Как устроена и работает независимая подвеска задних колес
Обновлено: 07.07.2024
Рад вам сообщить, что на канале " МЕХВОД ", появилась новая рубрика. А именно "ПОЗНАВАШКИ" . Посвящена рубрика, в первую очередь людям, которые не очень хорошо разбираются в технической части автомобилей.
Тема данной публикации "Типы и виды задней подвески у легковых автомобилей"
Зависимая подвеска
Зависимая подвеска - левое и правое колесо, связанны между собой жесткой балкой, осью или мостом. Мосты бывают разрезные и неразрезные, о них мы поговорим в следующий раз.
Самая распространённая комбинация автомобиля с задней зависимой подвеской, это когда установлен мост с рессорами. К примеру, как на фото ниже.
Зелёной стрелкой показан мост. Жёлтой стрелкой показана листовая рессора. Между мостом и рамой установлены амортизаторы. Рессора передаёт нагрузку от рамы на мосты, предотвращая резкие толчки, а амортизаторы гасят колебания. Тем самым, обеспечивается плавность хода подвески. Данный тип подвески называется - зависимая, рессорная .
Однако вместо рессор, могут быть установлены пружины. Как на фото ниже.
Пружина (показана желтой стрелкой) выполняет ту же самую функцию, что и рессора. Такой тип подвески называется зависимая, пружинная.
Если же вместо пружин или рессор установлены пневмоэлементы, то в этом случае подвеска называется - пневматическая, зависимая.
С мостами разобрались, перейдём к жёстким балкам.
Как видим на фото выше, у автомобиля Caddy, в подвеске сзади, установлена "жёсткая" балка (показана зелеными стрелками). Хочу заострить внимание на слове "жёсткая" - это ключевой момент, так как колеса на оси, тесно связаны между собой. Нагрузка напрямую передается с одной стороны на другую. Данный эффект ярко проявляется, при проезде неровностей на большой скорости.
Полунезависимая подвеска
На фото выше показана задняя, полунезависимая подвеска, у автомобиля Solano.
Многие сейчас зададутся вопросом.
Ведь здесь установлена балка! Почему в этом случае подвеска называется полунезависимая? В чём подвох?
Сейчас объясню.
Если оценивать по внешнему виду, полунезависимая и зависимая балка, между собой похожи. Но есть ряд конструктивных различий. Самое главное отличие - это то, что полунезависимая балка несёт в себе характеристики торсиона, либо торсион конструктивно встроен в балку (на фото выше показан красной стрелкой). Встроенный торсион смягчает усилие, передаваемое с одного колеса на другое, что отлично сказывается на ходовых качествах автомобиля, при проезде неровных участков на скорости.
Независимая подвеска
Независимая подвеска - на оси, левое и правое колесо напрямую не воздействуют друг на друга.
В данной "статье" рассмотрю виды задних подвесок и способы сохранения курсовой устойчивости.
Задняя подвеска должна сохранять курсовую устойчивость и нужную кинематику колеса при разного типа воздействиях:
— при работе подвески (вертикальном перемещении колеса)
— при боковых нагрузках (н-р, в поворотах)
— при передаче воздействия по траектории движения (разгоне, если задний мост ведущий и торможении в любом случае).
— чтобы элементы подвески не "выламывали" друг друга (н-р, если использовать реактивные тяги, параллельные продольным рычагам совместно с мостом, то при "синхронной" работе подвески всё будет хорошо, а вот при перекашивании они будут скручивать мост и сильно нагружать сайлентблоки и места их креплений).
Что такое курсовая устойчивость?
Представьте, например, что при наезде на кочку (вертикальном смещении колеса), колесо меняет плоскость вращения. И не только в вертикальном (что типично), но и в горизонтальном направлении. Т.е. машину при этом "бросит в сторону". Если скорость, как у телеги, то это ерунда, а вот если побольше — может кончиться печально. Этому уделяется довольно много внимания, потому такое поведение — скорее нонсенс.
Более характерно, особенно при неисправной подвеске, изменение направления движения при наборе скорости или торможении. Думаю, те кто ездил на "классике" по "классике" (йэдэт — агонъ!), помнят, что это такое.
