа: в 1-м упругие элементы это торсионы, а во 2-м пружины. Колеса машины присоединяются к продольным рычагам, а эти рычаги присоединяются к кузову (раме). Применялась такая подвеска чаще на переднеприводных машинах французского производства и на мотоциклах. Достоинствами являются: простая конструкция, обслуживание и недорогое производство, а минусами является плохое управление (сильный крен в поворотах), изменяющаяся во время движения колесная база в широких пределах.

Подвеска на косых рычагах

В принципе устройство этого типа подвески схоже с подвеской на продольных рычагах, но оси качания рычагов у этой подвески расположены под косым углом. Из-за такого расположения рычагов изменение колесной базы удалось свести практически к нулю, при наклонах кузова угол наклона колес почти не меняется. Главный недостаток это то, что при езде по неровностям ширина колеи меняется и углы развала/схождения тоже, а поэтому ухудшается управляемость машины. Упругими элементами в этом типе подвески выступали торсионы, пружины и пневмобаллоны. Этот вид подвески разделяется на одношарнирный и двухшарнирный. Она ставилась на ЗАЗ-968, Ford Sierra, Opel Senator и др.

Подвеска на продольных и поперечных рычагах

Это одна из видов подвески МакФерсон, она сложная по устройству и поэтому редко где встречается. Чтобы разгрузить брызговик крыла, пружины были расположены вдоль машины горизонтально. Чтобы усилие от амортизатора передать пружине, пришлось сделать дополнительный рычаг, который качается в вертикальной продольной плоскости. Один из концов рычага шарнирно соединен с верхней частью стойки амортизатора, а другой конец дополнительного рычага шарнирно соединен с перегородкой салона и моторного отсека. В центре рычага имеется упор под пружину. Эта подвеска встречается на некоторых моделях Rover. Она не обладает каким-то преимуществами перед другими видами подвесок, т. к. у нее целый ряд недостатков: технологически сложная, много шарнирных соединений и громоздкость.

Подвеска на двойных продольных рычагах

Данный тип подвески обладает еще одним названием “система Порше”. Суть этой подвески в том, что с каждой из сторон машины есть по 2 рычага, которые располагаются продольно, а упругими элементами являются торсионные валы, они находятся друг над другом. Эта подвеска устанавливалась на машины, у которых двигатель находится сзади. Достоинства данной подвески в том, что она компактная; есть возможность вынести салон вперед; ноги водителя и пассажира можно расположить между колесными арками, что уменьшает длину машины. К недостаткам относятся: колесная база изменяется при наезде на неровность, меняется развал колес при крене кузова. Из-за того, что рычаги все время находятся под нагрузками, нужно их усиливать, что вызывает увеличение их веса и размера.

Подвеска на двойных поперечных рычагах

Этот тип подвески устроен следующим образом: с обеих сторон машины 2 рычага установлены поперечно, одна сторона рычагов подвижно прикреплена к кузову (раме), а 2-ая с амортизационной стойкой. В случае с передней подвеской амортизационная стойка поворотная, с шаровыми шарнирами с 2-я степенями свободы, а в задней подвеске с данной конструкцией стойка является не поворотной, с цилиндрическими шарнирами. В данной подвеске упругими элементами могут быть:

  • витые пружины;
  • торсионы;
  • рессоры;
  • гидропневматические элементы;
  • пневматические баллоны.

На большинстве машинах элементы этого типа подвески крепятся к поперечине, а она жестко прикреплена к кузову. Благодаря этому есть возможность снять всю конструкцию как самостоятельный узел, это удобно при ремонте. Производитель имеет возможность выбрать более подходящий вариант расположения рычагов, жестко задавая при этом требуемые параметры. Таким образом удается получить отличную управляемость. Поэтому в основном данный тип подвески используется на спортивных машинах.

Многорычажная подвеска

Как понятно из названия подвеска имеет множество рычагов. В принципе, такая подвеска чем-то похожа по строению на подвеску с поперечными рычагами. Чаще всего ее используют в задней подвески машин класса D и выше. У каждого рычага подвески есть своя функция, каждый из них отвечает за какой-то параметр поведения колеса. Благодаря большому количеству рычагов удалось добиться весьма хорошей управляемости автомобиля, а так же достигается эффект подруливания задних колес, что позволяет сделать радиус разворота небольшим.

