На идеальной дороге подвеска не нужна. Но реальные транспортные магистрали в разной степени представляют собой комплекс неровностей, поэтому для обеспечения комфорта пассажиров, а также сохранности грузов и самого автомобиля, пришлось ввести упругие элементы между кузовом и колёсами. Но и абсолютная плавность тут неуместна, что хорошо видно по транспорту на воздушной подушке. Автомобиль должен быстро разгоняться, тормозить и проходить повороты, для чего требуется определённая жёсткость в связи кузова с дорогой. Вот эти противоречивые свойства и составляют суть автомобильных подвесок.

Появление первых подвесок

Ещё во времена конной тяги пассажиры быстро убедились, что от тряски не спасают никакие мягкие диваны в каретах. Отличием от простых телег стали рессорные подвески. В сочетании с появившимися позже обрезиненными колёсами первые подвески обеспечивали приемлемые условия для езды по не самым лучшим дорогам. Вся эта конструкция полностью перешла и на первые автомобили.

Упругим элементом стали рессоры. Это наборная конструкция из стальных полос с различным конструктивным исполнением. По форме рессоры подразделялись на эллиптические, полуэллиптические и четвертьэллиптические, а по расположению – на продольные и поперечные. Постепенно доминировать стали классические полуэллиптические продольные рессоры по одной на каждое колесо. Такая подвеска оказалась наилучшей по сочетанию комфорта, простоты конструкции и приемлемых кренов кузова среди рессорных. Понятие управляемости только зарождалось. Отсутствовало и демпфирование, частично эта функция обеспечивалась межлистовым трением в рессорах. Тем не менее, такая подвеска сохранилась и до нынешнего времени в грузовиках и прочей технике, где главным свойством считается простота и прочность.

Независимая подвеска

В подвеску установлены под углом к вертикальной оси автомобиля два амортизатора. Такое расположение амортизаторов обеспечивает дополнительно к гашению вертикальных колебаний повышение поперечной устойчивости кузова. Аналогичная установка амортизаторов принята в подвесках автомобилей «Фольксваген», «Опель», «Форд», «Фиат» и др.

На автомобилях «Ауди», «Мицубиси», «Тойота» и др. применяется подвеска задних ведомых колес с двумя продольными рычагами работающими на изгиб. Через широко разнесенные рычаги, жестко связанные с поперечной балкой передаются тяговый и тормозной моменты, а за счет восприятия изгибающего момента рычагами и скру­чивающих нагрузок поперечной балкой уменьшается продольный и поперечный крены кузова.

Широкое распространение на легковых автомобилях получила конструкция подвески (в ряде случаев ее называют полузависимой) со связанными продольными рычагами. Про­стейшим вариантом такой конструкции может служить подвеска задних колес переднеприводных автомобилей ВАЗ ЗАЗ-1102, «Рено», «Фольк­сваген Поло», «Сирокко», «Пассат», «Гольф», «Аскона» и др.

ПОДРОБНОСТИ: Кузовной ремонт автомобилей — основные виды кузовных работ

Балка задней подвески состоит из двух продольных рычагов 15 и соединителя 14, которые сварены между собой через усилители. В задней части к рычагам подвески приваре­ны кронштейны 16 с проушинами для крепления амортизаторов, а также фланцы 2, к которым крепятся болтами оси задних колес.

Спереди рычаги подвески имеют приварные втулки 3, в которые запрессованы резинометаллические шарниры 4. Через шарнир проходит болт, соединяющий рычаг подвески со штампованно-сварным кронштейном 5, который крепится к лонжерону кузова приварными болтами Пружина 12 подвески опирается одним концом на чашку амортизатора 1, а другим через изолирующую прокладку 13 в опору, приваренную к внутренней арке (брызговику) кузова.

Такая подвеска в переднеприводных автомобилях обеспечивает легкость компоновки всех элементов подвески, небольшое количество деталей в подвеске, отсутствие направляющих рычагов и штанг, оптимальное передаточное отношение от кузова к упругому устройству подвески исключение стабилизатора, высокую стабилизацию схода и колеи при разных ходах подвески, благопри­ятное расположение центров крена, уменьшающих возможность перераспределения массы кузова при торможении.