Есть целая серия книг по кинематике и эластичности подвесок от тов. Раймпеля: publ.lib.ru/ARCHIVES/R/RA…_Yornsen/_Raympel'_Y.html
mexalib.com/view/18902
"Фишка" в том, что автор рассматривает не только кинематику, но и влияние пластичности (упругой деформации) подвески.
Я не буду вдаваться в тонкости — их лучше почитать у автора, благо, написано и переведено очень хорошо, а я ограничусь "зоосадом".
Итак:
Независимые подвески — кинематика колес независимая, соотв. и независимые механизмы обеспечения устойчивости.
— На поперечных рычагах. Отличная боковая и курсовая устойчивость, кинематика аналогична передним.
Минусы — занимает ОЧЕНЬ МНОГО МЕСТА. Если спереди она размещается по бокам двигателя, то в багажнике гражданского автомобиля это НЕПРИЕМЛЕМО. Ну а если не надо ездить на дачу, то почему бы не использовать? Например, Mercedes McLaren SLR:
Из "фишек" — использование в качестве верхнего рычага полуосей на Ягуаре.
— стойки (типа МакФерсона) боковые нагрузки и вертикальную кинематику воспринимают стойки телескопическим механизмом амортизаторов. Соотв. амортизаторы должны быть ДЛИННЫМИ И КРЕПКИМИ чтобы было, чем воспринимать нагрузки. Кинематика — колесо ходит ровно по амортизатору. Продольные нагрузки и устойчивость обеспечивает поперечный, продольный, или косой рычаг.
— продольный или косой рычаг. Всё то же самое, только колесо жестко связано с рычагом, а не стойкой (амортизатором) и ВСЕ НАГРУЗКИ держит этот рычаг. Кинематика — да, колесо чутка ходит по образующей, бОльше крены колеса, зато нет нагрузки на амортизатор — он может быть коротким и хилым.
Промежуточное положение между продольным рычагом и балкой занимает Полузависимая задняя подвеска. или Торсионная балка. Совмещает в себе функции рычагов и стабилизатора поперечной устойчивости. Торсионных балок 2 типа — которые к кузову перекладиной
и которые перекладиной к колесам .
Полунезависимая — только первый вариант — по кинематике ближе к продольным рычагам.
Второй вариант уже ближе к мосту (зависимой подвеске).
Зависимые подвески — колеса связаны друг с другом. С одной стороны если одно колесо наезжает на кочку, то наклоняется и второе и теряет пятно контакта с дорогой, с другой стороны, на ровном асфальте при любом крене кузова и любом положении подвески, оба колеса стоят ровно и с полным пятном контакта, чего не наблюдается на независимых подвесках. Наверное, хорошо для "Наскара" :-). Ну и у внедорожников мост пользуется заслуженной популярностью. Потому что железный, крепкий и весь привод закрыт от внешних воздействий.
НО возникает ряд сложностей по обеспечению устойчивости моста относительно кузова. А связаны они с тем, что мост жесткий и обеспечение поперечной устойчивости превращается в нетривиальную задачу. Потому что большинство решений, применяемых в независимой подвеске, будет выламывать друг друга через жесткий мост.
Также есть такое понятие как "козление", характерное как раз для мостов.
Ну и так как зависимая задняя подвеска с т.з. кинематики — одна единственная (2 колеса жестко связаны осью), то посмотрим на механизмы обеспечения определенного положения этой оси относительно кузова:
1. Рессоры. Рессоры, как ни странно, не только упругий элемент, но и механизм обеспечения положения подвески. Как они это делают, думаю, понятно. Из плюсов — минимум занимаемого места в кузове (располагаются под кузовом), совмещение функций с упругим элементом, держат и взад-вперед и вправо-влево и воспринимают момент с колес, простота изготовления, замены и регулировки, … . Из минусов — СЛИШКОМ эластичная — читай, держит, но не особо жестко.
2. с направляющими рычагами. Пружина здесь — только упругий элемент. Больше ничего она держать не способна. Рычаги как видим, хорошо держат только взад-вперед, для того, чтобы держало вправо-влево, пару рычагов делают косыми и используют такой механизм, как тяга Панара (о ней позже). Для восприятия момента от колес, используют 2 пары рычагов: одни крепятся снизу моста, вторые — сверху. Когда подвеска работает "синхронно" — это приводит только к небольшому развороту моста относительно оси и изгибу карданного шарнира. Если подвеска работает с перекосом (одно колесо выше, другое — ниже) — это приводит к поперечному смещению моста, или деформации сайлентблоков и скручиванию моста при применении доп. механизмов поперечной устойчивости.
