Содержание статьи

• 1 Продольные рычаги
• 2 Два рычага
• 3 Профессиональный МакФерсон
• 4 Чем больше, тем лучше
• 5 В меру независящая

Более шести тыщ лет назад в Месопотамии было придумано колесо. И тут же встал вопрос: а как это превосходное изобретение грамотно приладить к повозке? Ответ на этот вопрос конструкторы отыскивают до сих пор, постоянно работая над усовершенствованием подвески автомобиля.

1-ые повозки имели примитивную кон­струкцию. Колеса крепились к непо­движной оси — все выпуклости дороги отдавались на корпусе повозки, очень расстраивая седоков. Только в XV веке кузов, как люльку, подвеси­ли к загнутым концам рамы на ре­мнях. Растягиваясь и пока­чи­вая кузов, ремни смягчали тол­чки колес. Так повозка эволюцио­нировала в карету. К концу XVII века изо­брели 100­ль­ные рессоры. Экипажное ре­месло в XIX ве­ке превра­тилось в промышлен­ность. В го­родах выросли це­лые улицы и районы, где жили и работали ма­сте­ра-ка­ре­т­ники. Параллельно с совершенствованием экипажей изменялась и конструкция подвески.

1-ые автомобили Бенца и Дай­млера унаследовали от каретных экипажей рессорную подвеску колес. Это был обычный пример зависимой подвески. Колеса одной оси были агрессивно связаны между собой, и перемещение 1-го колеса оси оказывало непосредственное влияние на другое. В процессе совершенствования автомобиля, роста его мощности и скорости все острее вставал вопрос поиска другой конструкции. Существовавшая рессорная подвеска уже не могла удовлетворить требованиям безопасности, надежности и комфорта. Исследования инженеров и конструкторов в этой области привело к созданию в 1920-х годах разных вариантов независимой подвески, которая позволяла колесам одной оси передвигаться независимо друг от друга.

Из обилия конструкций, применявшихся в разное время, на нынешний день наибольшее распространение получили пять: двухрычажная, типа McPherson, мультирычажная подвеска и скручивающаяся балка (пружинная и торсионная). 1-ые три типа могут использоваться как на фронтальной, так и на задней оси, а две другие — для задних осей.

Продольные рычаги

Самый обычный вариант независимой подвески — конструк­ция на паре продольных либо косых рычагов. С нее начиналась история независящих подвесок. Каждое из колес одной оси прикреплено к большенному продольному рычагу, закреплен­ному на раме либо подрам­ни­ке с помощью шарниров, — так изготовлено на ранних Porsche, Ci­troёn 2CV, «горбатом» «За­по­рожце».

Конструкция обычная и компактная, ее размещение под полом позволяет сохранить место салона или багажника — идеальный вариант для задней подвески малогабаритных моделей. Однако при работе такой подвески в огромных пределах меняет­ся колесная база автомобиля, на поворотах колеса наклоняются совместно с кузовом существенно больше, чем в других конструкциях подвесок. В отсутствие стабилизатора высочайшие скорости попросту опасны: уж очень значительны крены. Кроме того, продольные рычаги подвергаются огромным нагрузкам на кручение и изгиб.
Потому в наши дни чистую схему огромных продольных рычагов используют редко, обы­чно на тех моделях, где кинема­ти­ка не особо принципиальна, например в микроавтобусе Volkswagen Multivan.

