5.2. Устройство и работа передней и задней подвески

5.2. Устройство и работа передней и задней подвески

Рассмотрим наиболее распространенные виды подвески переднего моста.

1. Двойные поперечные рычаги (рис. 5.3).

Рис. 5.3. Передняя подвеска с двойными поперечными рычагами

Здесь показаны элементы базовой системы независимой подвески с цилиндрическими пружинами и двойными поперечными рычагами. Поперечные рычаги, которые поддерживают поворотные кулаки, имеют разную длину и перемещаются по различным траекториям, благодаря чему при перемещениях подвески колея и развал колес изменяются незначительно.

Преимущество такой компоновки заключается в отсутствии элементов подвески в центре автомобиля. Пространство между колесами можно использовать для размещения других агрегатов, например двигателя, что позволяет опустить линию капота. Недостаток состоит в том, что такая конструкция требует большего количества шарниров и, следовательно, повышается стоимость ее производства.

2. Передняя подвеска с поперечными рычагами и листовыми рессорами (рис. 5.4).

Поперечный рычаг ограничивает перемещение нижнего конца поворотного кулака. Когда автомобиль наезжает на неровность одним колесом, поперечная листовая рессора выгибается наружу, заставляя верхний конец поворотного кулака повернуть верхнюю часть колеса наружу. При этом меняется развал колеса и контакт шины с дорогой, что влияет на колею. Когда оба колеса от толчка перемещаются вверх, возникает колоссальное воздействие на колею колес, что приводит к сильному износу протектора и изменяет характеристику курсовой устойчивости.

При таком варианте конструкции, если автомобиль слегка загружен, подвеска реагирует жестко.

3. Передняя подвеска с поперечным рычагом со стойкой Макферсона (рис. 5.5).

В системе независимой подвески со стойками Макферсона пружина, амортизатор, ступица колеса, поворотный кулак и шарниры объединены в единый блок. Это самый распространенный тип независимой передней подвески, применяемой в современных автомобилях. Для поддержания поворотного кулака используется один поперечный рычаг.

Поперечный рычаг закреплен на нижнем конце стойки, и при сжатии цилиндрической пружины колесо сохраняет вертикальное положение. Перемещения подвески сопровождаются лишь незначительным изменением колеи и развалом колес. Преимущество этой конструкции заключается в том, что при большой длине стоек силы, возникающие в шарнирах, невелики. Недостаток – кузов должен обладать повышенной прочностью в месте верхнего крепления стойки подвески, поскольку нагрузки на него возрастают.

4. Передняя подвеска с передними двойными рычагами (рис. 5.6).

Два продольных рычага поддерживают поворотный кулак в сборе, а поперечные торсионы выполняют функцию рессор и амортизируют толчки. Вертикальные перемещения колес заставляют поперечные торсионы скручиваться, благодаря чему амортизируется перемещение колес. Действие торсиона, возвращающегося в первоначальное состояние, помогает сохранить сцепление колес с дорогой. При перемещении подвески углы продольного наклона осей поворота колес, колея и развал колес не изменяются. Ускорение и торможение приводят к перемещению подвески вверх и вниз, что вызывает изменения в колесной базе.

Если необходимо, узел можно собрать и отрегулировать вне автомобиля. Для этого варианта конструкции требуется обширное пространство в передней части автомобиля и большие затраты на изготовление.

5. Задняя подвеска с жестким мостом типа «треугольный кронштейн» (рис. 5.7).

На этом рисунке показана компоновка задней подвески, в которой мост поддерживается на кузове автомобиля центральным шарниром и двумя продольными стойками. В этом варианте конструкции применяются цилиндрические пружины, установленные на обеих сторонах моста рядом с колесами. Цилиндрические пружины амортизируют вертикальные перемещения моста. Продольные рычаги передают к шасси движущий момент и поперечные силы, возникающие при торможении и ускорении. При торможении задняя часть автомобиля стремится вниз, что помогает стабилизировать автомобиль. Недостатком этой конструкции является необходимость в больших затратах на изготовление, а также увеличение неподрессоренной массы автомобиля.

