Подвеска автомобиля: виды, устройство и принцип работы

Элементы ходовой части, обеспечивающие качественный контакт с покрытием

Бытует мнение, что качество контакта с поверхностью дороги зависит только от покрышек, упругих и демпфирующих узлов (амортизатора, пружин).

На практике не меньшее значение имеют дополнительные элементы ходовой части, взаимодействующие друг с другом и кинематикой направляющих устройств.

Так, для обеспечения достаточного уровня безопасности и комфорта в промежутке между кузовом и покрытием должны находиться следующие элементы:

Шины — устройства, которые первыми принимают на себя негативные воздействия ям или «наростов» на поверхности дорожного покрытия. Благодаря определенной упругости, покрышки уменьшают колебания и играют роль индикаторов состояния подвески. Если рисунок истирается неравномерно, это говорит о нарушении работы элементов ходовой части (к примеру, об уменьшении сопротивления подвески автомобиля).
Упругие детали (рессоры, пружины) — устройства, в задачу которых входит удерживание кузова транспортного средства на определенном уровне и поддерживание качественной связи машины с покрытием. Продолжительное применение этих изделий приводит к постепенному старению металла, его «усталости» из-за регулярных перегрузок. В итоге характеристики автомобиля, влияющие на уровень комфорта, ухудшаются. Изменению подвергается величина клиренса, параметр симметричности нагрузки, углы расположения колес и другие параметры

Важно понимать, что пружины, а не амортизаторы поддерживают массу машины. Если уменьшается дорожный просвет и транспортное средство «просаживается» без нагрузки, пора устанавливать новые пружины

Направляющие детали. К этим элементам ходовой части относятся торсионы, рессоры и рычажная система, обеспечивающие кинематику взаимодействия кузовной части и колес. Главной функцией узлов заключается поддержание перемещающегося вверх или вниз колеса в одной плоскости вращения. Другими словами, последнее должно находиться приблизительно в одной позиции, под 90 градусов к дороге. При нарушении геометрии направляющих узлов автомобиль становится непредсказуемым на дороге, протектор покрышек быстро изнашивается, уменьшается ресурс амортизаторов и других элементов подвески.
Вспомогательные упругие узлы автомобиля. Сюда можно отнести резинометаллические шарниры, которые часто называются буферами сжатия. В их задачу входит подавление вибраций и ВЧ колебаний, возникающих от взаимодействия металлических элементов ходовой части. Наличие этих узлов способствует повышению ресурса деталей подвески автомобиля, а именно амортизаторов. Вот почему так важно проверять состояние резинометаллических деталей, обеспечивающих соединение подвески. Чем лучше выполняют работу вспомогательные упругие элементы, тем дольше служат амортизаторы.
Стабилизатор поперечной устойчивости (СПУ) — элемент ходовой части автомобиля, необходимый для улучшения управляемости и снижения уровня крена ТС при вхождении в поворот. При резком маневре одна сторона транспортного средства прижимается к поверхности дороги, а вторая — наоборот, «отрывается» от покрытия. Задача СПУ — предотвратить этот отрыв и обеспечить достаточное прижатие «отрывающейся» стороны автомобиля к дороге. Кроме того, в случае наезда машины на препятствие СПУ закручивается и гарантирует быстрый возврат колеса на первоначальную позицию.
Элемент демпфирования (амортизатор) — устройство ходовой части, обеспечивающее гашение кузовных колебаний, возникающих из-за наезда на неровности дорожного покрытия, а также по причине появления инерционных сил. Амортизатор также ограничивает колебания неподконтрольных элементов (балки, мостов, шин, ступицы и прочих) по отношению к кузову. В итоге качество контакта колеса и поверхности дорожного покрытия улучшается.

Мы рассмотрели основные элементы ходовой части автомобиля, которые конструктивно отличаются друг от друга на разных моделях машин, но в итоге несут в себе основное назначение – обеспечить комфортное и безопасное движение транспортного средства.

Задние зависимые подвески

В переднеприводных легковых авто конструкция задней ходовой части гораздо проще и надежнее передней. Причина – в отсутствии поворотных элементов и приводных полуосей. Наиболее подходящий вариант для таких машин – полузависимая подвеска с качающейся либо торсионной балкой.

