Автомобильная Подвеска и ее Устройство|АвтоЦентр

menu
person

Автомобильная Подвеска и ее Устройство

Автомобильная подвеска — это устройство, которое обеспечивает упругое сцепление колес автомобиля с несущей системой кузова, а также регулирует положение кузова во время движения и уменьшает нагрузки на колеса. Более подробно о устройстве и элементах подвесок читайте в статье.

    1.  

Основные функции и характеристики подвески автомобиля

У всех подвесок существуют свои особенности и рабочие качества, которые влияют на управляемость, комфорт и безопасность пассажиров. Однако, вне зависимости от своего типа должна выполнять следующие:

  • Поглощение ударов и толчков со стороны дороги для снижения нагрузок на кузов и повышения комфорта движения.
  • Стабилизация автомобиля во время движения за счет обеспечения постоянного контакта шины колеса с дорожным покрытием и ограничения чрезмерных кренов кузова.
  • Сохранение заданной геометрии перемещения и положения колес для сохранения точности рулевого управления во время движения и торможения.

Жесткая подвеска автомобиля подходит для динамичной (быстрой) езды, т.е от подвески требуется мгновенная и точная реакция на действия водителя. Она обеспечивает маленький дорожный просвет, максимальную устойчивость, сопротивляемость крену и раскачиванию кузова. Применяется она в основном на спортивных автомобилях.

Устройство подвески

Независимо от типа подвески, в состав любой из них входит набор самых основных деталей и компонентов, без которых представить работоспособное устройство не представляется возможным. В основную группу входят следующие типы:

  • буфера упругости – служат анализаторами, которые обрабатывают неровности и полученную информацию передают на кузов машины. В состав подобных элементов входят элементы упругости вроде пружины, рессоры и торсионы, которые сглаживают возникающие колебания;
  • распределяющие элементы – крепятся к подвеске и одновременно к кузову, что позволяет максимально передавать силу. Представлены в виде рычагов разных типов: поперечной тяги, сдвоенные и т.п;
  • амортизатор – активно применяет метод гидравлического сопротивления, это устройство позволяет противостоять элементам упругости. Наиболее распространены амортизаторы трех видов: однотрубный, двухтрубный и комбинированный. Кроме того, классификация устройства делится на масляной, газомасляной и пневматического типа действия;
  • штанга – обеспечивает стабилизацию поперечной устойчивости. Входит в сложный комплекс из опор и рычажных механизмов, крепящиеся к кузову, и распределяет нагрузку при выполнении маневров вроде поворотов;
  • крепеж – представлен чаще всего в виде болтовых соединений и втулок. Наиболее распространенными элементами крепления являются шаровые опоры, а также сайлентблоки.

Как работает подвеска автомобиля

Подвеска любого автомобиля состоит из направляющего, упругого, гасящего устройств и элементов крепления подвески (рис. 4.21). В конструкции подвесок большинства автомобилей применяют стабилизаторы поперечной устойчивости.

С помощью направляющего устройства подвески колесо автомобиля соединяется с кузовом или рамой автомобиля. Через элементы направляющего устройства на кузов автомобиля передаются все силы, возникающие в контакте колеса с дорогой. Кроме того, направляющее устройство определяет характер перемещения колес относительно кузова автомобиля.

При наезде колеса на неровность дороги оно приподнимается, и это перемещение воспринимается упругим устройством подвески, которое деформируется (рис. 4.22) и тем самым накапливает полученную энергию. Затем накопленная энергия передается кузову автомобиля, который, в свою очередь, приподнимается на некоторую высоту, а затем начинает опускаться.

За счет упругих свойств подвески исключается повторение кузовом автомобиля дорожных неровностей и существенно улучшается плавность хода автомобиля. Потеря энергии при работе упругого элемента незначительна, и поэтому возникающие колебания кузова могут продолжаться довольно долго, что неблагоприятно сказывается на комфортабельности движения. Для уменьшения амплитуды колебаний применяют гасящие устройства — амортизаторы, которые эффективно рассеивают энергию и приводят к быстрому затуханию колебаний. На самочувствие человека влияет не только амплитуда колебаний кузова, но и их частота. Поэтому при конструировании подвески с помощью подбора упругих и гасящих устройств разработчики стремятся обеспечить необходимые характеристики.