Подвеска типа МакФерсон

Этот тип подвески самый популярный тип передней подвески у всех современных авто класса A-C. В ее конструкцию входят такие элементы как: амортизационная стойка, пружина, подрамник, поперечный рычаг, поворотный кулак и стабилизатор поперечной устойчивости. Подвеска является весьма популярной из-за того, что она простая в устройстве, надежная, дешевая, имеет малый вес и компактность. Из минусов можно выделить: плохая кинематика (из-за изменяющегося развала колес при больших ходах подвески); малая долговечность в сравнении с другими типами подвески и плохая компенсация “клевка” передней части машины при торможении.

Avtochanel

Все для вашей иномарки 54 RUS - Типы подвесок

14.07.2011

PDF | Печать | E-mail

ТИПЫ ПОДВЕСОК

В мире автомобилей уже давно сформировались некие представления относительно области применения того или иного типа подвески: двухрычажная – для спортивных моделей, зависимая – для внедорожников, полузависимая – для компактных авто, и т.д. Но чем обусловлены эти представления, да и верны ли они вообще? Попробуем разобраться.

В подвеске автомобиля можно выделить три группы элементов: направляющие - рычаги, упругие - пружины и стабилизаторы, и демпфирующие - амортизаторы.

Две последних, то есть стабилизаторы, пружины и амортизаторы, являются краеугольным камнем в большинстве споров о ходовых качествах автомобилей. И это во многом справедливо, ведь перечисленные детали определяют столь ощутимые и важные параметры как плавность хода, валкость и характер управляемости. Конструкция же подвески - геометрия рычагов - зачастую остается в тени, хотя по своей значимости и влиянию на поведение автомобиля ничуть не уступает остальным факторам.

Итак, что же определяет конструкция подвески? Прежде всего, она задает траекторию движения колеса в ходе сжатия и отбоя. В идеальном случае эта траектория должна быть такой, чтобы колесо всегда оставалось перпендикулярным дороге, дабы площадь контакта шины с покрытием была максимальна. Однако, как мы увидим дальше, добиться этого удается редко – как правило, в процессе сжатия подвески у колес меняется развал, а в повороте они наклоняются в сторону вместе с кренящимся кузовом. И чем значительней их отклонение от вертикали, тем меньше пятно контакта шин. Таким образом, устойчивость автомобиля, уровень его сцепления с дорогой – параметры, всецело определяемые конструкцией подвески.

Схожим образом геометрия рычагов влияет и на управляемость, только здесь сказывается уже нестабильность схождения колес. Последствия представить нетрудно – на неровностях автомобиль начинает рыскать, а в повороте проявляется склонность к избыточной или недостаточной поворачиваемости. Впрочем, это явление можно использовать и во благо, компенсируя, например, склонность к сносу у переднеприводных моделей.

Два главных параметра подвески - развал и схождение. Развал - это наклон плоскости колеса к перпендикуляру, восстановленному к плоскости дороги. Если верхняя часть колеса наклонена наружу автомобиля, то угол развала считается положительным, если внутрь – отрицательным. Схождение - угол между направлением движения и плоскостью вращения колеса. Измеряться может как в градусах, так и в миллиметрах. В последнем случае под схождением понимают разность расстояний между передними кромками дисков и задними.

Непостоянной, как правило, оказывается и колея автомобиля – даже небольшой ход подвески может приводить к её изменению на пару сантиметров. Все это, разумеется, ведет к увеличению сопротивления движения, а, в конечном счете, и к росту расхода топлива и ускоренному износу шин. Но куда опаснее тот факт, что при этом снижается устойчивость прямолинейного движения, ведь сцепные свойства шин «расходуются» не на удержание автомоблия, а на сопротивление расходящимся в стороны колесам.