Полузависимая конструкция с качающейся балкой распространена на бюджетных автомобилях, оснащенных передним приводом. Система включает такие детали:

• цельнометаллическая балка, прикрепленная к кузову на шарнирах;
• пружины, вставленные между кузовными стаканами и специальными площадками на балке;
• амортизаторы установлены внутри пружин либо отдельно;
• тяги поперечной устойчивости и реактивные, удерживающие задний мост при воздействии продольных усилий.

Система работает следующим образом: в процессе движения рычажная балка качается на шарнирах, поддерживаемая с другой стороны тягами и амортизаторами. Неровности сглаживаются за счет пружины. Ступицы колес жестко прикреплены к заднему мосту и вращаются на подшипниках.

Вторая разновидность полузависимой подвески имеет разрезную балку с торсионом посередине. Когда одно из колес попадает в яму, данный элемент скручивается и стремится вернуть прежнее положение. Благодаря такому эффекту торсионная подвеска создает более комфортные условия пассажирам авто.

Полностью зависимая подвеска автомобиля оснащена цельной балкой со встроенным редуктором и полуосями, приводящими в движение задние колеса. Конструкция держится за счет системы реактивных тяг и опирается на пружины с амортизаторами. В отличие от предыдущего варианта, ходовая часть предназначена для машин с задним приводом.

В грузовиках и коммерческих автомобилях задние пружины заменены пакетом рессор – упругих стальных пластин. Середина рессорного узла опирается на балку, а концы – на кузовные кронштейны. Конструкция рассчитана на перевозку тяжелых грузов: чем больше листов задействовано в пакете рессор, тем выше грузоподъемность транспортного средства.

Интересный факт. Популярный микроавтобус Mercedes Sprinter оборудован спереди единственной рессорой, установленной поперек кузова. Причем оригинальная деталь сделана из пластика.

Многообразие вариантов подвески

Устройство подвески автомобиля – это самостоятельное конструкционное решение производителя. Существует несколько типологий подвески автомобиля: их различает критерий, положенный в основу градации.

В зависимости от устройства направляющих элементов выделяются наиболее распространенные типы подвески: независимая, зависимая и полунезависимая.

Зависимый вариант не может существовать без одной детали — жесткой балки, входящей в состав моста автомобиля. При этом колеса в поперечной плоскости перемещаются параллельно. Простота и эффективность конструкции обеспечивает ее высокую надежность, не допуская развала колес. Именно поэтому зависимая подвеска активно применяется в грузовых автомобилях и на задней оси легковых.

Схема независимой подвески автомобиля предполагает автономное существование колес друг от друга. Это позволяет повысить амортизационные характеристики подвески и обеспечить большую плавность хода. Данный вариант активно применяется для организации как передней, так и задней подвески на легковых автомобилях.

Полунезависимый вариант состоит из жесткой балки, закрепленной на кузове с помощью торсионов. Данная схема обеспечивает относительную независимость подвески от кузова. Характерный ее представитель – переднеприводные модели ВАЗ.

Вторая типология подвесок основывается на конструкции гасящего устройства. Специалисты выделяют гидравлические (масляные), пневматические (газовые), гидропневматические (газо-масляные) устройства.

Определенным особняком стоит так называемая активная подвеска. Ее схема включает в себя вариативные возможности – изменение параметров подвески при помощи специализированной электронной системы управления в зависимости от условий движения автомобиля.

Наиболее распространенными изменяемыми параметрами являются:

• степень демпфирования гасящего устройства (амортизаторного устройства);
• степень жесткости упругого элемента (например, пружины);
• степень жесткости стабилизатора поперечной устойчивости;
• длина направляющих элементов (рычагов).

Активная подвеска представляет собой электронно-механическую систему, существенного увеличивающую стоимость автомобиля.

Многообразие вариантов подвески

Устройство подвески автомобиля – это самостоятельное конструкционное решение производителя. Существует несколько типологий подвески автомобиля: их различает критерий, положенный в основу градации.

В зависимости от устройства направляющих элементов выделяются наиболее распространенные типы подвески: независимая, зависимая и полунезависимая.

