Пружні елементи підвісок. найбільш поширені листові ресори.Вони прості у виготовленні і ремонті. Їм не потрібні, на відміну від пружинних і торсіонних ресор, важільні напрямні пристосування.

Листові ресори бувають трьох типів (рис. 22.2, У): полуелліпті- етичні (А),кантільоверниє (Б)і четвертні (в).

Форма набору листів відповідає епюрі згинальних моментів, тобто ресора є балкою рівного опору.

Кріплення ресор перших двох типів асиметричне, що забезпечує опір крену і «клювкам» при гальмуванні. коеф-

Мал. 22.2.

/ - листові ресори: а- напівеліптична; б- Кантільоверниє; в- четвертна; II- пневмоелементи: а- двосекційний; б, в- діафрагмові;

г- рукавний фициент асиметрії г = (1 2 - 1 () / 1= 0,1-0,3- Коефіцієнт деформації напівеліптичних ресорах 5 = 1,45-1,25.

Листова ресора складається з корінного листа, який з'єднаний з рамою, і притягнутих до нього хомутами інших листів. Перед складанням листи мають різну кривизну. Поздовжнє зміщення листів обмежують виступи, які входять в поглиблення суміжного аркуша, або центральний стягнутий болт. Для зниження тертя на листи наносять шар графітової мастила або розміщують між ними неметалеві прокладки. Перетин ресор буває прямокутним, Т-образним або трапецеїдальним. Ресору кріплять до мосту драбинами з накладками, один кінець корінного листа кріплять до кузова шарнірно, а інший - через сережку. Застосовують також кріплення кінців ресор на гумових подушках. Таке кріплення не вимагає мастила і знижує скручування ресори при перекоси рами.

спіральні ресори(Пружини) частіше застосовують при незалежній підвісці коліс. Циліндричні ресори мають лінійну характеристику, а конічні - прогресивну.

торсіониявляють собою вал або пучок валів, скручуються під час впливу дороги на підвіску. Їх застосовують при незалежній підвісці коліс багатовісних автомобілів, в причепах і малолітражних автомобілях. Енергія пружної деформації тріснув в 2-3 рази більше, ніж у листових ресор.

Пружні пневматичні елементичасто застосовують на автомобілях з мінливою підресореною масою (автобусах, контейнеровозах, трейлерах і т.д.). Характеристика пневмопідвіски нелінійна, її параметри можна змінювати за рахунок зміни тиску повітря. Висока плавність ходу може бути отримана при щодо малих переміщеннях мас кузова і непідресореної частини. Змінюючи тиск повітря, можна регулювати положення кузова щодо дороги, а при незалежній підвісці - дорожній просвіт.

Балонні і діафрагмові пружні елементи(Рис. 22.2, II)виготовляють з двошарових гумокордові оболонок. Для корду використовують капрон або нейлон, для зовнішнього шару балона - масло бензостойкую гуму, а для внутрішнього шару - каучук. Для балонів (рис. 22.2, //, а)характерна висока герметичність. Однак для роботи з ними на низькочастотних коливаннях застосовують додаткові резервуари. Застосовуючи діафрагмові і рукавні елементи (рис. 22.2, //, б, в, г),можна отримати низьку власну частоту підвіски. Для роботи цих елементів потрібно менший обсяг повітря. Однак внаслідок тертя їх оболонки про поршень вони швидше зношуються.

гідропневматичніелементи телескопічного типу передають газової подушці тиск через рідину. Ці пристрої компактніше пневматичних, так як працюють при тиску до 20 МПа.

Напрямні пристрої визначаються схемою підвіски. при залежноюпідвісці (рис. 22.3, а)обидва колеса жорстко з'єднані з балкою моста. При зміні положення одного з коліс по висоті змінюється кут X.В цьому випадку при обертанні колеса виникає гіроскопічний ефект, який прагне повернути вісь в попереднє положення, що призводить до зносу шин і осей. при незалежноїпідвісці (рис. 22.3, б-д)кожне колесо підресорені окремо. При одноважельною підвісці (див. Рис. 22.3, б)в системі також діє гіроскопічний ефект. При двохважелем підвісці параллело- програмних (див. Рис. 22.3, в)ітрапецієподібної з важелями різної довжини (см. рис. 22.3, г)кутового переміщення колеса немає, але виникає бічний зсув Д /, яке призводить до бічного зносу коліс.

На легкових автомобілях широко застосовують для важеля телескопічну підвіску «коливається свічка» ( «свічка Макферсона», див.

Мал. 22.3.

а- залежна; б- незалежна Одноважільний; віг - незалежні двохважелі з важелями рівній і різної довжини; д- незалежна важільно-телескопічна рис. 22.3, д). Вона забезпечує незначна зміна колії і розвалу коліс, має малу масу, велику відстань між опорами правого і лівого коліс, великий хід по висоті.

Балансирні підвіски (рис. 22.4) застосовують на багатовісних автомобілях. Підвіски з коротким балансиром (рис. 22.4, а)використовують на напівпричепах і автомобілях з колісною формулою 6x2. У підвісці, зображеної на рис. 22.4, б,під листової ресорою встановлений великий балансир, а над ним - реактивні тяги (в автомобілях МАЗ). У схемі на рис. 22.4, всама ресора є балансиром, а зверху і знизу встановлені реактивні штанги, що обмежують переміщення мостів (автомобілі ЗІЛ, КрАЗ, УралАЗ).