Рис. 4.21. Устройство подвески автомобиля

Рис. 4.22. Деформация подвески автомобиля

Виды и типы подвесок

Подвеска McPherson

Подвеска McPherson

Этот вид автомобильной подвески является разработкой известного конструктора Э. Макферсона, которая впервые была применена более 50 лет тому назад. По своей конструкции подвеска делится на один рычаг, стабилизатор устойчивости и качающейся свечи. Подобный тип является далеко не совершенным, однако при всём этом он очень доступен и популярен у многих производителей.

Двух-рычажная подвеска

Двух-рычажная подвеска

Этот вид автомобильной подвески является разработкой известного конструктора Э. Макферсона, которая впервые была применена более 50 лет тому назад. По своей конструкции подвеска делится на один рычаг, стабилизатор устойчивости и качающейся свечи. Подобный тип является далеко не совершенным, однако при всём этом он очень доступен и популярен у многих производителей.

Много-рычажная подвеска

В отличии от предыдущего типа, эта разработка имеет более продвинутую конструкцию, а потому и ряд значительных преимуществ, которые обеспечивают более плавный и ровный ход, а также улучшенную маневренность машины. Всё чаще подобный тип подвески можно встретить на средне и дорогостоящих автомобилях премиум-класса.

Торсионно-рычажная подвеска

Подвеска с торсионной балкой (рис. 4.46) весьма похожа на подвеску на продольных рычагах, с тем отличием, что рычаги не соединяются шарнирно с балкой, а составляют с ней единое целое. Балка крепится к кузову не жестко, а шарнирно (обычно через эластичные втулки). Балка представляет собой полую конструкцию, жесткую на изгиб, но податливую на кручение, что позволяет колесам двигаться вверх и вниз, независимо друг от друга. При этом жесткость балки в поперечном направлении должна быть достаточной, чтобы расстояние между колесами было постоянным. В качестве основного упругого элемента в таких подвесках чаще всего используются пружины.

Рис. 4.46. Задняя подвеска автомобиля Audi A2 с торсионной балкой

Схожая по конструкции автомобильная подвеска, с прошлыми экземплярами. Однако в этом типе подвесок вместо стандартных для рычажных пружин используются детали торсионы. При простой схеме, такое решение расширяет эффективность использования, а сами компоненты подвески легки к обслуживанию и их можно настраивать по своему усмотрению.

Подвеска с торсионной балкой, появившаяся в 1970-е гг., сейчас широко применяется в качестве задней подвески на большинстве переднеприводных автомобилей малого и среднего классов.

Подвеска с торсионной балкой занимает промежуточное положение между зависимыми и независимыми подвесками. К преимуществам такой подвески следует отнести невысокую стоимость и удобство монтажа в процессе производства.

Подвеска типа «Де Дион»

Придуманная французским инженером А. Де Дионом, эта подвеска способствует меньшей нагрузки на задний мост автомобиля. Отличимой чертой такой подвески является крепление картера главной передачи не к балке моста, а уже к самой части кузова. Подобное решение можно встретить на полноприводных внедорожниках. Использование на легковых машинах может вызывать проблемы в виде «проседания» при торможении и разгоне.

Задняя зависимая подвеска

Всеми знакомый вид подвески легковых автомобилей, который любили применять и интегрировать изобретатели в СССР. Тип креплений балки у такого типа подвесок осуществляется с помощью пружин и продольных рычагов. Однако, при хорошей управляемости и стабильности при езде, существенный вес задней балки приносит неудобства автолюбителям в виде перегруза картера и редуктора.

Полузависимая задняя подвеска

В отличие от зависимого типа подвески, рассмотренного ранее, здесь применяется поперечина, которая соединяется двумя продольными рычагами.