Сказывается конструкция подвески и на плавности хода. Во-первых, величиной неподрессоренных масс, куда входит и масса всех рычагов (хотя и не полностью, так как они одним концом крепятся к кузову), а, во-вторых, своим внутренним трением. Дело в том, что многие современные подвески, в особенности многорычажные, обладают способностью двигаться только за счет деформации резинометаллических шарниров, сайлент-блоков, используемых для крепления рычагов. Замени их на жесткие подшипники – и подвеска окаменеет, потеряет способность двигаться, ведь каждый из рычагов вокруг своей точки крепления описывает окружность, а эти окружности пересекаются максимум в двух точках. Применяя же резинометаллические шарниры (причем с варьирующейся жесткостью по разным направлениям), удается достичь более сложной кинематики рычагов и обеспечить-таки ход подвески, правда, одновременно увеличив и трение. А чем оно выше, тем хуже фильтрация неровностей.

Но куда удивительнее влияние подвески на уровень кренов автомобиля. Заметьте, речь идет не о пружинах и амортизаторах, а именно о схеме расположения рычагов! Оказывается, их конструкция задает центр поперечного крена – упрощенно говоря, точку, вокруг которой кренится кузов. Обычно она находится ниже центра тяжести – точки приложения силы инерции, а потому в повороте автомобиль наклоняется наружу. Однако, меняя расположение и наклон рычагов, центр крена можно повысить, уменьшив или даже полностью устранив наклон кузова. Если же эта точка окажется выше центра тяжести, то крен снова появится, но уже в обратную сторону - внутрь поворота, как у мотоцикла! Но это в теории, а на практике попытки повысить центр крена сопровождаются рядом проблем вроде слишком сильного изменения колеи, а потому речь идет лишь о некотором уменьшении кренов, но и оно того, безусловно, стоит.

Таким образом, проектирование подвески – задача очень ответственная и трудная, а её решение – это всегда поиск компромисса. А к каким решениям приводит этот поиск, мы сейчас и посмотрим. Ниже приведены описания наиболее распространенных современных подвесок.

Тонкие продольные рычаги и легкая поперечина – типичная конструкция зависимой задней подвески переднеприводного автомобиля. Вторая поперечина (фиолетового цвета) – стабилизатор поперечной устойчивости. Поперечная тяга Панара, удерживающая мост от бокового смещения, на рисунке не изображена.

Самая древняя, зависимая подвеска используется и до сих пор, а её отличительной чертой неизменно остается жесткая связь осей колес посредством картера моста или простой балки. Первоначально в качестве упругих и направляющих элементов использовались рессоры, но в современном исполнении связующая колеса поперечина удерживается двумя продольными рычагами (по одному с каждой стороны кузова) и поперечной тягой Панара, воспринимающей боковые силы. Применяется на задней оси многих внедорожников и недорогих переднеприводных автомобилей.

Принято считать, что кроме простоты и низкой стоимости, преимуществ у зависимой подвески нет, однако это далеко не так. К её плюсам можно отнести небольшой вес, если речь идет о ведомой оси, высокий центр поперечного крена и главное – постоянство колеи и развала. На ровной дороге, вне зависимости от раскачки и крена, угол наклона колес к поверхности не изменяется, а значит, в любых режимах автомобиль обладает наилучшим сцеплением с дорогой. Больше ни одна подвеска не обладает таким свойством!

К сожалению, ситуация резко портится на плохом покрытии – попадание одного колеса в яму ведет к изменению развала другого, что еще больше снижает сцепные свойства. На прямой это не так опасно, но в повороте чревато неожиданным заносом.

Кроме того, имеются большие проблемы с управляемостью. Разнонаправленный ход колес сопровождается поворотом балки моста (вследствие скрещивания продольных рычагов), что провоцирует недостаточную поворачиваемость и нестабильность на прямой. А тут еще и тяга Панара немного дергает ось вправо-влево, дополнительно ухудшая ситуацию.

В принципе, это поправимо. Чтобы поперечина не разворачивалась, вместо одного продольного рычага с каждой стороны можно использовать два, расположенных по схеме механизма Уатта. А избавиться от осевых смещений поможет, например, замена тяги Панара на продольный рычаг, удерживающий балку по центру. Но есть ли в этом смысл? Практика показывает, что нет – конструкция усложняется, ей требуется больше места по высоте. А ведь основная область применения зависимой подвески – недорогие автомобили.

Предельная компактность такой подвески в некоторых случаях искупает недостатки её кинематики, но на легковых автомобилях она уже не используется.

