Незалежна підвіска автомобілів, опис і принцип роботи.

01.04.2017

З хитними півосями

Незалежна підвіска автомобілів, опис і принцип роботи.

Підвіска з хитними півосями має по одному шарніру на кожній з них. Це забезпечує їх незалежне подрессоривание, але при роботі підвіски такого типу змінюються в великих межах як колія, так і розвал коліс, що робить таку підвіску кінематично недосконалою.

Завдяки простоті і дешевизні така підвіска один час широко використовувалася в якості ведучого заднього моста на задньопривідних автомобілях. Однак по мірі зростання швидкостей і вимог до керованості від неї стали повсюдно відмовлятися, як правило — на користь більш складною, але і більш досконалої підвіски на поздовжніх або косих важелях. Наприклад, ЗАЗ-965 мав хитні півосі в задній підвісці, але його наступник ЗАЗ-966 вже отримав косі важелі і півосі з двома шарнірами на кожній. Точно таку ж трансформації зазнала і задня підвіска другого покоління американського Chevrolet Corvair.

На передньому мосту така підвіска застосовувалася дуже рідко і майже виключно на малоскоростных, легких заднемоторных автомобілях (наприклад, Hillman Imp).

Існували і поліпшені варіанти такої підвіски. Наприклад, на деяких моделях Mercedes-Benz шістдесятих років використовувався задній міст з одним шарніром посередині, половинки якого працювали як хитні півосі. Такий варіант підвіски відрізняється меншою зміною її настановних параметрів при роботі. Між половинками мосту встановлювався додатковий пневматичний пружний елемент, що дозволяв регулювати висоту кузова автомобіля над дорого.

На деяких автомобілях, — наприклад, пікапах «Форд» середини 1960-х років, застосовувалися неведущие мости з хитними півосями, точки кріплення яких були розташовані близько до колесам протилежного борту. Півосі при цьому виходили дуже довгими, майже на всю колію автомобіля, і зміна колії і розвалу коліс було не так помітно.

На поздовжніх важелях

Незалежна підвіска автомобілів, опис і принцип роботи.
У цій підвісці кожне з коліс однієї осі прикріплене до поздовжнього важеля, закріпленого на рамі або кузові рухливо.

Цей тип незалежної підвіски простий, але недосконалий. При роботі такої підвіски в досить великих межах змінюється колісна база автомобіля, правда колія при цьому залишається постійною. При повороті колеса в ній нахиляються разом з кузовом істотно більше, ніж в інших конструкціях підвісок. Поздовжні важелі сприймають зусилля, що діють у всіх напрямках, а значить — піддаються великим навантаженням на кручення і вигин, що вимагає їх великої жорсткості і, відповідно, обважнення.

Крім того, для неї характерна дуже низька, в районі полотна дороги, розташування центру крену, що є недоліком для задньої підвіски.

Крім простоти, як переваги такої підвіски можна назвати те, що між важелями підлогу можна виконати абсолютно рівним, збільшивши об’єм, доступний для пасажирського салону або багажника. Це особливо відчувається при застосуванні в якості пружних елементів тріснув, завдяки чому підвіска на поздовжніх важелях з поперечними торсіонними валами у свій час широко використовувалася на французьких автомобілях.

У свій час (переважно 1970-е — 1980-ті роки) така підвіска з традиційними пружинними або (Citroеn, Austin) гидропневматическими пружними елементами досить широко застосовувалася на задній осі передньопривідних автомобілів. Однак згодом вона в цій ролі була витіснена розробленої «Ауді» напівзалежної підвіскою зі зв’язаними важелями, більш компактною і технологічною типу «Мак Ферсон» (в англомовних країнах таку підвіску на задній осі називають «Чепмен») або (вже у кінці 1980-х… 1990-ті роки) найбільш кінематично вчиненим на подвійних поперечних важелях

В якості передньої така підвіска зрідка застосовувалася на конструкціях, розроблених до 1950-х років, а згодом — в силу своєї недосконалості практично виключно на дешевих малоскоростных автомобілях (наприклад, Citroen 2CV).

Крім того, підвіска на поздовжніх важелях дуже широко застосовується на легких причепах.

На косих важелях

Незалежна підвіска автомобілів, опис і принцип роботи.

Це, по суті, різновид підвіски на поздовжніх важелях, створена в прагненні позбутися від її вроджених вад. Вона майже завжди використовується на задній ведучої осі.