Требования к конструкции

Подвеска выполняет целый ряд функций, важность каждой из которых определяется конкретными целями применения транспортного средства:

• плавность хода и комфорт;
• минимальные крены кузова, парирование продольных и поперечных раскачиваний;
• обеспечение постоянного и стабильного контакта протектора шин с дорогой, как основы сохранения управляемости в любых условиях;
• сохранение заданной плоскости вращения колёс относительно кузова или изменение её положения в нужную сторону (пассивное подруливание);
• гашение колебательных процессов демпфированием;
• взаимодействие с рулевым управлением, тормозной системой и приводом передачи крутящего момента;
• противостояние реактивным усилиям и моментам в ходовой части с минимальным изменением геометрии;
• достаточная величина рабочего хода подвески (колёс) между крайними верхним и нижним положениями;
• энергоёмкость, то есть способность поглощать энергию ударов и толчков на неровностях, не передавая её на кузов и не вызывая колебательных процессов, тем более резонансов на повторяющихся воздействиях;
• надёжность, прочность и долговечность.

Основные проблемы проектирования появляются при попытке обеспечить компромисс между комфортом и управляемостью. Отсюда и условное деление всех подвесок на мягкие и жёсткие.

Регулировка

За счет правильной регулировки системы владелец авто сможет обеспечить комфортную езду на любом типе дорог. Под регулировкой понимают выбор угла установки колес. Многие подобный метод называют еще «сход-развал».

Известно, что колеса стоят не перпендикулярно оси кузова и не параллельно дороги во время движения. В большинстве случаев выдержан небольшой угол, обеспечивающий наклон колеса и транспортного средства в обеих плоскостях.

Преимущества правильной регулировки:

• уменьшение сопротивления движению;
• снижение степени износа протектора;
• уменьшение расхода масла внутри двигателя.

Выполнить установку углов подвески автомобиля своими руками сложно, так как данная процедура требует наличия особого оборудования и хотя бы минимального опыта в проведении подобных работ. Рекомендуется за этим обращаться в автосервис или станцию технического обслуживания, где также могут провести акустическую диагностику по доступной цене.

Практическая реализация

Для обеспечения выполнения всех задач элементы подвесок подразделяются по основным группам по назначению:

• упругие элементы, непосредственно накапливающие энергию толчков с последующей её отдачей на обратном ходе;
• демпфирующие устройства, обычно это амортизаторы различных типов;
• направляющий аппарат, рычаги, тяги, телескопические стойки, стабилизаторы поперечной устойчивости, ограничители и буферы отбоя;
• подвижные сочленения, шаровые шарниры, резинометаллические сайлентблоки, подшипники;
• кронштейны крепления к кузову (раме) и ступичным узлам колёс.

К подвескам не относятся прочие узлы ходовой части, рулевое управление, тормозная система, приводы колёс.

Подвеска с косыми 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.

Здесь основной конструкции выступает продольный рычаг. Он должен разгружать опорные усилия, которые воздействуют на кузов. Данная система очень тяжелая, что не делает ее популярной на рынке. А в случае с продольными рычагами все лучше – это более гибкий в настройке тип. Опорные рычаги позволяют снизить нагрузки на крепеж подвески.

Решение очень похоже на систему на продольных рычагах. Отличие в том, что оси, на которых качаются рычаги, в данном случае установлены под более острым углом. Данные системы устанавливают чаще всего на задней оси. Подвеску можно встретить на автомобилях немецкого производства. Если сравнивать с продольным типом, то здесь крены в повороте существенно снижены.

В отличие от однорычажной системы, здесь на каждую ось приходится по два рычага. Они размещаются поперек или продольно. Для соединения рычагов могут применяться торсионы и пружины. Кроме того, нередко используются и рессоры. Подвеска отличается компактностью, но она не сбалансирована для езды по неровностям.

Различные типы подвесок

Укрупнённо подвески подразделяются на зависимые, независимые и полузависимые. В последних связь между колёсами оси имеется, но она обладает заданной упругостью, в отличие от жёсткой связи в зависимых конструкциях или отсутствия таковой при независимой организации. Наличие стабилизаторов поперечной устойчивости хотя и обеспечивает данную связь, но тип подвески не изменяет.