Зависимый вариант не может существовать без одной детали — жесткой балки, входящей в состав моста автомобиля. При этом колеса в поперечной плоскости перемещаются параллельно. Простота и эффективность конструкции обеспечивает ее высокую надежность, не допуская развала колес. Именно поэтому зависимая подвеска активно применяется в грузовых автомобилях и на задней оси легковых.

Схема независимой подвески автомобиля предполагает автономное существование колес друг от друга. Это позволяет повысить амортизационные характеристики подвески и обеспечить большую плавность хода. Данный вариант активно применяется для организации как передней, так и задней подвески на легковых автомобилях.

Полунезависимый вариант состоит из жесткой балки, закрепленной на кузове с помощью торсионов. Данная схема обеспечивает относительную независимость подвески от кузова. Характерный ее представитель – переднеприводные модели ВАЗ.

Вторая типология подвесок основывается на конструкции гасящего устройства. Специалисты выделяют гидравлические (масляные), пневматические (газовые), гидропневматические (газо-масляные) устройства.

Определенным особняком стоит так называемая активная подвеска. Ее схема включает в себя вариативные возможности – изменение параметров подвески при помощи специализированной электронной системы управления в зависимости от условий движения автомобиля.

Наиболее распространенными изменяемыми параметрами являются:

• степень демпфирования гасящего устройства (амортизаторного устройства);
• степень жесткости упругого элемента (например, пружины);
• степень жесткости стабилизатора поперечной устойчивости;
• длина направляющих элементов (рычагов).

Активная подвеска представляет собой электронно-механическую систему, существенного увеличивающую стоимость автомобиля.

Подвеска

Остов с колесами соединяет подвеска. Она предназначена для смягчения возникающих во время движения толчков и ударов, повышения плавности хода машины.

Различают подвески двух основных типов: зависимые и независимые. В зависимой подвеске оба колеса подвешены к раме 4 (рисунок а) на общей оси 1, вследствие чего перемещение каждого из них происходит вместе с осью. В независимой подвеске каждое колесо подвешено к раме 2 (рисунок б) независимо от другого при помощи рычагов 1, 4 и стойки 5. В качестве упругих элементов в различных подвесках используют рессоры, пружины, торсионы, резиновые баллоны и др. У автомобилей подвеской оборудованы передние и задние мосты, у тракторов — только передние, так как их задний мост составляет часть остова.

Подвески грузовых автомобилей зависимые. Их чаще всего выполняют на пластинчатых рессорах. Такая рессора представляет собой балку, опирающуюся на раму в двух точках — опорах, одна из которых выполнена в виде шарнира, а другая допускает некоторое перемещение. Средняя часть рессоры соединена стремянками 12 с передним или задним мостом.

При движении автомобиля по неровностям дороги возникают колебания, которые частично гасятся за счет трения в рессорах. Однако это трение относительно мало, и для эффективного гашения колебаний применяют специальные устройства — амортизаторы 7. Наиболее распространены гидравлические амортизаторы двустороннего действия. Их работа основана на том, что при относительных перемещениях подрессоренных и неподрессоренных масс автомобиля (трактора) находящаяся в амортизаторе жидкость перетекает из одной его полости в другую через небольшие проходные сечения, вследствие чего создается сопротивление, поглощающее энергию колебаний.

Дополнительные элементы

Помимо всего перечисленного выше «подвеска» включает другие необходимые составляющие, без которых она бы также не функционировала бы. Речь идет о следующих деталях, узлах и механизмах:

• амортизаторы;
• рычаги;
• шаровые опоры;
• тормозные узлы;
• пружины;
• сайлентблоки;
• пыльники.

Все эти элементы также выполняют сугубо свои обязанности. Большинство возможных неисправностей ходовой части автомобиля обусловлено как раз ими. При этом некоторые из этих деталей заслуженно удостаиваются звания расходного материала, поскольку спустя определенное время подлежат обязательной замене, дабы агрегат работал исправно и как можно дольше.

Возможные неисправности задней подвески, их причины и способы устранения.

Конструкция задней подвески.

Задняя подвеска полунезависимая, рычажно-пружинная с продольными рычагами, шарнирно закрепленными на кузове автомобиля и связанными между собой поперечной балкой U-образного сечения. Продольные рычаги соединены с кузовом сайлент-блоками. Пружины подвески цилиндрические. Верхние и нижние концы пружин опираются на упругие резиновые прокладки.