6. Задняя подвеска с приварными стойками, работающими на сжатие/растяжение (рис. 5.8).

Стойки, работающие на сжатие/растяжение, обеспечивают продольное расположение моста, благодаря чему возрастает устойчивость при торможении и ускорении. Большая нагрузка на одну сторону подвески вызывает скручивание стоек сжатия/растяжения, в результате чего на сварные швы действует избыточное напряжение. Цилиндрические пружины расположены на обеих сторонах моста рядом с колесами. Они изолированы от сил, возникающих при ускорении и торможении, посредством стоек растяжения, и амортизируют вертикальное перемещение моста. Недостатком этих мостов, как и жестких мостов других типов, является большая масса элементов и, следовательно, значительная неподрессоренная масса автомобиля.

7. Торсионный неразрезной мост с продольными рычагами (рис. 5.9).

В подвеске торсионного неразрезного моста с продольными рычагами предусмотрены стойки, соединенные посредством балки, которая обладает высокой жесткостью при изгибе, но низкой жесткостью при кручении. Балка U-образного сечения помогает цилиндрическим пружинам амортизировать вертикальные перемещения, а стойки передают моменты, возникающие при ускорении и торможении. Колея и развал колес не изменяются. Эта конструкция компактна по размеру, несложна в изготовлении и характеризуется наличием небольшой неподрессоренной массы. Однако вариант с торсионным подрессориванием более дорогой.

8. Торсионный неразрезной мост со штангой Панара (рис. 5.10).

Две стойки привариваются к трубе U-образного сечения. Поперечные силы поглощаются диагональной реактивной штангой (штангой Панара), а цилиндрические пружины амортизируют вертикальные перемещения. При использовании этого варианта конструкции отсутствуют нежелательные изменения колеи и развала колес. Узел в сборе просто устанавливается на кузов автомобиля посредством эластичных шарниров. Вариант с торсионами более дорогой, чем вариант с цилиндрическими пружинами в сборе с амортизаторами.

9. Задняя подвеска с продольными рычагами (рис. 5.11).

На рисунке изображена подвеска заднеприводного автомобиля. Продольные рычаги установлены вдоль оси автомобиля, а шарниры расположены перпендикулярно направлению движения. Продольные рычаги передают момент, а цилиндрические пружины способствуют амортизации вертикальных перемещений колес. При торможении задняя часть автомобиля стремится вниз (т. н. эффект «клевка»), благодаря чему обеспечивается устойчивая управляемость.

При использовании этого варианта конструкции отсутствуют нежелательные изменения колеи и развала колес, конструкция очень компактна по размеру. Чтобы обеспечить вращение в изменяющихся плоскостях, необходимо наличие двух карданных шарниров на полуосях. При сжатии подвески происходит очень незначительное изменение колесной базы.

10. Диагональные рычаги (рис. 5.12).

Диагональные рычаги устанавливаются под углом к кузову автомобиля. Они передают момент, а цилиндрические пружины способствуют амортизации вертикальных перемещений колес. Требуется только один карданный шарнир для каждой ведущей полуоси, поскольку, когда подвеска сжата, радиус поворота рычага подвески равен радиусу поворота полуоси. При сжатии подвески возникают очень резкие изменения колеи колес, вследствие чего возрастает износ шин, но «клевок» при торможении небольшой. На поворотах водитель сталкивается с небольшой избыточной поворачиваемостью. Себестоимость этого варианта ниже, чем себестоимость варианта с полуосями переменной длины.

11. Диагональные рычаги с ведущими полуосями переменной длины (рис. 5.13).

По принципу действия эта подвеска сходна с подвеской, в которой применяются диагональные рычаги с полуосями фиксированной длины, однако полуоси снабжены дополнительным карданным шарниром, чтобы улучшить отслеживание изменения колеи колес. В этом случае сжатие подвески приводит к незначительным изменениям колеи и существенно изменяет развал колес. Недостатком является высокая себестоимость из-за сложной конструкции полуосей, обеспечивающей перемещение подвески.