Среди независимых подвесок – то есть тех, в которых колеса не имеют жесткой связи друг с другом – подвеска этого типа самая простая. Каждое колесо здесь удерживается одним продольным рычагом, воспринимающим, соответственно, продольные и боковые усилия. Рычаг при этом должен обладать большой прочностью и иметь широкую опорную базу – обычно он крепится к кузову на двух шарнирах.

В процессе работы такой подвески колеса перемещаются сторого в продольной плоскости автомобиля, а их схождение и колея остаются неизменными. С одной стороны, это плюс – на прямой автомобиль стабилен и экономичен, но с другой – в повороте колеса четко наклоняются вместе кузовом, существенно уменьшая возможности шин в передаче боковых сил. И крены получаются немаленькие – центр поперечного крена располагается очень низко, на уровне дороги. Конечно, ситуацию можно поправить, установив мощный стабилизатор, но на разбитом покрытии это чревато резкой потерей устойчивости.

Казалось бы, этого достаточно, чтобы навсегда поставить крест на такой конструкции, но при всем при этом она очень проста и компактна – в самый раз для коммерческих грузопассажирских моделей вроде Volkswagen Multivan. И ничего, что перед поворотом нужно сбрасывать скорость, зато автомобиль стабилен на прямой, адекватно управляется и весьма экономичен.

Широко разнесенные точки крепления к кузову – один из плюсов полузависимой подвески.

Данный тип подвески представляет собой нечто среднее между двумя предыдущими вариантами – подвеской на продольных рычагах и зависимой. В ней так же есть продольные рычаги и поперечина между ними, но расположена она не на оси колес, как в зависимой подвеске, а смещена вперед, ближе к опорам рычагов. При этом сама поперечина, помимо восприятия боковых сил, выполняет еще и функции стабилизатора, скручиваясь при разнонаправленном ходе колес. Для этого она имеет специальное сечение (обычно U-образное), делающее её жесткой на изгиб и податливой на кручение.

С точки зрения кинематики полузависимая подвеска взяла лучшее от своих прародителей. На прямой, в случае равностороннего хода, колеса не получают изменения развала, двигаясь четко в плоскости кузова, а в повороте, при разноименном ходе, их развал меняется как относительно дороги, так и кузова – поперечина скручивает продольные рычаги, частично препятствуя наклону колес вместе с кузовом. Степень этого «препятствования» определяется положением поперечины – чем сильнее она смещена назад, тем меньше колеса отклоняются от вертикали. Но перебарщивать не стоит – ведь в предельном случае это получится уже зависимая подвеска с её проблемами управляемости и устойчивости на плохой дороге. Кроме того, возрастает нагрузка на продольные рычаги, которые при огромной жесткости на изгиб должны допускать еще и значительное скручивание.

Таким образом, с полузависимой подвеской внешнее к повороту колесо наклоняется сильнее, чем того хотелось бы – последующие типы подвесок способны удерживать колесо ближе к вертикали, обеспечивая лучшее сцепление с дорогой. Однако они и сложнее. А простота полузависимой подвески вкупе с отличной стабильностью на прямой и неплохой устойчивостью в поворотах обеспечили ей огромную популярность – большинство небольших автомобилей оснащаются именно такой задней подвеской.

К минусам же можно отнести лишь повышенные требования к месту под днищем и недостаточное противодействие поперечному наклону кузова – центр крена оказывается ниже, чем у зависимой подвески, хотя и выше, чем у схемы с продольными рычагами.

Пример двухрычажной передней подвески – для меньшей нагрузки на кузов рычаги находятся на большом удалении друг от друга, усложняя однако компоновку моторного отсека. Особенно трудно найти место для верхнего рычага.

Появившись в тридцатых годах, подвеска на двойных рычагах до сих пор остается неизменным компонентом спортивных автомобилей. Как следует из названия, колесо в ней удерживается на двух поперечных рычагах, крепящихся к подрамнику или непосредственно к кузову. Преимущества такой конструкции – очень широкие возможности для настройки. Например, варьируя угол наклона рычагов, можно задавать высоту поперечного крена, а, выбирая их длину – управлять изменением колеи и развала.