Подвеска с качающимися полуосями

Как следует из названия в подобном типе подвески основой приспособления являются полуоси. К одному из концов применяются шарниры, а сами оси сочленены с шинами. При движении колеса, последнее всегда будет находиться под углом в 90° к полуоси.

Подвеска на продольных рычагах

Разделяется на ещё две под категории: торсионные и пружинные, в которых в зависимости от названия элементами упругости являются пружины или торсионы. Среди основных отличий называют расположение колеса при непосредственной близости к кузову машины. Применяется эта подвеска автомобиля на небольших малолитражках, прицепах и т.п.

Независимая подвеска на продольных рычагах получается простым присоединением колеса к рычагу, расположенному вдоль продольной оси автомобиля и шарнирно закрепленному к кузову или подрамнику другим концом.

В качестве подрамника часто используется поперечная балка, прикрепленная к кузову. Балку можно выполнить в виде трубы, в которой проходит торсион, являющийся упругим элементом подвески. Подвеска получается простой и компактной и, кроме того, эффективно воспринимает боковые усилия. Она часто применяется в качестве задней подвески небольших автомобилей (рис. 4.45). При размещении подвески под полом сохраняется внутреннее пространство багажника.

При работе подвески с продольными рычагами колеса перемещаются параллельно друг другу и практически не происходит изменения угла развала. При прохождении поворотов, колеса наклоняются под углом, равным крену кузова. Такой наклон приводит к некоторому уменьшению силы сцепления колес с дорогой.

Рис. 4.45. Автомобиль Peugeot 206 с независимой торсионной задней подвеской на продольных рычагах

С продольными и поперечными рычагами

Исходя из названия, основной конструктивной единицей здесь выступает продольный рычаг, который разгружает опорные усилия на кузов. Сам по себе такой тип слишком тяжелый, что делает его крайне непопулярной моделью на рынке. А вот у поперечных рычагов все обстоит немного лучше: этот тип более гибок при подстройке, а использование опорных рычагов уменьшает нагрузку на крепление подвески.

Вид подвески с косыми рычагами

Этот вид автомобильной подвески по конструкции очень схож с продольными рычагами, с тем отличием, что оси качания рычагов здесь расположены под острым углом. Устанавливают такие типы на заднюю ось чаще всего немецкие производители. В сравнении с продольным типом, крен при повороте у косого типа сравнительно меньше.

С двойными продольными и поперечными рычагами

В отличие от конструкций с одним рычагом, у этой на каждую ось таких приспособлений приходится по две. Размещены в зависимости от типа в поперек или продольным образом, а вот при соединении подобных рычагов используются как пружины и торсионы, которые встречались нам ранее, так и рессоры. Такие конструкции по себе компактны, однако несбалансированные при езде на плохой поверхности.

Гидропневматическая и пневматическая подвеска

Подобная подвеска автомобиля использует пневматические или гидропневматические приспособления (упругие детали). Сами по себе они не являются конечным вариантом, а лишь предлагают современные решения по увеличению комфорта при езде. Оба варианта имеют сложную конструкцию, и предоставляют владельцам плавный ход, высокую управляемость, и продвинутое гашение возникающих колебаний. Сочетаться такие подвески могут как с подвеской типа МакФерсон, так и с много-рычажной автомобильной подвеской.

Электромагнитная подвеска

Электромагнитная подвеска является сложной конструкцией, основу которой представляет электромагнитный привод. Эта технология выполняет сразу две функциональные особенности: амортизатора и упругого элемента. Руководит «оркестром» микроконтроллер с датчиком. Устройство крайне безопасно, а переключение механизмом осуществляется с помощью электромагнитов. Естественно, подобный тип подвески не идет в одном ряду с аналогами по причине своей высокой технологичности и себестоимости.

Адаптивная подвеска (полу-активная подвеска)

Подстраиваясь под дорожную поверхность и характер вождения, система определяет степень демпфирования и настраивается под определенный режим работы. Производится настройка с помощью электромагнитов, или жидкости на реологической основе (гораздо реже).