Есть некоторая сложность в понимании кинематики такого моста. Мы все помним, что плоскость можно провести через любые 3 точки, через любые 4 уже не получится. Т.е. кажется, что добавление четвертой точки крепления моста приведет к его скручиванию, выламыванию, … . Но тут не произвольные 4 точки, а 4 рычага, которые связывают 2 плоскости.
Если рычагов 2, то это задает только взаимное расположение 2 линий на этих плоскостях. Плоскости можно крутить вокруг этих линий, а также смещать в 2х направлениях в определенных пределах и "скручивать".
Добавление 3го рычага несколько уменьшит кол-во степеней свободы. Теперь смещение плоскостей связано с их поворотом отн. друг друга. Но смещать можно и скручивать можно.
Добавление четвертой связки еще ограничит степени свободы. Теперь почти все свободы связаны, и если одну плоскость закрепить, то точка на второй плоскости будет двигаться по определенной траектории (кривой линии). Т.е. остается 1 степень свободы.
На практике делается так, что при скручивании подвески, верхнее колесо смещается наружу, нижнее — внутрь. Делается это для экономии места в кузове т.к. иначе придётся делать более глубокие подкрылки.
3. Подвеска с А-образным рычагом. Грубо говоря, взяли предыдущий вариант и сделали два тяги совсем наклонными и соединили их в один А-образный рычаг. Надо сказать, что данный тип подвески не страдает недостатками предыдущего (так как имеет 3 точки крепления к мосту, а не 4), отлично держит мост во всех направлениях и допускает установку шарниров (подшипников) вместо сайлентблоков.
Каждый автомобилист знает, насколько важна в автомобиле подвеска. Если бы ее не было, то мы бы ездили, как на телегах, чувствуя на себе всю тяжесть дорог.
Подвески в автомобилях есть трех типов: зависимая, полунезависимая и независимая. И у каждой из них есть свои плюсы и минусы. Речь пойдет о независимой подвеске, об ее особенностях, а также о работе одной из самой важно детали – амортизаторе.
Независимая задняя подвеска
Независимая задняя подвеска от того и называется независимой, потому как не имеет оси, связывающей жестко два колеса. Это дает задним колесам свободу действий. В этом есть плюс, потому как если одно колесо наедет ан препятствие. То второе при этом никак не пострадает. Езда с такой подвеской повышает комфорт вождения. Самым главным плюсом независимой подвески является маленький весь неподрессорной массы.
Неподрессорная масса – это все элементы подвески, включая колеса. Такая особенность помогает подвеске легче гасить колебания, а управление автомобилем делает лучше. Если говорить о минусах, то принимается во внимание именно экономическая составляющая. Механика независимой подвески сложнее, чем у обычной, включает больше деталей. А потому и ремонт будет стоить дороже.
Виды независимой подвески
Полуоси крепления колес имеют шарнирную конструкцию. Обширного распространения этот тип независимой подвески не получил, потому как колесам дается большая свобода в движении. Это плохо сказывается на управляемости автомобилем.
Данный тип распространен широко из-за простоты его устройства. Основу конструкции составляют продольные рычаги, которые прикреплены к кузову. Эти рычаги во время движения могут качаться вверх и вниз. Есть у этого типа независимой подвески и свой недостаток: во время крена на неровной дороге или кочке независимое колесо поднимается и на мгновение теряет сцепление с дорогой. Это качество дате основание использовать ее только на задних осях у переднеприводных автомобилей. Одним из главных достоинств является компактность данного вида подвески. Рычаги не занимают много места. Что дает возможность увеличить размер багажника.
Это самый распространенный вид независимой подвески. Ее часто устанавливают в передней оси авто, независимо от того, к какому приводу относится автомобиль. Ее устройство достаточно просто: подвеска состоит из двух поперечных рычагов. Верхний рычаг удален, а роль поры выполняет амортизатор. Устройство ее достаточно компактно, что считается одним из преимуществ.
Амортизатор задней подвески: его функции
Главной функцией амортизатора в автомобиле является поддержания сцепления колес с дорогой. Есть и дополнительные функции, которые можно представить в виде списка:
- контроль движения пружины;
- эффективное и плавное торможение;
- поддерживать выравнивание колес;
- гашение колебаний от движения водителя на неровной дороге.