В балке подвески может быть установлен стабилизатор поперечной устойчивости торсионного типа.

На рычагах подвески болтами закреплены нижние концы телескопических гидравлических амортизаторов двустороннего действия. Верхние концы амортизаторов крепятся к кузову через резиновые подушки.

Детали амортизатора задней подвески: 1 — гайка крепления штока амортизатора; 2, 6 — шайбы; 3 — верхняя резиновая втулка; 4 — распорная втулка; 5 — нижняя резиновая втулка; 7 — буфер сжатия; 8 — защитный чехол; 9 — защитный колпачок; 10 — амортизатор.

Каждая ступица задних колес установлена на двух конических роликовых подшипниках.

Углы установки задних колес заданы конструктивно и в эксплуатации не регулируются. Возможен лишь контроль состояния задней подвески по этим углам. Если измеренные углы не соответствуют контрольным значениям проверьте состояние задней подвески.

Возможные неисправности задней подвески, их причины и способы устранения.

Подвески пикапов и внедорожников

В различных моделях джипов конструкторы идут разными путями. Это зависит от веса и назначения внедорожника. Возможны три варианта используемых подвесок:

1. Зависимая задняя и независимая передняя схемы;
2. Полностью зависимая подвеска;
3. Полностью независимая подвеска.

Как правило, задняя ось оснащается либо рессорной, либо пружинной подвеской, которые сочетаются с жесткими неразрезными мостами. Рессоры идут в ход при создании пикапов или тяжелых джипов, так как они надежны, неприхотливы и в состоянии выдержать нешуточную нагрузку. Кроме того, такая схема довольно дешева, что стало причиной оснащения рессорами некоторых бюджетных авто. Подробная информация о достоинствах и недостатках рессорной подвески.

Пружинная схема отличается мягкостью и длинноходностью. Она более ориентирована на комфорт и ставится на легкие джипы. Относительно сложности конструкции – она лишь немного сложнее рессорной.

Что касается передней оси, то здесь, в большинстве случаев, используются торсионные или зависимые пружинные схемы. Встречается, конечно, и оснащение джипов жесткими неразрезными мостами, но такое решение в наши дни наблюдается довольно редко.

Зависимая подвеска

Самая первая из произведенных и используемых на автомобилях подвесок. Именно она считается долгожителем среди существующих конструкций. И прототипом для создания стала конная повозка.

Особенность — надежное соединение колес, предотвращая перемещение деталей относительно друг друга. В качестве соединяющей оси выступает задний мост. Упругие элементы — пружины, хотя не так давно ими были рессоры. Демпфирующий элемент — амортизатор. Устанавливают его двумя способами:

1. Отдельно от пружин.
2. На одной с ними оси. Подобное расположение требует установки внутри пружины.

Сверху амортизатор монтируют к кузову, снизу — к мосту. На амортизаторе две функции — одна подразумевает гашение колебаний, вторая — крепит колеса к оси.

Рычаги и тяга, расположенные в соответственно поперечном и продольном направлении, — это составляющие направляющей системы. Всего их задействовано четыре. Они следят за тем, чтобы движение оси с колесами было предсказуемым. Поперечная тяга служит для уменьшения угла крена во время поворота автомобиля при его движении. Плюсы:

• простое исполнение;
• надежность;
• обеспечение качественного сцепления.

Главный минус — потеря сцепления колес с дорогой, если машина входит в поворот. Это может быть очень опасно. Сегодня не востребованы, и их стараются не использовать. В основном встречается на грузовых автомобилях.

Устройство подвесок

Начиная с древних времен, стала использоваться передняя подвеска, которая была применена и при конструкции автомобиля. Первые авто ездили практически на той же подвеске, которая применялась и на конных экипажах. Так как скорость первых автомобилей была не выше тридцати километров в час, то такая подвеска была рассчитана на небольшие нагрузки. Но в современных авто она претерпела много изменений, мало того, появилось много новых конструкций.