Простейшие зависимые подвески

Зависимый тип подвески подразумевает наличие жёсткой связи между колёсами одной оси. Обычно это металлическая балка или кожух ведущего моста. Упругие и демпфирующие элементы могут быть разного типа, на принципиальную схему подвески это не влияет, только не конструктив направляющего аппарата. Например, использование рессор в силу их достаточной поперечной жёсткости позволяет отказаться от дополнительных рычагов или тяг. Иногда дополняется стабилизатором поперечной устойчивости в виде скручивающегося стержня из пружинной стали.

На легковых автомобилях зависимая подвеска с неразрезным мостом или балкой практически не используется, поскольку обладает значительными неподрессоренными массами, что снижает общий комфорт. Управляемость также трудно обеспечивать из-за влияния хода одного из колёс оси на положение второго относительно дороги. При этом такая подвеска обладает высокой прочностью, проста и надёжна. Применяется на внедорожниках и грузовых автомобилях.

Часто на бюджетные автомобили устанавливается полунезависимая схема, когда балка имеется, но она обладает упругой эластичностью. Такой тип совмещает простоту с приемлемой управляемостью.

Независимые

Независимые схемы отличаются широкими возможностями для совмещения взаимоисключающих требований. Здесь каждое колесо обладает запрограммированной свободой перемещения и не влияет на прочие. Конструкция в целом более сложная, но обеспечивает наилучшие условия для работы колёс во всех условиях, от шоссейных видов автоспорта до внедорожной езды.

У каждого колеса имеется свой направляющий аппарат, упругие и демпфирующие узлы. Возможно независимо организовывать траектории перемещения ступичных узлов в любых положениях. Достигается максимальный комфорт при сохранении управляемости. Некоторые неудобства доставляет изменяющийся при работе подвески клиренс автомобиля.

Параллелограммного типа

Направляющий аппарат такой подвески представляет собой два А-образных рычага, верхний и нижний, между которыми на шаровых шарнирах размещается кулак со ступицей. Схематично это представляет собой параллелограмм, благодаря чему плоскость вращения колеса при рабочих ходах не изменяет своего угла относительно дороги, что даёт надёжную сохранность пятна контакта.

Двухрычажная подвеска достаточно проста, но при этом гарантирует управляемость, отсюда её применение даже в самых продвинутых дисциплинах автоспорта. Однако сложности компоновки сильно ограничивают её использование в гражданских легковых автомобилях, где гораздо чаще закладываются иные конструкции.

Многорычажные

Выполнить направляющий аппарат достаточно компактным и вместе с тем точно работающим позволяет многорычажная схема. Её особенность заключается в обеспечении сложной траектории движения колеса, которую нельзя получить двумя рычагами. Такая подвеска сможет максимально сохранить контакт с дорогой при продольных и поперечных кренах кузова, в любой точке рабочего хода от нижнего положения к верхнему. Реализуется и подруливающий эффект, важный для стабилизации машины в поворотах. При этом рычаги компактны и хорошо компонуются в ограниченном пространстве колёсных арок.

МакФерсон

Одна из самых популярных подвесок свечного типа. Состоит из телескопической амортизационной стойки с надетой на неё пружиной. Сверху имеется поворотная опора с подшипником, снизу треугольный рычаг с шаровой опорой и сайлентблоками. Наиболее простая и компактная конструкция с неплохими характеристиками, что вызвало самое широкое её применение на подавляющем числе легковых автомобилей массового производства.

Специальные спортивные

Применение в автоспорте, а также на мощных скоростных автомобилях, накладывает на подвески особые требования. Заключаются они в выделении из общего набора функций наиболее важных для управляемости. Отсюда решения в виде регулируемых амортизаторов и упругих элементов, размещение их в кузове для предельного снижения неподрессоренных масс, исключение податливых сайлентблоков с заменой их на жёсткие шаровые шарниры. Хода подвесок могут быть экстремально большими или минимальными, в зависимости от вида спорта. Нечто подобное используется и в спорткарах.