Амортизатор, как вы могли увидеть, выполняет много функций и испытывает на себе огромное давление. Он также отвечает за распределение равномерного износа других деталей. Поэтому часто амортизатор ломается первый. Определить, что амортизатор пришел в негодность, важно на начальных этапах. Иначе это приведет к еще большим проблемам и поломкам.
Итак, видов независимых подвесок – девять, причем, у двух из них есть по несколько разновидностей.
✒ Первый вид подвески такого типа – с качающимися полуосями.
Уже из самого названия понятно, что основными элементами конструкции такой подвески выступают полуоси. На их внутренних концах имеются шарниры, при помощи которых полуоси прикреплены к главной передаче с дифференциалом. Внешние концы полуосей прочно сочленены с колесами. Упругими элементами в таких подвесках служат рессоры или пружины. Особенность этой конструкции независимой подвески в том, что при наезде на препятствие колесо всегда сохраняет свое перпендикулярное размещение относительно полуоси, а силы реакции дороги гасят сами полуоси и их шарниры. Двухшарнирная подвеска с качающимися полуосями.
✒ Второй вид независимой подвески – на продольных рычагах. Эта подвеска имеет два подвида: пружинный (упругие элементы – пружины) и торсионный (упругие элементы – торсионы). Особенность конструкции подвески заключается в расположении колес на продольных рычагах, которые подвижно прикреплены к кузову или раме автомобиля. Такой вид подвески устанавливался на задние мосты автомобилей марок Citroen, Austin, на мотороллеры и небольшие прицепы. Независимая подвеска на продольных рычагах Плюсами такого типа подвески являются простота ее конструкции, которая, в свою очередь (особенно в торсионном подвиде), позволяла сделать пол автомобиля плоским, и дешевизна изготовления, ремонта и обслуживания. Минусов у нее больше: значительные изменения параметров колесной базы при движении, большие крены в поворотах (из-за низкого центра крена).
✒ Третий вид независимой подвески – на косых рычагах. По своей конструкции она напоминает подвеску на продольных рычагах, с тем отличием, что в ней оси качания рычагов находятся под косым углом. Она, в свою очередь, делится на два подвида: с одношарнирными полуосями с диагональными рычагами (расположены под углом 45 градусов) и двухшарнирными полуосями с косыми рычагами (шарниры расположены с обоих концов полуосей). Этот вид подвески в основном устанавливался на заднюю ось (на авто такие марок как Ford, Mercedes-Benz, Opel, Porsche, Fiat и ЗАЗ), с подвеской на косых рычагах на передней оси изготавливался Trabant. Преимуществами такой подвески, по сравнению с подвеской на продольных рычагах, являлось уменьшение колебаний параметров колесной базы, кренов автомобиля в повороте. К недостаткам этого вида подвески относится сильное изменение схождения и развала колес, высокий центр крена (для подвида с одношарнирными полуосями).
✒ Четвертый вид независимой подвески – на продольных и поперечных рычагах. В конструкции этой подвески используется направляющая стойка, в которой, чтобы разгрузить брызговик крыла, применяется продольный рычаг, принимающий на себя верхние опорные усилия. Этот вид подвески громоздок, сложен в конструкционном плане, а потому непопулярен. Такую подвеску имели автомобили марки Rover, Glas. Как таковых преимуществ у подвески на продольных и поперечных рычагах мало: это большое расстояние по высоте межу опорными узлами (уменьшает влияние сил на крепления подвески к кузову) и вариативность конструктивных ходов подвески. К недостаткам относят сложность конструкции (большое количество деталей – шарниров, рычагов), большие габариты, плохие параметры кинематики (значительное изменение угла развала при больших ходах подвески).
✒ Пятый вид независимой подвески – на двойных продольных рычагах. Особенность ее конструкции в том, что с каждой стороны у оси есть два продольных рычага, которые объединяются расположенными поперечно торсионами, играющими роль упругих элементов подвески. Как правило, такая подвеска устанавливалась на переднюю ось заднемоторных автомобилей марки Volkswagen и Porsche начала — середины ХХ века. Плюсы такой подвески: компактность, возможность вынесения вперед передней части кузова автомобиля (что положительно сказывалось на комфорте водителя и переднего пассажира). Минусы: изменение параметров колесной базы при наезде на препятствия, большая масса рычагов (увеличивает вес авто).