Как правило, верхний рычаг делают короче нижнего, что позволяет при минимальном расширении колеи придавать колесам отрицательный развал в ходе сжатия - проще говоря, сделать так, чтобы, сжимаясь, подвеска «заваливала» верх колеса внутрь. Теперь в повороте нагруженное внешнее колесо оказывается уже гораздо ближе к вертикали, поскольку отрицательный развал частично компенсирует наклон колеса вместе с кузовом. Конечно, в этом тоже есть негативная сторона – меняющийся развал ухудшает условия работы покрышек в момент торможения, когда подвеска так же сжимается. А потому конструкторам приходится поразмышлять и над продольным наклоном рычагов – при их определенном положении подвеска может активно препятствовать клевку на торможении.

Большим преимуществом подвески так же является возможность получения высокого центра крена. В данном случае его можно расположить на любой высоте, но с некоторого момента этот подъем вызывает непостоянство колеи на ходе сжатия.

Из-за относительно большой высоты двухрычажная подвеска чаще всего применяется на передней оси. Впрочем, её можно сделать и компактнее, но для этого рычаги уже нужно крепить к подрамнику, так как при их сближении возрастает усилие на опоры. Поэтому на задней оси, где нежелательно отнимать место у багажника, двухрычажная подвеска собирается именно на подрамнике.

Типичная конструкция передней подвески Макферсон с единственным Г-образным рычагом. Для улучшения кинематики его стараются сделать как можно длиннее, но места под двигателем немного.

Безо всякого преувеличения можно сказать, что Макферсон – наиболее популярный тип подвески в настоящий момент. Объясняется это простотой конструкции, легкостью и небольшой шириной, что делает её незаменимой в условиях тесноты современных моторных отсеков. Однако на задней оси, где требования к компактности уже не так актуальны, её встретишь нечасто. Почему?

Из-за проблем с кинематикой. В отличие от двухрычажной схемы в подвеске Макферсон остался только нижний поперечный рычаг, а вместо верхнего функции направляющего элемента исполняет амортизаторная стойка, упирающаяся в брызговик. Лишившись верхнего рычага, подвеска потеряла и способность к изменению развала при относительно стабильной колее, а возможности настройки резко сократились. Фактически конструкторам приходится выбирать: либо наклонить рычаг наружу и получить благоприятное изменение развала (то есть устойчивость в поворотах) ценой непостоянства колеи, либо расположить его ближе к горизонтали, и, наоборот, стабилизировать колею (то есть улучшить устойчивость на прямой), снизив сцепление в поворотах. Как правило, выбирают первый путь, в которого пользу говорит и возможность получения высокого центра крена. Кстати, его положение определяется все тем же наклоном рычага, а потому здесь кроется и еще одна неприятность – заметное увеличение кренов по мере загрузки автомобиля, когда подвеска проседает, и рычаг меняет наклон. Конечно, это характерно и для других типов подвески, но в гораздо в меньшей степени, а потому на задней оси, которая обычно и воспринимает дополнительный вес, Макферсон применяется редко.

К недостаткам можно отнести и повышенное трение в амортизаторной стойке, что ухудшает фильтрацию неровностей и дорожных шумов, а так же увеличивает нагрузку на брызговик. Именно поэтому подвеску Макферсон почти не встретишь на внедорожниках (исключение Range Rover), хотя она и обеспечивает большой ход колеса.

А вот на некоторые спортивные автомобили эта подвеска устанавливается, в частности на Porsche 911 и Cayman – жесткие амортизаторы и пружины ограничивают ход колес, и недостатки подвески почти не проявляются.

Подвеска BMW третьей серии 70-ых годов. Впоследствии она устанавливалась так же на пятую и седьмую серию и дожила до 1994 года с лишь с небольшими переделками, направленными на компенсацию тормозных и тяговых усилий.

Подвеска этого типа сейчас стала редкостью – её вытеснила многорычажная конструкция - однако до середины 90-ых годов именно она применялась на задней оси большинства дорогих мощных заднеприводных автомобилей.