В ній осі хитання важелів розташовані під деяким кутом. Завдяки цьому зміна колісної бази мінімізується порівняно з підвіскою на поздовжніх важелях, зменшується і вплив кренів кузова на нахил коліс (але з’являється зміна колії).

Існує два види такої підвіски.

У першому використовується по одному шарніру на кожній півосі, як в підвісці з хитними піввісь (іноді її вважають різновидом останньої), при цьому вісь хитання важеля повинна проходити через центр шарнірів півосей (розташованих у районі їх прикріплення до диференціалу), тобто розташована під кутом 45 градусів до поперечної осі автомобіля. Це здешевлює підвіску, але при роботі сильно змінюються розвал і сходження коліс, в повороті зовнішнє колесо «підломлюється» під кузов, а центр крену виявляється дуже високим (ті ж недоліки характерні і для підвіски на хитних піввісь). Цей варіант застосовувався практично виключно на дешевих, легких і малоскоростных, як правило — заднемоторных автомобілях (ЗАЗ-965, Fiat 133, і так далі).

У другому варіанті (саме він зображений на ілюстрації) кожна піввісь має по два шарніра — внутрішній і зовнішній, при цьому вісь хитання важеля не проходить через внутрішній шарнір, і її кут з поперечною віссю автомобіля становить не 45, а 10-25 градусів, що більш вигідно з точки зору кінематики підвіски. Це зменшує зміна колії і розвалу коліс до прийнятних величин.

Другий варіант в 1970-е… 1980-і роки дуже широко застосовувався на задньопривідних автомобілях, як правило безпосередньо замінивши використовувалися на попередніх поколіннях залежні підвіски з нерозрізним мостом. Можна назвати такі моделі, як «Запорожець» ЗАЗ-966 і -968, BMW 3-ї… 7-ї серій, деякі моделі Mercedes-Benz, Ford Granada, Ford Sierra, Ford Scorpio, Opel Senator, Porsche 911 і так далі. В якості пружних елементів застосовувалися як традиційні виті пружини, так і торсіонні вали, іноді — пневмобаллони. Згодом по мірі вдосконалення підвісок автомобілів і підвищення вимог до стійкості і керованості він був витіснений більш дешевої і компактної підвіскою «МакФерсон» («Чепмен»), або більш досконалою на подвійних поперечних важелях, і сьогодні застосовується досить рідко.

На передньопривідних автомобілях така підвіска застосовувалася рідко, так як для них її кінематичні переваги мало значимі (в них роль задньої підвіски взагалі набагато менше, ніж у задньопривідних). З прикладів можна назвати, наприклад, Trabant, у якого пружним елементом у підвісці на косих важелях служила закріплена у своєму центрі на кузові поперечна ресора, кінці якої кріпилися до кінців А-образних косо розташованих важелів.

На поздовжніх і поперечних важелях

Це складний і дуже рідко зустрічався тип підвіски.

По суті він був варіантом підвіски макферсон, але для розвантаження брызговика крила пружини розташовувалися не вертикально, а горизонтально подовжньо, і упиралися заднім торцем в перегородку між моторним відсіком і салоном (щит передка).

Для передачі зусилля від амортизаторной стійки на пружини було необхідно введення додаткового хитного у вертикальній площині поздовжнього важеля з кожного борту, передній кінець якого шарнірно закріплювався вгорі стійки, задні також шарнірно на щиті передка, а в його середній частині був упор для переднього торця пружини.

З-за своєї порівняльної складності така підвіска втратила основні переваги схеми макферсон — компактність, технологічну простоту, невелику кількість шарнірів і малу собівартість, зберігши всі її кінематичні недоліки.

Таку підвіску мали англійські «Ровери» 2200 TS і 3500 V8, а також німецькі Glas 700, S1004 і S1204.

Схожі додаткові поздовжні важелі були в передній підвісці першого «Мерседеса» S-класу, але пружини розташовувалися все ж традиційно — у вертикальному положенні між кузовом і нижніми поперечними важелями, а самі невеликі поздовжні важелі служили тільки для поліпшення кінематики.

На подвійних поздовжніх важелях

У цій підвісці з кожного боку є по два поздовжніх важеля. Як правило, така підвіска застосовувалася на передній осі порівняно малоскоростных заднемоторных автомобілів — характерними прикладами її використання є «Фольксваген Жук» і перші покоління «Фольксваген Транспортер», ранні моделі спорткарів «Порше», а також мотоколяска З-3Д і «Запорожець».