Варианты конструктивного исполнения- зависимых подвесок ведущих мостов

В качестве наиболее простых конструктивных схем зависимых подвесок ведущих мостов могут быть рассмотрены показанные на рис. 6.1 варианты с рессорными или пружинными упругими элементами.

Рисунок 6.1 — Варианты конструктивного исполнения- зависимых подвесок ведущих мостов:

1 — рессора; 2 — амортизатор; 3 — балка моста; 4 — редуктор главной передачи; 5 — стабилизатор поперечной устойчивости;

6 — пружина; 7 — амортизатор; 8 — верхний направляющий рычаг;

9 — нижний направляющий рычаг; 10 — редуктор главной передачи;

11 — поперечный направляющий рычаг

Как видно из рис. 6.1, рессорная подвеска не требует наличия направляющих рычагов. Однако рессора 1 обладает недостаточно хорошим свойством гашения вертикальных колебаний подрессоренной массы, и для лучшего демпфирования таких колебаний используются амортизаторы 2. Пружинная подвеска, показанная на нижнем рисунке, требует наличия продольных направляющих рычагов 8 и 9, а также поперечного направляющего рычага 11. Кроме того, для локализации крена кузова при криволинейном движении автомобиля применяется стабилизатор поперечной устойчивости 5, работающий как торсион, то есть стержень, воспринимающий напряжения кручения.

Независимая подвеска с двумя поперечными рычагами разной длины.

В качестве достаточно простой конструктивной схемы может также рассматриваться независимая подвеска с двумя поперечными рычагами разной длины. Верхний рычаг при этом короче нижнего.

Рисунок 6.2 — Независимая подвеска с двумя поперечными рычагами разной длины:

1 — ступица колеса; 2 — стойка цапфы; 3 — верхний рычаг;

4 — полуось; 5 — амортизатор; 6 — пружина;

7 — стабилизатор поперечной устойчивости; 8 — нижний рычаг

При деформации пружины 6 подвески (рис. 6.2) происходит небольшое изменение наклона колеса, однако вследствие разной длины рычагов 3 и 8 точка центра отпечатка шины остаётся постоянной.

Передняя подвеска Мак-Ферсона (McPherson) легкового автомобиля.

В современных условиях достаточно большое распространение на легковых автомобилях получила подвеска Мак-Ферсона типа «качающаяся свеча» (рис. 6.3).

При вертикальном перемещении колеса и деформации пружины происходит изменение угла наклона пружинно-амортизаторной стойки 3 в поперечной плоскости. При этом точка крепления верхнего конца стойки 3 остаётся неизменной. Система крепления верхнего рычага 2 к кузову автомобиля позволяет регулировать углы поперечного и продольного наклона оси поворота управляемых колёс, а также углы их развала. Угол схода колёс регулируется путём изменения длины поперечной рулевой тяги 5, совмещённой с гидроусилителем рулевого управления.

Расположение пружинно-амортизаторной стойки 3 предусматривает восприятие ею только осевых знакопеременных усилий, возникающих при деформациях подвески. В целях повышения плавности хода автомобиля пружина такой стойки может иметь переменный шаг, либо в некоторых случаях могут применяться две пружины с разной жёсткостью.

Рисунок 6.3 — Передняя подвеска Мак-Ферсона (McPherson) легкового автомобиля:

1 — подушки крепления двигателя; 2 — верхний рычаг подвески; 3 — пружинно-амортизаторная стойка; 4 — полуось; 5 — поперечная рулевая тяга, совмещённая с гидроусилителем руля; 6 — стойка подвески;

7 — нижний рычаг подвески; 8 — стабилизатор поперечной устойчивости

В качестве демпфирующих элементов, гасящих вертикальные колебания подрессоренной массы автомобиля при деформациях упругих элементов, выступают амортизаторы. В современных автомобилях получили распространение телескопические гидравлические и газомасляные амортизаторы двухстороннего действия (рис. 6.4). Следящее действие таких амортизаторов осуществляется по скорости перемещения поршня: чем выше скорость поршня относительно цилиндра, тем больше сила сопротивления на штоке, и наоборот.