Типы систем подвесок

• подрамник – металлическая конструкция, прикрепляемая к нижней части кузова;
• поперечные нижние рычаги, установленные на подрамнике;
• поворотный кулак со ступицей крепится к рычагу посредством шаровой опоры;
• роль верхнего рычага играет сама стойка в сборе с пружиной, опирающаяся верхним концом в стакан кузовного лонжерона;
• стабилизатор, связывающий поперечные рычаги;
• наконечники рулевых тяг, присоединенные к поворотным кулакам на шарнирах.

Принцип действия подвески McPherson довольно прост: амортизатор, установленный внутри пружины, работает вместе с ней как главный демпфирующий элемент. Стойка способна вращаться вместе с поворотным кулаком за счет опорного подшипника в верхней части. Рычаг держит колесо снизу, а поворот осуществляется под воздействием рулевой тяги, прикрепленной шарниром к кулаку. От кренов автомобиль предохраняет стабилизатор, соединенный с подрамником и обоими рычагами.

Основные плюсы данной подвески – компактность, низкая стоимость и возможность без проблем подключить к колесам ШРУСы от поперечно стоящего мотора. Дополнительное преимущество – большой ход, практически на всю длину раскрытия амортизатора, предохраняющий детали кузова от пробоев подвески.

Теперь о минусах:

1. Опорная стойка подвержена ударным нагрузкам со стороны колеса и нередко выходит из строя. Это слабое место конструкции McPherson.
2. Из-за большого хода и подвижного крепления элемента упругости на шарнирах существенно меняется развал передних колес.

Указанные недостатки не позволяют устанавливать независимую подвеску Макферсон на тяжелые машины премиум-класса, внедорожники и спорткары.

Конструкция этой разновидности подвески имеет определенную схожесть с двухрычажной системой, только более совершенной. Суть в следующем: колесная ступица держится на нескольких рычагах, позволяющих успешно гасить колебания от разнонаправленных воздействий. Преимущества подобного устройства неоспоримы:

• полная независимость каждого колеса;
• отличное сцепление с дорожным покрытием;
• повышенный комфорт и управляемость автомобилем;
• надежность и долговечность узлов, обусловленная распределением нагрузки на несколько деталей.

Недостаток многорычажной подвески – сложность, которая тянет за собой повышение стоимости ремонта. Чаще всего приходится менять шарниры и резиновые втулки, реже – сайлентблоки. В различных марках авто конструкция встречается на передней и задней оси.

Буфер упругости необходим, чтобы анализировать и передавать на кузов информацию в процессе обработки неровностей дороги. Это могут быть пружины, рессоры, торсионы – любые детали, сглаживающие колебания.

Распределяющие детали закреплены одновременно и в системе подвески, и прикреплены к кузову автомобиля. Это позволяет передавать силу. Данные элементы представляют собой рычаги.

Амортизаторы используют метод гидравлического сопротивления. Амортизатор противостоит упругим элементам. Различают два вида – однотрубные и двухтрубные модели. Также устройства классифицируют на масляные, газомасляные, а также пневматические.

Штанга предназначена для стабилизации поперечной устойчивости. Данная деталь является частью сложного комплекса, который состоит из опор, а также механизмов рычагов, закрепленных на кузове. Стабилизатор распределяет нагрузку при поворотах и похожих маневрах.

Крепежные детали – это чаще болтовые соединения и различные втулки. Одними из самых популярных элементов в разных типах подвесок являются сайлентблоки и шаровые опоры.

Так, нередко нарушаются углы передних колес. Часто деформируются рычаги, снижается жесткость пружин или они ломаются. По тем или иным причинам нарушается герметичность амортизаторов, повреждаются опоры амортизаторов, изнашиваются втулки стабилизаторов, изнашиваются шаровые опоры и сайлентблоки.

Даже при регулярном обслуживании подвеска все равно является в России расходным материалом. Буквально каждый год после зимы водителям приходится озадачиваться заменой подвески автомобиля.

Типы упругих элементов

В качестве аккумулирующих энергию материалов может применяться металл или газ. Ранее использовалась резина, сейчас её применение исключается по соображениям долговечности.

Пружины и рессоры

Пружины применяются спирального типа в форме цилиндра или более сложные, с переменным диаметром и шагом витков. Как правило, они работают на сжатие, боковые усилия не сдерживают, поэтому требуют полноценного направляющего аппарата. Зато, обладая минимальным внутренним трением, пружина не мешает настройке амортизаторов для обеспечения близкой к идеалу характеристики демпфирования.