Первые элементы автомобилей были направлены на придание движению большей комфортабельности, тогда как отдельные части управления колесами в тридцатых годах стали формировать для облегчения управления авто. В этом хорошо помогает стабилизатор, который применяется в строении независимой передней системы колес, позже появилась система и для задних колес

Но в данной статье мы остановим внимание именно на передней подвеске

Устройство передней подвески представлено независимой системой, которая имеет цель зафиксировать движение передних колес, чтобы они имели с одной стороны хорошее сцепление с поверхностью дороги, что придавало бы им легкоуправляемость, а с другой стороны помогало бы легко входить в повороты, без чего не обходится ни одна дорога. Хотя схем формирования деталей и много, но принцип содержания элементов один и тот же. Рассмотрим эту схему:

• Наличие направляющих элементов, которые бы удерживали нужную траекторию движения колес по сравнению с кузовом,
• Наличие упругих элементов, которые придают нужную силу, помогающую колесам перемещаться,
• Также нужно наличие элементов, которые бы гасили колебания.

Конструкция с двумя рычагами

Двухрычажная независимая подвеска автомобиля также применяется на передней оси и отличается от предыдущей конструкции по таким признакам:

1. Амортизатор и пружина не составляют единый узел, хотя первый встроен внутрь второй. Крепятся детали отдельно – стойка к шарниру кузова, а пружина просто упирается в стакан.
2. Добавлен верхний рычаг с шаровой опорой, прикрученной к поворотному кулаку. По длине элемент короче нижнего рычага, поскольку крепится к лонжерону изнутри колесной арки.
3. Поворот колеса производится той же рулевой тягой, но за счет двух шаровых опор, установленных на концах рычагов.
4. Стойка с пружиной проходит сквозь технологический проем верхнего рычага и прикрепляется к нижнему. Соответственно, упругие элементы не вращаются вместе с поворачивающимся колесом, верхний опорный подшипник отсутствует.

В остальном подвеска идентична «Макферсону» – снизу стоит подрамник, соединенный с рычагами на шарнирах и посредством стабилизатора поперечной устойчивости. В некоторых случаях последний прикручивается не к передней балке, а прямо к деталям кузова.

Благодаря особенностям конструкции все динамические и статические нагрузки равномерно распределяются на все элементы подвески – пружины, амортизаторы, рычаги и стабилизатор. В результате срок службы стойки и прочих деталей существенно увеличивается. Подвеска гораздо «мягче» и надежнее, нежели McPherson, поэтому успешно используется на автомобилях премиум-класса и внедорожниках.

Подвеска с 2 рычагами по понятным причинам дороже и сложнее в ремонте. Но «колдовать» над ней приходится реже, поскольку детали изнашиваются равномерно.

Какие подвески бывают

В связи с особенностями конструкции подвески принято разделять на 3 вида: зависимая, независимая и полунезависимая подвеска

Зависимая подвеска

Подразумевает жесткое соединение противоположных колес, при котором перемещение одного колеса в поперечной плоскости влечет за собой перемещение другого. В состав моста автомобиля входит жесткая балка, заставляющая колеса двигаться параллельно. Изначально в качестве направляющих и упругих элементов использовались рессоры, но в современных автомобилях связующая колеса поперечина фиксируется двумя продольными рычагами и поперечной тягой.

Преимущества:

• невысокая стоимость
• легкость конструкции
• высокий центр поперечного крена
• постоянство развала и колеи

Другими словами, на ровной поверхности, не зависимо от раскачки, угол наклона колес относительно дороги не меняется, а машина имеет наилучшее сцепление с дорожным покрытием. На плохой дороге, к сожалению, это преимущество теряется, т. к. провал одного колеса влечет за собой провал и второго, в результате чего сцепление ухудшается.

Конструкция очень простая и надежная, потому широко используется для грузовых автомобилей и на задней оси легковых.

Полунезависимая

Включает в себя жесткую балку, которую торсионы удерживают на кузове. Эта конструкция делает подвеску относительно самостоятельной по отношению к кузову. Для примера можно изучить подвеску переднеприводного автомобиля ВАЗ.