Схема рабочего процесса амортизатора

Принцип действия амортизатора заключается в создании сопротивления на штоке при его движении за счёт перетока масла через систему клапанов из подпоршневого пространства в надпоршневую полость и в полость между стенками цилиндров. Блоки клапанов располагаются в поршне и в нижней части внутреннего цилиндра. В блоках располагаются два типа клапанов, предусматривающих одностороннее пропускание масла: клапаны сжатия и клапаны отдачи. При ходе сжатия, когда поршень движется вниз, под действием напора масла открываются

клапаны сжатия, и масло перетекает из подпоршневого пространства в полость над поршнем и в полость между цилиндрами. Клапаны отдачи при этом закрыты. На ходе отдачи, когда поршень движется вверх, закрываются клапаны сжатия и открываются клапаны отдачи, и масло перетекает из полостей над поршнем и между цилиндрами в пространство под поршнем. Степень открытия клапанов и их пропускная способность определяется скоростью перетока масла, зависящей от скорости поршня, а следовательно, и усилием на штоке.

Рисунок 6.4 — Схема рабочего процесса амортизатора

Показанные на рис. 6.4 амортизаторы обладают двухсторонним действием, то есть сопротивление на штоке присутствует как на ходе сжатия, так и на ходе отдачи. Обычно сила сопротивления на штоке при ходе отдачи превышает силу сопротивления на ходе сжатия.

В некоторых случаях для повышения плавности хода автомобиля применяются газомасляные амортизаторы, в которых гидравлическая часть имеет только две полости: над поршнем и под поршнем, но полость над поршнем штока разделена другим поршнем на две части: гидравлическую и пневматическую. Такое решение позволяет использовать пневматическую часть для сглаживания на штоке пульсаций силы высокой частоты и небольшой амплитуды, что характерно для высокоскоростного движения автомобиля по дороге с небольшими неровностями. В этом случае толчки от дороги практически полностью гасятся подвеской и на несущую систему автомобиля не; передаются. Гидравлическая часть амортизатора при этом используется для гашения колебаний с достаточно большой амплитудой и меньшей частотой. Крепление газомасляного амортизатора осуществляется штоком к нижнему рычагу подвески, а корпусом к кузову автомобиля, так что газовая камера оказывается в верхней части амортизатора.

Подвеска переднего моста легкового автомобиля VIP-класса

Стремление к возможности регулирования клиренса, то есть дорожного просвета, и способности подвески противостоять боковому крену подрессоренной массы автомобиля привело к созданию подвесок с пневматическими упругими элементами и пневматическими амортизаторами. При этом подвеска сохраняет прежнюю конструктивную схему, но оборудуется датчиками и компьютерной системой управления. Вследствие высокой стоимости подвесок такого типа они находят применение на легковых автомобилях бизнес-класса, а также на грузовых автомобилях и автобусах, обеспечивающих высокий уровень комфорта пассажиров.

Рисунок 6.5 — Подвеска переднего моста легкового автомобиля VIP-класса:

1 — направляющие рычаги; 2 — пневмогидравлические стойки;

3 — балка моста; 4 — гидроусилитель рулевого управления;

5 — поперечная рулевая тяга

Потребность в наличии сжатого воздуха в легковом автомобиле вызывает необходимость присутствия компрессора, ресивера, трубопроводов, элементов следящей системы и очистки воздуха. Компрессор в этом случае может быть с электроприводом либо с приводом от двигателя автомобиля.

Пневмогидравлические стойки 2, или пневмоупоры, выполняют роль как упругих, так и демпфирующих элементов, поскольку содержат в своём составе гидроамортизаторы.