Рессоры упрощают конструкцию, но массивны, имеют непредсказуемое внутреннее трение и пригодны для работы только в зависимых подвесках по компоновочным соображениям. В легковых автомобилях используются очень редко.

Торсионы

Особо выделяется подвеска, где упругим элементом служит скручивающийся металлический стержень или пакет пружинных листов – торсион. Иногда это обеспечивает компоновочные преимущества, а также позволяет легко регулировать предварительный натяг.

Пневматика и гидравлика

Наиболее продвинутые подвески дорогих автомобилей содержать эластичные пневмобаллоны со сжатым газом, иногда совмещённые с гидроцилиндрами. Преимущества такого типа – близкие к идеалу характеристики упругости, возможность оперативно регулировать жёсткость и положение кузова над дорогой, а также программировать связь между всеми колёсами через гидропривод. Это самый комфортный тип подвесок, но одновременно наиболее сложный и ненадёжный. Часто используется в качестве опции при комплектации автомобиля.

Значение слова подвеска

транспортных машин, система механизмов и деталей соединения опорных элементов (колёс, катков, лыж) с корпусом машины, предназначенная для снижения динамических нагрузок и обеспечения равномерного распределения их на опорные элементы при движении, служащая также для повышения тяговых качеств машины. Различают жёсткие, полужёсткие и мягкие П. При жёсткой П., применяемой на гусеничных подъёмных кранах, экскаваторах, торфяных комбайнах и т.п. машинах, транспортная скорость которых не превышает 3≈4 км/ч, оси опорных катков крепятся непосредственно к остову без каких-либо промежуточных подвижных элементов. При полужёсткой П., устанавливаемой на большинстве типов тракторов, опорные катки смонтированы на специальных рамах (гусеничных тележках), которые обычно соединены с остовом сзади шарнирно, спереди ≈ упругим элементом (например, рессорой ) либо через упругие элементы спереди и сзади. Мягкая П. (эластичная, упругая), которой оборудуют автомобили и др. быстроходные машины, а также некоторые тракторы, имеет большой запас потенциальной энергии, т. е. большой ход и достаточно большую жёсткость.

Автомобильная П. по конструкции бывает зависимой и независимой. В зависимой П. жёсткая балка (передняя ось, картер заднего моста) связывает упругие элементы с колёсами. В независимой П. имеется специальный направляющий аппарат (качающиеся рычаги, стойки) для каждого упругого элемента, связывающего подвешенную часть автомобиля с колесом. Поэтому правое и левое колёса одной оси имеют самостоятельные вертикальные перемещения.

П. может быть рессорной, пружинной, торсионной, пневматической. Рессоры обычно применяются в зависимой П. грузовых автомобилей, а также в задней П. некоторых легковых. Упругие элементы в виде пружин и торсионов используются в независимой передней П. легковых автомобилей. В пневматической П., применяемой на автобусах (ЛАЗ-695 и др.), упругими элементами являются заполненные сжатым воздухом баллоны, давление в которых поддерживается регулятором, увеличивающим подачу сжатого воздуха из пневматической системы при повышении нагрузки на баллон, что обеспечивает сохранение постоянного дорожного просвета. Для уменьшения амплитуды колебаний и их быстрого гашения в П. предусмотрены амортизаторы ≈ демпферы ; ход П. ограничивается резиновыми буферами. С целью ограничения кренов на поворотах и поперечных раскачиваний кузова при движении П. некоторых машин снабжаются стабилизаторами.

П. ж.-д. подвижного состава (локомотивов, вагонов), чаще называемая рессорным подвешиванием, включает в себя упругие элементы ≈ рессоры (подвесные, эллиптические, воздушные, резиновые), пружины (винтовые, кольцевые, тарельчатые и др.) и гасители колебаний ≈ гидравлические и фрикционные демпферы. В зависимости от требуемой степени смягчения усилий, действующих на кузов локомотива или вагона от его ходовых частей, П. может быть одно-, двух-, трёхступенчатой.

И. Г. Герцкис, А. А. Сабинин, Б. Н. Покровский.