Независимая подвеска

Предполагает автономную работу каждого колеса. Т.е. их перемещения не зависят друг от друга, что приводит к более плавному ходу. Независимая подвеска может быть как передней так и задней, и в свою очередь ее принято разделять на:

• Подвеска с качающимися полуосями — основным элементом конструкции выступают полуоси. При наезде на неровности колесо всегда сохранит перпендикулярное положение относительно полуоси.
• Подвеска с косыми рычагами — оси качания рычагов находятся под косым углом. Преимуществами такого вида прибора можно назвать уменьшение колебаний колесной базы и крена авто на поворотах.
• Подвеска на продольных рычагах — самый простой тип, среди независимых. Каждое колесо удерживается при помощи рычага, воспринимающего боковые и продольные усилия. Обычно рычаг крепится к кузову при помощи шарниров и обладает высокой устойчивостью. Недостаток такой подвески заключается в том, что на поворотах колеса наклоняются вместе с кузовом, создавая большой крен.
• С продольными и поперечными рычагами. Этот вид подвесок сложен в техническом плане и громоздок, поэтому слабо популярен (использовался на таких марках как Rover, Glas и т.д.).
• С двойными продольными и поперечными рычагами.
• Торсионно-рычажная подвеска — включает в свою конструкцию два продольных рычага и торсионную скручиваемую балку. Используется на задней оси переднеприводных автомобилей, в современном автомоделировании в основном на бюджетных китайских моделях. Преимуществом считается надежность и простота, а недостатком — излишняя жесткость, лишающая комфорта пассажиров заднего ряда.
• Подвеска МакФерсон — самая распространенная схема передней подвески современных автомобилей. Это обусловлено небольшой шириной, легкостью и простотой конструкции. Однако у такой подвески есть и существенный минус: высокое трение в амортизаторной стойке и, как следствие, снижение фильтрации дорожных шумов и неровностей.
• Гидропневматическая и пневматическая подвеска. Роль упругих элементов исполняют пневматические баллоны и гидропневматические элементы, объединенные в одно целое с системой гидроусилителя руля и гидравлической системой тормозов.
• Адаптивная подвеска отличается тем, что степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от качества дорожного полотна, параметров движения и запросов водителя. Результатом можно отметить повышенную маневренность и безопасность.

Все подвески имеют свои положительные характеристики и недостатки. Некоторые до сих пор широко используются, а какие-то давно не актуальны.

Этапы проверки

Обычно диагностику ходовой части машины делят на две части: проверка в движении и на месте. В первом случае нужна внимательность и хороший слух. Опытный механик, сидя за рулём машины, быстро определит причину стука, скрежета или скрипа с точностью до 99%. Вот характерные признаки, по которым узнают неисправные детали автомобильной ходовой в движении:

• рулевой механизм, тяги — на высокой скорости машину уводит от прямолинейного движения, появляется люфт и вибрации;
• ступичные подшипники — вибрируют и гудят при езде по ровному асфальту;
• стабилизаторы — машину сильно кренит на поворотах;
• ШРУС — на малой скорости при повороте руля слышны щелчки;
• опорный подшипник — при проезде неровностей, «лежачего полицейского» слышен стук;
• колодки, диски, суппорт — автомобиль уводит вправо или влево при торможении, увеличивается тормозной путь;
• сайлентблоки — во время ускорения слышится глухой стук;
• амортизатор — при движении по грунтовой дороге стучит в зоне колёс;
• втулки стабилизаторов — скрип на поворотах.

Если автомобиль неустойчиво движется на средней скорости, по ровной трассе — это уже указывает на разное давление в шинах или потерю регулировки схода‐развала.

Более тщательная диагностика проводится уже статично. Обычно машину ставят на домкрат, но лучше воспользоваться подъёмником. Днище автомобиля заранее прочищается от грязи, чтобы при осмотре было всё хорошо видно и ничего не сыпалось.

Как работает подвеска автомобиля

Основной принцип работы подвески заключается в поглощении энергии удара благодаря движению ее конструктивных элементов. Выглядит это следующим образом:

Таким образом, подвеска выполняет следующие функции:

• поглощение толчков, ударов, вибрации;
• стабилизация движения транспортного средства, которая достигается обеспечением постоянного контакта колеса с дорожным покрытием;
• сохранение положения колес в пространстве, благодаря которому возможно точное рулевое управление машиной.

Также существует подвеска двигателя, которая гасит удары, толчки и колебания, которые возникают при функционировании мотора.