Всі вони мали по суті загальну конструкцію (так звана «система Порше», в честь винахідника) — в якості пружних елементів застосовувалися розташовані один над одним поперечні торсіонні вали, що з’єднують пару важелів, причому торсіони були укладені в утворювали поперечку підвіски труби (у пізніх моделей «Запорожця» крім тріснув в якості додаткових пружних елементів застосовувалися також циліндричні виті пружини, розташовані навколо амортизаторів).

Головною перевагою такої підвіски є велика компактність у поздовжньому і вертикальному напрямках. Крім того, поперечка підвіски розташована далеко попереду осі передніх коліс, завдяки чому з’являється можливість сильно винести салон вперед, розмістивши ноги водія і переднього пасажира між арками передніх коліс, що дозволяло істотно скоротити довжину задньомоторного автомобіля. При цьому, однак, розташований спереду багажник опинявся досить скромною за обсягом, саме через винесеною далеко вперед поперечки підвіски.

З точки зору кінематики ця підвіска недосконала: в ній відбуваються хоч і менші порівняно з одинарними поздовжніми важелями, але все ж суттєві зміни колісної бази при ходах відбою і стиснення, і так само присутня сильна зміна розвалу коліс при кренах кузова. До цього слід додати, що важелі в ній повинні сприймати великі згинальні і крутильні навантаження з боку як вертикальних, так і бічних сил, що змушує робити їх досить масивними.

На подвійних поперечних важеля х

У цій підвісці з кожного боку автомобіля розташовані два поперечних важеля, внутрішні кінці яких рухомо закріплені на кузові, поперечці або рамі, а зовнішні поєднані зі стійкою, несучої колесо — як правило поворотною в передній підвісці і неповоротною в задній.

Зазвичай верхні важелі коротше нижніх, що забезпечує вигідне з точки зору кінематики зміна розвалу коліс у бік більшого негативного при ході стиснення підвіски. Важелі можуть бути як паралельні один одному, так і знаходитися один відносно одного під певним кутом до поздовжньої і поперечної площинах. Нарешті, один з важелів або вони обидва можуть бути замінені поперечної ресорою (про такий тип підвіски див. нижче).

Фундаментальна перевага такої підвіски — можливість для проектувальника шляхом вибору певної геометрії важелів жорстко задати всі основні настановні параметри підвіски — зміна розвалу коліс і колії при ходах стиснення і відбою, висоту поздовжнього і поперечного центрів крену, і так далі. Крім того, така підвіска нерідко повністю монтується на кріпиться до кузова або рами поперечці, і таким чином являє собою окремий агрегат, який може бути цілком демонтовано з автомобіля для ремонту або заміни.

З точки зору кінематики і керованості подвійні поперечні важелі вважаються найбільш досконалим типом направляючого апарату, що обумовлює дуже широке поширення такої підвіски на спортивних і гоночних автомобілях. Зокрема, всі сучасні боліди «Формули-1» мають саме таку підвіску як спереду, так і ззаду. Більшість спортивних автомобілів і представницьких седанів в наші дні також використовують цей тип підвіски на обох осях.

Якщо підвіска на поперечних важелях використовується для підресорювання поворотних коліс, її конструкція повинна забезпечувати їх поворот на необхідні кути. Для цього або саму сполучає важелі стійку виконують поворотною, використовуючи для її з’єднання з важелями спеціальні кульові шарніри з двома ступенями свободи (їх часто називають «кульові опори», але насправді опорою з них є лише нижній шарнір, на який стійка дійсно спирається ), або стійка виконується неповоротної і гойдається на звичайних циліндричних шарнірах з одним ступенем волі (наприклад, різьбових втулках), а поворот коліс забезпечується за рахунок обертається в підшипниках вертикального стрижня шкворня. грає роль реально існуючої осі повороту коліс.

Навіть якщо в підвісці конструктивно відсутні шворні, і стійка виконана поворотної на кульових шарнірах — все одно часто говорять про шкворне («віртуальному») як осі повороту коліс, а також про кутах його нахилу — поздовжньому («кастер») і поперечному.

В даний час шворні використовуються як правило в підвісках вантажівок, автобусів, важких пікапів і позашляховиків, а в підвісках легкових автомобілів при необхідності забезпечення повороту коліс застосовуються стійки з кульовими шарнірами, так як вони не вимагають частої мастила.

Короткий опис статті: підвіска

Джерело: Незалежна підвіска автомобілів, опис і принцип роботи

Також ви можете прочитати