Многие автомобили оснащаются адаптивной подвеской, основанной на пневматических упругих элементах, имеющих возможность динамического регулирования жёсткости подвески для достижения максимального комфорта водителя и пассажиров транспортного средства. Распространены три основных типа адаптивных пневматических подвесок: одноконтурные, двухконтурные и четырёхконтурные.

Одноконтурная система устанавливается только на одну ось транспортного средства — в грузовых автомобилях, как правило, на заднюю ось, чтобы иметь возможность регулировать жёсткость подвески в зависимости от массы перевозимого груза и сглаживать амплитуду динамических вибраций от дороги на раму автомобиля.

Двухконтурные системы пневматических подвесок устанавливают на обе оси автомобиля. Такое решение даёт возможность независимого регулирования характеристик подвески каждой оси автомобиля. Двухконтурная система пневматической подвески действует подобно одновременно установленным двум одноконтурным системам.

Пневмогидравлические стойки пневматической подвески

Четырёхконтурные пневмоподвески позволяют регулировать положение каждого колеса транспортного средства. Для управления системой применяется специальный электронный блок управления, согласованно работающий вместе с датчиками и автоматически осуществляющий при необходимости регулировку уровня давления воздуха в пневмоэлементах. Электронные датчики осуществляют отслеживание крена кузова автомобиля, положение кузова относительно дороги, ускорение транспортного средства. Регулировка клиренса производится в автоматическом или ручном режиме.

При изменении давления воздуха в пневматических элементах меняется высота кузова автомобиля относительно дороги. Пневмоэлемент может быть совмещенным с амортизатором либо устанавливаться отдельным узлом. Именно при совмещении с амортизатором упругий пневмоэлемент в большинстве случаев называют пневматической амортизаторной стойкой (рис. 6.6). Блок управления подвеской осуществляет обработку сигналов от датчиков и выдачу команд на изменение давления воздуха в элементах подвески.

Рисунок 6.6 — Пневмогидравлические стойки пневматической подвески

Адаптивная пневматическая подвеска работает по принципу использования параметров скорости, наклона, ускорения и прочих показателей. В целях улучшения аэродинамических показателей транспортного средства система способна подстраивать уровень дорожного просвета, ориентируясь на показатели интенсивности ускорения, а также скорости движения автомобиля. Учитываются и углы крена кузова при вхождениях транспортного средства в повороты на повышенной скорости.

Система предварительно анализирует величину крена и, в случае необходимости, увеличивает подачу сжатого воздуха в целях увеличения жёсткости амортизаторных стоек, на которые в данный момент производится повышенная нагрузка. Также адаптивная пневматическая подвеска позволяет существенно понизить центр тяжести транспортного средства в целях достижения максимально улучшенных аэродинамических показателей и улучшения управляемости автомобиля.

Основным преимуществом пневматической подвески считается наличие высокой плавности хода транспортного средства и возможность автоматической регулировки дорожного просвета во время движения, а также возможность регулирования жёсткости отдельных стоек.

К недостаткам пневматической подвески следует отнести низкую ремонтопригодность её элементов. Кроме этого, элементы подвески уязвимы для повреждений дорожными реагентами. Стоимость сервиса пневматической подвески достаточно высокая, особенно в зимнее время, когда требуются меры по удалению из пневмоэлементов замёрзшего конденсата.

Отбойних, Верхняя опора амортизатора, Крышка лневмохамеры, Кабель амортизатора, Упорный подшипник стойки, Наружный направляющий элемент, Мембрана пневматической пружины, Датчик ускорения, Механизм регулировки жестхости Дополнительная пневмокамера.

Мы будем рады если Вы ответите на вопрос: "Помогла ли Вам статья?"
0       0
Категория: Рулевое управление и подвеска | Добавил: autodromcar (15.11.2019)
Просмотров: 128 | Теги: Поршень, элемент, система, пневматический, рычаг, подвеска, Стойкий, поперечный, амортизатор | Рейтинг: 0.0/0

Похожие материалы Похожие материалы

Всего комментариев: 0
avatar