Два рычага

Традиционная независимая двух­ры­чажная подвеска состоит из 2-ух V-образных рычагов, расположенных друг над другом. Верхушки рычагов крепятся с по­мощью шарниров к верхней и нижней частям поворотного ку­лака (цапфы), а раздвоенные концы — к кузову. Таким образом, ступица фронтального колеса может поворачиваться относительно сво­ей оси. Обычно верхний рычаг делают короче нижнего, чтоб в повороте обеспечить лучшее сцепление нагруженного колеса с дорогой. Не считая того, чтобы из­бежать «клевков» кузова при торможении либо интенсивном разгоне, двухрычаж­ные подвески современных автомобилей имеют наклон рычагов в горизонтальной плоскости. В последнее время заместо V-образных нижних рычагов используются рычаги L-образной формы. Более длинноватая часть такого рычага крепится к кузову через эластичные втулки, владеющие хорошей демпфирующей способностью, что дает возможность эффекти­вно гасить вибрации, передаю­щиеся на кузов.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ  7 легенд про сжатый природный газ

Традиционная двухрычажная подвеска, остающаяся стандартом де-факто для гоночных машин: обеспечивает безупречную траекторию вертикального перемещения колеса

Двухрычажка универсальна: в качестве уп­ругих частей могут применяться пружины, торсионы, пневматические и гидропневматические устройства. При этом двухрычажка обладает безупречной кинематикой, но она дорога в производ­стве и зани­ма­ет много места по ширине автомобиля, создавая трудности для поперечного рас­положения двигателя и коробки. Освободить место можно, если сократить плечо, — потому в 1995 году компания Audi в фронтальной подвеске модели А4 поставила вместо 2-ух рычагов четыре. Пара нижних крепилась к подрам­ни­ку через резиновые втулки, а к поворотной вилке — через один шаровой шарнир. Верхние рычаги крепились к кулаку через отдель­ные шарниры, а к кузову — через втулки. Потом схему рас­пространили на большинство больших моделей Audi и Volkswa­gen. Правда, вышло совсем уж дорого и не очень надежно.

Талантливый МакФерсон

Схема названа по имени амери­кан­ского инженера Эрла Стили МакФерсона, который разработал ее во 2-ой половине 1940-х. Он поставил целью упростить технологию сборки фронтальной независимой подвески. МакФер­сон предложил укреплять ее только в двух точках с каждой стороны — амортизатор при этом об­ре­тал роль направляющего элемента подвески. На каждое колесо приходился один нижний поперечный одинарный рычаг. Заместо традиционного верхнего рычага использовалась пружина и соосный с ней амортизатор, которые в верхней части соеди­ня­лись средством мягкой резиновой подушки с кузовом.

Псевдо-McPherson в фронтальной подвеске Mercedes-Benz C-Klas­se: единый нижний рычаг разбит на два независимых. Однако двухрычажной такая схема не считается: верхнего рычага нет

С производственной точки зрения конструкция, непременно, была выигрышной, однако при вертикальном ходе колеса нижний рычаг обрисовывает дугу, и точка контакта шины с дорожным покрытием повсевременно перемещается впра­во-влево, к тому же приметно изменяется угол развала колес.

Так смотрится современный McPherson: треугольный нижний рычаг-бумеранг крепится к подрамнику, а с амортизационной стойкой рычаг соединен вертикальной тягой стабилизатора

Посреди прочих минусов конструкции — излишняя чувствительность к дисбалансу колес, усиленное трение меж штоком и цилиндром амортизато­ра, приводящее к износу, завышенная передача на кузов дорожных вибраций и шумов, а также недостающая жесткость в продольном направлении. Мас­совое распростране­ние McPher­son получил в 1970-е, когда было налажено общее производство надежных и долговечных амортизаторных стоек. Время от времени для компенсации недоста­точной жесткости единый ниж­ний рычаг делят на два или три, получая такой псевдо-McPher­son. Подобные трех­ры­чажные вари­ан­ты — классика жанра для зад­их подвесок японских машин.

Чем больше, тем лучше

Неважно какая подвеска с поперечными рычагами имеет свойство отклоняться при разгоне-торможении, меняя угол схождения колес. В особенности это касается задней подвески, которая несет львиную долю ответственности за прохо­ждение поворота и надежный выход из него. Самый верный метод уточнить кинематику — добавить рычагов, которые бы направляли колесо в подходящих направлениях.