На вид она очень проста: с каждой стороны всего по одному косому рычагу, ось вращения которого наклонена как в продольном, так и в поперечном направлении. Выбирая углы этих наклонов, а так же длины рычагов, можно получать различные кинематические свойства подвески – за эту гибкость настроек её и полюбили разработчики. Кстати, в этом она похожа на двухрычажную подвеску, хотя возможности последней все-таки больше. В частности, подвеска на косых рычагах не обеспечивает относительного постоянства колеи – чем большее изменение развала требуется для прохождения поворотов, тем сильнее расширяется колея в ходе сжатия. Но все же её отклонение оказывается меньше, чем в подвеске Макферсон, а, кроме того, кренится автомобиль на косых рычагах меньше – центр крена можно расположить высоко, а его положение в меньшей степени зависит от загрузки машины.

Помимо этого подвеска обладает очень полезными для задней оси свойствами. Во-первых, она препятствует крену автомобиля на торможении, прижимая в этот момент кузов к земле. А, во-вторых, с её помощью можно влиять на характер управляемости, изменяя недостаточную поворачиваемость на избыточную и наоборот. Для этого инженеры подбирают угол поперечного наклона рычага, от которого зависит схождение колес в ходе сжатия – положительное схождение вызывает недостаточную поворачиваемость, а отрицательное – избыточную. Конечно, это тоже паллиативное решение, ведь переменное схождение на прямой волнистой дороге означает лишь нерациональное использование сцепных свойств шин. И, тем не менее, в разумных пределах этот механизм оправдывает себя лучшим балансом автомобиля в повороте. Радикальный же способ – управляемое электроникой схождение задних колес (как в новой «семерке» BMW) - обходится слишком дорого.

Пример несложной многорычажной подвески – два продольных рычага задают оптимальную кривую изменения колеи и развала, а податливый на кручение продольный рычаг обеспечивает подруливающий эффект.

В отличие от остальных многорычажная подвеска – понятие довольно расплывчатое. Даже в самом названии «многорычажная» отсутствует какое-либо четкое указание на конструкцию. И, тем не менее, идея здесь всегда одна – объединить достоинства двухрычажной подвески с преимуществами подвески на косых рычагах, то есть при оптимальной кинематике добиться еще и подруливающего эффекта. Соответственно, многорычажную подвеску можно представить как двухрычажную, в которую добавлены продольные или (реже) косые рычаги, «утягивающие» колесо в сторону в ходе сжатия для изменения схождения. Чтобы все это правильно двигалось, инженерам важно рассчитать податливость рычагов и жесткость шарниров, а для минимизации размеров конструкции – смонтировать подвеску на подрамнике.

Применяется многорычажная подвеска на задней оси передне- и заднеприводных автомобилей. При этом в первом случае она настраивается на нейтрализацию недостаточной поворачиваемости, а во втором – на борьбу с избыточной.

Есть ли у подвески недостатки? Если не говорить об очевидной сложности и дороговизне, то остается два минуса: худшая фильтрация неровностей из-за внутреннего трения (о котором говорилось в начале статьи) и повышенные неподрессоренные массы. Впрочем, с последним активно борются, применяя легкие сплавы и оптимизируя конструкцию – обычно в подвеске есть только один массивный рычаг, воспринимающий большинство нагрузок, а остальные лишь играют роль направляющих, а потому и делаются очень тонкими и легкими.

Как водится, в заключении принято подводить итоги и расставлять всё по местам. Но, как мы уже убедились, в случае с подвеской это не так просто. Все конструкции имеют свои особенности, определяющие их уникальные плюсы и минусы. А потому можно лишь говорить об универсальности, балансе характеристик, и в этом случае однозначными лидерами оказываются двухрычажные и многорычажные подвески. Немного им уступают конструкции на косых рычагах и Макферсон – их кинематика менее совершенна (особенно у Макферсона), но они просты и не требовательны к месту. Далее можно расположить полузависимую подвеску, которая при всей своей простоте и дешевизне все же обеспечивает приемлемую кинематику. Ну, а замыкают список подвески на продольных рычагах и зависимые – уж слишком специфичны должны быть условия, оправдывающие их применение.

ДЕТАЛИ

Центр продольного крена.