Из-за инерции на поворотах автомобиль стремится двигаться в прямом направлении. Центробежная сила воздействует на кузов автомобиля и вызывает его крен, что может быть некомфортно для пассажиров. Под действием массы автомобиля сжимаются пружины на внешней стороне поворота и растягиваются пружины на внутренней стороне. Из-за ограничений, имеющихся в рычажных механизмах подвески, трудно поддерживать правильную геометрию колес на сложных поворотах и в сложных дорожных условиях. Для устранения этого недостатка автомобили оборудуют стабилизаторами поперечной устойчивости (рис. 5.14).

Стабилизатор поперечной устойчивости (или просто стабилизатор) – это металлическая упругая штанга, соединяющая противоположные стороны подвески. Штанга работает в качестве торсиона и уменьшает крен кузова автомобиля на поворотах. Стабилизатор закреплен на шасси посредством резиновых опор, позволяющих торсиону поворачиваться относительно шасси. Если подвеска сжимается одновременно на обеих сторонах автомобиля, стабилизатор полностью поворачивается в своих опорах и не оказывает никакого действия.

На повороте кузов автомобиля сжимает подвеску внешнего колеса. Шасси автомобиля также испытывает крен, и внешний конец стабилизатора поворачивается вверх. На стабилизатор действует скручивающая нагрузка. Посредством шарнирных опор стабилизатор передает часть скручивающей силы на противоположное колесо, оттягивая его вверх, внутрь колесной арки. Из-за этого подвеска внутреннего колеса сжимается и значительно уменьшает крен кузова. Такое взаимодействие элементов подвески на двух бортах автомобиля делает движение более жестким. При движении по ухабам обязательно возникает влияние на противоположное колесо, в результате чего автомобиль двигается менее плавно.

Стабилизатор можно устанавливать и на передний, и на задний мост. Передние колеса автомобиля устанавливаются не вертикально и не параллельно друг к другу. Они имеют небольшой развал внутри и некоторое схождение вперед или назад в зависимости от типа привода автомобиля.

Схождение колес – это разница в расстояниях между бортами ободьев колес перед мостом и позади него, измеренная при прямолинейном положении колес. Если расстояние впереди и позади моста одинаковое, схождение колес нулевое. Как правило, у колес бывает положительное схождение (или просто схождение) или отрицательное схождение (или расхождение). Если схождение положительное, расстояние между бортами ободьев перед мостом меньше, чем позади моста. Если схождение отрицательное, расстояние между фланцами ободьев перед мостом больше, чем позади моста.

Нулевое схождение колес желательно для уменьшения напряжений, воздействующих на элементы рулевого управления, однако моменты, возникающие при движении, в переднеприводном автомобиле стремятся сдвинуть передние колеса в направлении друг друга спереди (положительное схождение), а в заднеприводном автомобиле – раздвинуть колеса (отрицательное схождение). Нежелательному отрицательному схождению противодействует положительное схождение и наоборот. На рис. 5.15, 5.16 и 5.17 изображены нулевое, положительное и отрицательное схождение соответственно.

Рис. 5.16. Положительное схождение

Рис. 5.17. Отрицательное схождение

Развал – это угол между плоскостью колеса и перпендикуляром к плоскости дорожного полотна, измеренный в момент, когда колеса направлены прямо вперед (рис. 5.18). В этой конструкции осевая линия колеса вертикальна.

Развал колес определяется при взгляде на автомобиль спереди или сзади. На рис. 5.19 изображен положительный развал колес – верхняя часть колеса наклонена наружу. На рис. 5.20 изображен отрицательный развал колес – верхняя часть колеса наклонена внутрь.

Рис. 5.20. Отрицательный развал

Усилие, прикладываемое водителем к рулевому колесу, должно преодолевать сопротивление шин для обеспечения поворота по плечу обкатки (рис. 5.21).

При положительном развале, когда верхняя часть колеса наклонена наружу, плечо обкатки укорачивается, благодаря чему уменьшается влияние сил, воздействующих на колеса, на рулевое управление (рис. 5.22).

При отрицательном развале, когда верхняя часть колеса наклонена внутрь, плечо обкатки удлиняется, из-за чего возрастает влияние сил, воздействующих на колеса, на рулевое управление (рис. 5.23).

Данный текст является ознакомительным фрагментом.