ЧИТАЙТЕ ТАКЖЕ  Ключі від автомобіля зникнуть. Майбутнє за телефонами

Пятирычажная передняя подвеска Ауди — дальнейшее развитие классической схемы. Заметьте: единый когда-то верхний рычаг состоит из 2-ух отдельных, каждый со своей шаровой опорой

В первый раз заднюю мно­го­рычажную подвеску получил Мерседес-бенз 190 (W201) в 1982 году: традиционные два рычага «размножились» до целых 5. Ныне многорычажные схемы — стандарт для задней подвески более-менее дорогого автомобиля. Поворотный кулак либо ступица колеса сое­ди­няются с кузовом 4-мя и более рычага­ми. Изме­не­ние их формы дает возможность более гибкого под­хода при проектировании автомо­биля, размещении его ме­ханиз­мов и частей кузова, а также позволяет задавать желаемые хара­ктери­сти­ки конфигурации раз­вала колес при движении. Недостат­ки — сло­жность расче­тов и 3-х­мер­ного проектирования геометрии подвески, а богатство деталей удорожает конструкцию.

Задняя подвеска Мерседес-бенз W201 — первая многорычажка на серийном автомобиле. Громоздко, но для заднеприводного автомобиля приемлемо: багажник все равно больше не сделать

В меру независящая

Во времена перехода от массового заднего привода к фронтальному встал вопрос, чем же заменить неразрезной задний мост, чтоб и ехала машина лучше, и в производстве была не очень дорога. Набиравший популярность McPherson обосновался на фронтальной оси, а задняя требовала решения более малогабаритного и дешевого, чем двухрычажная схема, но более надежного в упра­вляемости, чем на сто процентов независимые.

Полунезависимая пружинная опора Renault Fluence — редкий ныне пример использования таковой подвески на крупном европейском автомобиле

Ответ был найден в так называе­мой полунезависимой кон­струк­ции. Два колеса подвешиваются на про­дольных либо косых ры­чагах, которые крепятся к поперечной опоре с П-образным сечени­ем. Изгибаться такая перекладина не может (как и зависимая опора), а вот закручиваться по спирали — пожалуйста. Таким образом, спектр перемещений обоих колес зада­ется единым элементом: воз­мо­жно­стью этой самой балки скручива­ться. Связь меж колесами не та­кая уж жесткая, но она есть, благодаря чему не очень изя­щ­ный термин «полунезависимая» (можно ли быть чуть-чуть беременной?) в технической литера­туре называют более гро­моз­д­ким, но четким «независимая со связанными рычагами». Еще вариант — торсионно-рыча­жная, так как в большинстве европейских языков torsion — «скручивание».

И вот сейчас постарайтесь не запутаться: чистая торсионная опора, внешне выглядящая почти так же, как и пружинная опора, конструктивно устроена иначе. Упругим элементом выступают уже не закрепленные на рычагах пружины, а фактически торсион — проложенный внутри балки металлический пруток, который сопротивляется скручиванию и, следовательно, отклонению колес не ужаснее пружин. Такая подвеска получается сверхкомпактной: пружин нет, а рессоры можно установить чуть ли не пылай­зонтально. Благода­ря этому ба­гажник выходит огромным, правильной формы, без выпирающих «стаканов» — этим и славились французские хэтчбеки начиная с 70-х годов.

Citroёn Xsara Picasso с McPherson впереди и торсионной задней подвеской: обратите внимание, что пружин сзади нет совсем, а амортизаторы установлены под большим углом

Основная производственная сло­жность — конкретно изготовле­ние и обработка торсионных валов. Настройка маневренности торсионной подвески — дело благодарное (вспомним несмотря на то что бы Peugeot 306), но отнюдь не банальное, что подтвердил полный провал китайцев, скопировавших конструкцию, но не смогших правильно ее настроить.

Кстати, стержни торсионов имеют возможность располагаться и продольно. Тогда длина их будет не настолько жестко ограничена длиной балки, и в итоге подвеска выходит мягкой, нисколько не уступая по этому параметру пружинным либо рессорным конструкциям.