✒ Шестой вид подвески – на двойных поперечных рычагах. Она, в зависимости от используемых упругих элементов, делится на пять подвидов: пружинный, торсионный, рессорный, гидропневматический и пневматический. Общность этой конструкции для всех подвидов заключается в наличии поперечных рычагов, которые своими внутренними концами подвижно сочленены с кузовом или рамой машины, а внутренними – с поворотной (для передней подвески, с шаровыми шарнирами с двумя степенями свободы) и неповоротной (для задней подвески, с цилиндрическими шарнирами с одной степенью свободы) стойкой. Верхний рычаг в такой подвеске короче, чем нижний, располагаться они могут как параллельно друг другу, так и под некоторым углом. Пружинная подвеска на двойных поперечных рычагах в своей конструкции имеет витые пружины, играющие роль упругого элемента. Схема подвески на двойных поперечных рычагах Они располагаются между поперечными рычагами, либо над верхним рычагом с упором на брызговик крыла. Такую конструкцию подвески имеют автомобили марки Jaguar. Торсионная подвеска на двойных поперечных рычагах в качестве упругого элемента имеет продольные торсионы, крепящиеся к нижним рычагам. В этом подвиде подвески они могут крепиться как продольно, так и поперечно. С такой подвеской производились автомобили марок Packard, Chrysler, Fiat, Simka и ЗИЛ. Рессорная подвеска в качестве упругого элемента использует рессоры, которые располагаются поперечно двойным рычагам. Рессорная подвеска На автомобили устанавливались подвески с одной, двумя, четырьмя рессорами, которые крепились в одной либо двух точках. Также в первой половине ХХ века производились автомобили, которые имели четыре полурессоры (по две с каждой стороны борта), располагавшиеся поперечно. Рессорную конструкцию подвески имели автомобили Tatra, Fiat, Ford, Autobianci, Chevrolet, Lancia, Packard. В гидропневматическом и пневматическом подвиде независимой подвески на двойных поперечных рычагах роль упругих элементов играют пневматические баллоны или гидропневматические элементы, объединенные в одно целое с системой гидроусилителя руля и гидравлической системой тормозов. Пневматическую подвеску на двойных поперечных рычагах имели автомобили марок Mercedes-Benz, Austin, а гидропневматические подвески были распространены у моделей компании Citroen. Подвеска на двойных рычагах Преимущества независимой подвески на двойных поперечных рычагах выражаются в конструкционном и функциональном аспектах. Конструкция такой подвески уникальна тем, что все ее элементы могут крепиться к специальной поперечине, которая жестко вмонтирована в кузов или раму. Таким образом, при ремонте эту подвеску можно снять полностью как отдельный агрегат для ремонта или замены. Функциональное преимущество заключается в том, что выбирая определенную геометрию размещения рычагов, можно жестко задать любые необходимые установочные параметры подвески. Это способствует высокой степени управляемости автомобилем, из-за чего подвески с двойными поперечными рычагами зачастую используют в спортивных автомобилях.
✒ Восьмой вид независимой подвески – подвеска МакФерсона. В ее конструкции используются амортизационные стойки, а упругим элементом выступает витая пружина. Подвеска МакФерсон (McPherson) Устанавливается преимущественно на переднюю ось. Более подробно конструкцию, плюсы и минусы этой подвески мы рассмотрим в отдельном материале. Устанавливается подвеска МакФерсон на большинстве современных легковых автомобилей.
✒ Девятый вид независимой (полузависимой) подвески – торсионно-рычажная, сочетающая в своей конструкции два продольных рычага и торсионную скручиваемую балку. Этот вид подвески использовался на задней оси переднеприводных автомобилей. Разработали торсионно-рычажную подвеску в компании Audi, на моделях которой она устанавливалась в 1970-90-х годах. Торсионно-рычажная (полузависимая)
Сегодня такую подвеску изредка используют на бюджетных моделях китайские компании. К преимуществам такой подвески относится их долговечность и надежность, относительная простота конструкции. К минусам – жесткость, что сказывается на комфорте пассажиров заднего ряда автомобиля, предрасположенность к кренам в повороте (✏ Плюсы и минусы независимой подвески
Читайте также: