Устройства автомобиля

     Подвеска автомобиля предназначена для обеспечения упругой связи между колесами и кузовом автомобиля за счет восприятия действующих сил и гашения колебаний. Подвеска входит в состав ходовой части автомобиля.

 

Подвеска автомобиля имеет следующее  общее устройство:

 направляющий элемент; 

упругий элемент;

гасящее устройство;

стабилизатор поперечной устойчивости;

опора колеса;

элементы крепления.

Направляющие элементы обеспечивают соединения и передачу сил на кузов  автомобиля. Направляющие элементы определяют характер перемещения колес относительно кузова автомобиля. В качестве направляющих элементов используются всевозможные рычаги: продольные, поперечные, сдвоенные  и др.

 

   Упругий элемент воспринимает нагрузки от неровности дороги, накапливает полученную энергию и передает ее кузову автомобиля. различают металлические и неметаллические упругие элементы. Металлические упругие элементы представлены пружиной, рессорой и торсионом.

 

     В подвесках легковых автомобилей широко используются витые пружины, изготовленные из стального стержня круглого сечения. Пружина может иметь постоянную и переменную жесткость. Цилиндрическая пружина, как правило, постоянной жесткости. Изменение формы пружины (применение металлического прутка переменного сечения) позволяет достичь переменной жесткости. Листовая рессора применяется на грузовых автомобилях.

 

Торсион представляет собой металлический  упругий элемент, работающий на скручивание.

 

К неметаллическим относятся резиновые, пневматические и гидропневматические  упругие элементы. Резиновые упругие  элементы (буферы, отбойники) используются дополнительно к металлическим  упругим элементам.

 

Работа пневматических упругих  элементов основана на упругих свойствах  сжатого воздуха. Они обеспечивают высокую плавность хода и возможность  поддержания определенной величины дорожного просвета.

 

Гидропневматический упругий элемент  представлен специальной камерой, заполненной газом и рабочей  жидкостью, разделенных эластичной пер егородкой.

Гасящее устройство (амортизатор) предназначено  для уменьшения амплитуды колебаний  кузова автомобиля, вызванных работой  упругого элемента. работа амортизатора основана на гидравлическом сопротивлении, возникающем при протекании жидкости из одной полости цилиндра в другую через калибровочные отверстия (клапаны).

 

Различают следующие конструкции  амортизаторов: однотрубные (один цилиндр) и двухтрубные (два цилиндра). Двухтрубные  амортизаторы короче однотрубных, имеют  большую область применения, поэтому  шире исполь зуются на автомобиле.

У однотрубных амортизаторов рабочая  и компенсационная полости расположены  в одном цилиндре. Изменение объема рабочей жидкости, вызванные температурными колебаниями, компенсируются за счет объема газовой полости.

 

Двухтрубный амортизатор включает две, расположенные одна в другой, трубы. Внутренняя труба образует рабочий  цилиндр, а внешняя - компенсационную  полость.

 

В ряде конструкций амортизаторов  предусмотрена возможность изменения  демпфирующих свойств:

ручная регулировка клапанов перед  установкой амортизатора на автомобиль;

применение электромагнитных клапанов с изменяемой площадью калибровочных  отверстий;

изменение вязкости рабочей жидкости за счет воздействия электромагнитного  поля.

    Стабилизатор поперечной устойчивости противодействует увеличению крена при повороте за счет перераспределения веса по колесам автомобиля. Стабилизатор представляет собой упругую штангу, соединенную через стойки с элементами подвески. Стабилизатор может устанавливаться на пе реднюю и заднюю ось.

 

Опора колеса (для передней оси - поворотный кулак) воспринимает усилия от колеса и распределяет их на другие элементы подвески (рычаги, амортизатор).

 

Элементы подвески соединяются  между собой и с кузовом  автомобиля с помощью элементов  крепления. В подвеске используются, в основном, три вида креплений:

жесткое болтовое соединение;

соединение с помощью эластичных элементов (резино-металлические втулки, сайлент-блоки);

шаровой шарнир (шаровая опора).

 

Эластичные элементы используются для присоединения элементов  подвески к кузову и в отдельных  случаях к опоре колеса. Соединение с кузовом осуществляется через  подрамник. Эластичные элементы гасят  вибрации определенной частоты и, тем  самым, снижают уровень шума в  подвеске.

 

Шаровой опорой называется вид шарнирного соединения, который за счет степени  свободы обеспечивает правильную геометрию  поворота ведущих колес. Шаровая  опора устанавливается на нижнем рычаге передней подвески, а также  на конце тяги рулевого механизма. Для  удобства эксплуатации шаровые опоры  делают съемными.

 

В зависимости от конструкции направляющих элементов различают два типа подвески - независимая и зависимая.

 

Зависимая подвеска объединяет колеса жесткой балкой, и образует так  называемый мост автомобиля. Перемещение  одного из колес в поперечной плоскости  передается другому колесу. Зависимая  подвеска вследствие своей простоты имеет высокую надежность.

 

В независимой подвеске связь между  колесами отсутствует. Колеса перемещаются в поперечной плоскости независимо друг от друга, чем достигается значительное снижение неподрессоренных масс и повышение  плавности хода. На современных легковых автомобилях независимая подвеска используется в качестве основной конструкции  передней и задней подвесок.

Виды подвесок

 

Различают следующие виды независимых  подвесок:

подвеска на двойных поперечных рычагах;

подвеска МакФерсон;

многорычажная подвеска;

подвеска на продольных рычагах;

торсионная подвеска.

 

В качестве задней подвески автомобиля используется подвеска на продольных рычагах. Остальные виды подвесок могут  использоваться как на передней, так  и на задней оси автомобиля. Наибольшее распространение на легковых автомобилях  получили следующие виды подвесок:

на передней оси – подвеска МакФерсон;

на задней оси – многорычажная  подвеска.

 

На некоторых дорогих внедорожных  автомобилях устанавливается пневматическая подвеска, в которой используются пневматические упругие элементы. Особое место в конструкции подвесок занимает гидропневматическая подвеска, разработанная фирмой Citroen. Конструкция пневматической и гидропневматической подвески построена на известных типах подвесок.

 

 

Двухрычажная

Двухрычажная подвеска с коротким верхним и длинным нижним рычагами обеспечивает минимальные поперечные перемещения колеса (вредные для боковой устойчивости автомобиля и вызывающие быстрый износ шин), а также незначительные угловые перемещения при ходе вверх и вниз.

 

Конфигурация поперечного рычага позволяет каждому колесу независимо воспринимать неровности и оставаться более вертикальным на поверхности дороги. А это означает лучшее сцепление с дорогой.

 

McPherson

 

Подвеска МакФерсона, названая по имени инженера Эрла Макферсона, разработавшего её в 1960 году, представляет собой подвеску колеса, состоящую из одного рычага, стабилизатора поперечной устойчивости и блока из пружинного элемента и амортизатора телескопического типа, называемого качающейся свечой, в связи с тем, что он закреплен в верхней части к кузову при помощи упругого шарнира и может качаться при движении колеса вверх-вниз.

 

Кинематически схема менее совершенна, чем подвеска на двух поперечных или продольных рычагах: что при большом ходе подвески развал (угол наклона колеса к вертикальной плоскости) будет меняться, и тем больше, чем больше ход подвески. Но в связи с технологичностью и дешевизной данный тип подвески получил очень большое распространение в современном авт омобилестроении.

 

 

Многорычажная

 

Многорычажная подвеска несколько  напоминают двухрычажную подвеску и имеют все ее положительные качества.

 

Эти подвески более сложны и боле дороги, но обеспечивают большую плавность  хода и лучшую управляемость автомобиля. Большое количеств элементов - сайлент-блоков и шаровых шарниров хорошо гасят удары при резком наезде на препятствия. Все элементы крепятся на подрамнике через мощные сайлент-блоки, что позволяет увеличить шумоизоляцию автомобиля от колес.

 

Применение многорычажной независимой  подвески, которая главным образом  используется на автомобилях представительского класса, придает подвеске стабильный контакт колес с любым покрытием  на дороге и четкий контроль автомобиля при изменениях направления движения.

 

Главные преимущества многорычажной  подвески:

Независимость колес друг от друга,

Низкая неподрессоренная масса,

Независимая продольная и поперечная регулировки,

Хорошая недостаточная поворачиваемость,

Хороший вариант для использования  в схеме 4x4.

 

Главный недостаток современной схемы - сложность и, соответственно, цена. До недавнего времени ее применяли  только на дорогих автомобилях. Теперь же она «удерживает» задние колеса даже некоторых машин гольф- класса.

 

Установка пневмоэлементов

На всех вышеописанных подвесках  пневмоэлемент устанавливается по схожей схеме. Он одевается на шток аммортизатора через сальники, обеспечивающие герметичность системы. Место крепления пневмоэлемента к корпусу стойки также надежно герметизируется.

 

 

Задняя зависимая подвеска

 

Типичным представителем такой  конструкции может служить задняя подвеска с цилиндрическими винтовыми  пружинами в качестве упругих  элементов. Как пример можно привести конструкцию задних подвесок классических "Жигулей". В этом случае балка  заднего моста "подвешивается" на двух винтовых пружинах и дополнительно  крепится к кузову при помощи четырех  продольных рычагов. Кроме этого, для  улучшения управляемости, уменьшения крена кузова в поворотах и  улучшения плавности хода устанавливается  поперечная реактивная штанга.

 

Основным недостатком этого  типа подвески является значительная масса балки заднего моста. Этот показатель особенно возрастает, когда  мост выполняется ведущим: приходится "нагружать" балку весом картера  главной передачи, редуктора и т.п. А приводит все это к возрастанию так называемых неподрессоренных масс, из-за чего значительно ухудшается плавность хода и появляются вибрации.

 

 

Подвеска типа "Де Дион"

 

Стремясь как можно больше "облегчить" задний мост, инженеры многих автомобильных  компаний начали применять подвеску типа "Де Дион", названную по имени своего изобретателя, француза Альберта Де Диона. Главное ее отличие - картер главной передачи теперь отделен от балки моста и прикреплен непосредственно к кузову. Теперь крутящий момент передается от двигателя автомобиля к ведущим колесам через полуоси, качающиеся на шарнирах равных угловых скоростей. Этот тип подвески может быть как зависимым, так и независимым. Нечто похожее применяется на внедорожных автомобилях, в конструкции передней подвески независимого типа.

 

Но несмотря на совершенствование конструкции, все зависимые подвески обладают одним и весьма существенным минусом: проявляется несбалансированное поведение автомобиля при старте и торможении. Машина начинает "приседать" при интенсивном разгоне и "клевать носом" во время торможения. Для устранения этого эффекта стали применять дополнительные направляющие элементы.

 

Полунезависимая задняя подвеска

 

Конструктивно она выполняется  в виде двух продольных рычагов, которые  соединены посередине поперечиной. Этот тип подвески применяется только сзади, но практически на всех переднеприводных автомобилях. Среди плюсов этой конструкции можно выделить легкость монтажа, компактность и небольшой вес, как следствие - уменьшение "неподрессоренных масс", и самое ее весомое достоинство - наиболее оптимальная кинематика колеса. Недостаток можно выделить всего один: такую подвеску можно применять только на неведущем заднем мосту.

 

Установка пневмоэлементов

В случае если пружина и аммортизатор конструктивно установлены отдельно друг от друга, пружина просто заменяется на пневмоэлемент с проставками необходимой толщины. Проставками подбирается минимальный и максимальный дорожный просвет автомобиля.

Если пружины с аммортзаторами собраны в единый узел, наподобие передней стойки, то пневмоэлемент устанавливается так же, как и на передней подвеске - одевается на шток аммортизатора.

У стендов регулировки углов  развала и схождения передних колес па СТО всегда очередь, особенно летом и на тех СТО, где имеются  оптические стенды. Мерцание зеркал вселяет  надежду, что уж теперь-то колеса твоего  автомобиля будут установлены с  ювелирной точностью, конечно, не достижимой в домашних условиях. Между тем  немногие отдают себе отчет в том, что при регулировании углов  установки колес вовсе не нужна  ювелирная точность, операции эти  весьма грубые и их совсем несложно выполнить самому. Но давай сначала  разберемся с углами и «плечами», которые обеспечивают спокойное

 движение, удобное управление  автомобилем, устойчивость, долговечность.

 

Развал и схождение. Развал —  это наклон плоскости колеса к  вертикальной плоскости. Если верхняя  часть колеса наклонена наружу, то угол развала [alpha] считается положительным, если внутрь автомобиля, — то отрицательным. Раньше считали, что развал нужен для компенсации люфтов в подшипниках и шарнирах. На рис. 12, a показана передняя подвеска без развала.

 

Рис. 12. Поперечные углы установки  передних колес:

 

а — угол развала равен нулю;

 б — угол развала уменьшает  плечо обкатки Б и, следовательно, момент, вызывающий сопротивление при повороте и создающий толчки на рулевом колесе от неровностей дороги; в — угол поперечного наклона оси поворотной стойки позволяет еще уменьшить или свести к нулю плечо обкатки.