Наряду с центром поперечного крена, конструкция подвески задает и центр продольного крена – точку, вокруг которой наклоняется кузов в момент торможения или разгона. И при определенном положении этой точки подвеска может препятствовать нарастанию кренов, отжимая или прижимая кузов в нужных местах. Однако такими возможностями обладают не все подвески. Наиболее эффективны в этом плане – подвеска на косых рычагах, на двойных рычагах и многорычажная. Они позволяют располагать центры крена именно там, где нужно. Возможности Макферсона скромнее – диапазон регулировок уже. А вот подвеска на продольных рычагах в настройках не нуждается – центр продольного крена и так распложен в оптимальном месте. Зависимая же и полузависимая подвеска с креном бороться не позволяют – центр крена у них находится в бесконечности.

Тяга Панара.

Тяга Панара – наиболее частый способ крепления балки или картера редуктора в зависимой подвеске. Поскольку вокруг точки крепления к кузову тяга описывает дугу, кузов получает небольшое смещение в сторону в процессе хода подвески. Чтобы минимизировать этот эффект, тягу делают предельно длинной и располагают близко к горизонтали. Однако на этом недостатки не исчерпываются. В поворотах автомобиль с тягой Панара еще и неодинаково кренится в разные стороны - в одном из случаев тяга отжимает кузов вверх, а в другом тянет вниз. К плюсам же можно отнести простоту и возможность получения относительно высокого центра поперечного крена, правда, ценой большего бокового смещения моста.

Механизм Уатта

Альтернатива тяге Панара – механизм Уатта, избавляющий задний мост от боковых смещений. Однако и у него есть свои недостатки – это большая сложность и повышенные крены кузова. При этом последнее проявляется как по причине понижения центра поперечного крена, так и за счет составляющих боковых сил, отжимающих кузов вверх. Таким образом, применяется механизм Уатта довольно редко.

Перед разработчиками полузависимой подвески стоит трудный вопрос: как при большой жесткости на изгиб и сжатие обеспечить податливость рычагов на кручение? В поисках ответа некоторые прибегают к дополнительным поперечным тягам для восприятия боковых нагрузок. Например, в подвеске нового Opel Astra для этого использован механизм Уатта - так упрощаются требования к профилю рычагов, и легче обеспечивается нужная кинематика подвески.

Стремясь уменьшить высоту двухрычажной подвески, некоторые разработчики находили оригинальные решения. Например, на автомобилях Jaguar в задней подвеске долгое время вместо верхних рычагов использовались полуоси! Правда, из-за этого приходилось применять в полуосях карданные передачи, что ограничивало ход подвески (при увеличении углов между валами, соединенными карданной передачей, возникает несинхронность их вращения).

В дорогих седанах BMW и Mercedes применяются немного модифицированные подвески Макферсон. В частности, у них не поперечный один рычаг, а два, причем точки их крепления к поворотному кулаку разнесены. Соответственно, при повороте колеса происходит и изменение плеча обкатки, что позволяет получить прогрессивный рост стабилизирующего усилия на руле, не утяжеляя «баранку» в нулевом положении. Кроме того, улучшаются и возможности подвески по противодействию продольному крену.

Пример задней подвески типа Макферсон. В отличие от передней оси места здесь уже больше, и разработчики не упускают возможность сделать рычаги подлиннее, дабы улучшить кинематику подвески. А чтобы жесткость крепления колеса не уменьшалась, устанавливают дополнительные продольные рычаги. 

Нет кренов – нет проблем?

Жёсткость подвески часто пытаются ассоциировать со спортивностью. Но, как правило, за этим стоит лишь желание спрятать недостатки кинематики подвески, ведь чем жёстче упругие элементы, тем короче при прочих равных её ход, и тем меньше нежелательное отклонение колес от оптимального положения. Иными словами, ужесточив даже самую неудачную подвеску, можно добиться отличного сцепления с дорогой. Правда, только до тех пор, пока под колёсами идеально ровный асфальт - первая же колдобина может полностью дестабилизировать автомобиль и сорвать его с траектории – сильный удар подбросит кузов и разгрузит колёса, резко понизив сцепление с дорогой. Таким образом, жёсткость и спортивность – понятия отнюдь не родственные.

Автор: Карелов Олег 

Смотрите также

 

"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453

Новости