Мал. 22.4. Схеми балансирних підвісок: а- четирехрессорная з балансиром; б- двухрессорная з жорсткою балансирной балкою; в- з балансирними ресорами і реактивними штангами

Стабілізатори. При повороті автомобіля під дією відцентрової сили кузов крениться, положення центру мас змінюється, що може привести до перекидання машини. Для запобігання цьому явищу підвіска повинна мати кутову жорсткість в поперечному напрямку, що досягається установкою стабілізаторів. Часто стабілізатор представляє собою торсіон, який при нахилі кузова закручується. На легкових автомобілях стабілізатор встановлюють на передньому мосту і рідко - на задньому. Іноді функцію стабілізатора виконує в задній підвісці U-подібна балка заднього моста (автомобілі ВАЗ).

Підвіски автомобіля класифікуються за конструкцією (або типам) напрямних пристроїв і пружних елементів. Напрямні пристрої служать для сприйняття і передачі тягових, гальмівних і поперечних сил, що виникають при повороті, від коліс до кузова. Конструкція подає устрою впливає на характер зміни положення кузова і коліс автомобіля при русі. Пружні елементи в підвісці є основними перетворювачами динамічних навантажень, що передаються через колеса від дороги до кузова. Найбільшим ефектом зниження динамічних навантажень мають "м'які" підвіски, що мають пружні елементи з невеликою жорсткістю. Такі підвіски можуть забезпечити низькі частоти коливань кузова (не більше 1 Гц), що створюють найбільший комфорт при русі автомобіля, так як дозволяють ізолювати кузов від впливу сил, що виникають при взаємодії коліс з нерівностями дороги.

Вважається, що для легкових автомобілів найкращий комфорт (відсутність стомлюваності водія при тривалій їзді і відсутність відчуття коливань кузова при русі по дорозі з твердим покриттям на різних швидкостях) досягається, якщо прискорення кузова не перевищують 0,5-1 м / с 2 при вертикальних власних коливаннях кузова на частотах до 1 Гц.

Направляючий пристрій підвіски визначає кінематику коліс по відношенню до кузова і дорозі, відчутно допомагає значний вплив на експлуатаційні властивості автомобіля. Відволікаючись від деяких конструктивних особливостей застосовуваних напрямних пристроїв, їх можна представити у вигляді простих схем (Рис. 2) .

Направляючий пристрій являє сукупність важелів різної конструкції, штанг і шарнірів, що пов'язують колесо з кузовом і забезпечують передачу сил і моментів. Для передачі осьових сил застосовують, як правило, прості штанги з шарнірними опорами, що виключають изгибающие навантаження. Прикладом таких штанг можуть служити поздовжні штанги підвіски ведучих коліс автомобілів ВАЗ-2101; -2107, "Мазда-РХ7", "Фольксваген", "Даймлер-Бенц" і поперечні, наприклад, тяга Панара, що сприймає поперечні сили в залежних підвісках. Профіль перетину таких штанг може бути різним, але забезпечує високий опір подовжньому вигину. Найбільше застосування знайшли штанги круглого перетину.

У незалежних підвісках, де необхідна передача зусиль в поперечному і поздовжньому напрямках, використовуються важелі трикутної або серповидної форми, стійкі до поздовжнім силам і володіють міцністю на вигин від поздовжніх і поперечних навантажень. Важелі виготовляються штампуванням або поковкою зі сталі або алюмінієвих сплавів. У ряді випадків застосовують лиття і зварні конструкції. З алюмінієвого сплаву виготовлені поперечні важелі автомобілів "Порше", "Даймлер-Бенц" і ін.

Важелі направляючого пристрою підвіски з'єднуються з колесом і кузовом за допомогою кульових шарнірів і втулок. Шарніри можуть бути напрямними і несучими. Наприклад, в незалежній підвісці на поперечних важелях на нижній важіль спирається пружний елемент. Кульовий шарнір такого важеля сприймає сили, що діють в різних напрямках, отже, шарнір повинен бути несучим. Шарнір на верхніх важелях не сприймає вертикальні сили, а передає в основному поперечні. У цьому випадку застосовується направляючий шарнір. На рис. 3 показані несучі кульові шарніри і спрямовує шарнір, що застосовуються на автомобілях. Слід зазначити, що аналогічні шарніри застосовуються і на рульовій тязі. Шарніри мають циліндричний або конусний (1:10) спрямовує хвостовик, кульова головка охоплюється пластмасовим (з ацетильной смоли) вкладишем, захисний чохол заповнюється спеціальним мастилом. Такі шарніри (фірми-виробники Еренрайх "," Лемфёрдер Метальва-рен ") мають гарну герметичністю від попадання бруду і практично не вимагають обслуговування.

Звертає на себе увагу несе шарнір (Ріс.3б) , має додаткову шумоізоляцію в вигляді пружних гумових вкладишів, який використовується фірмою "Даймлер-Бенц" для ізоляції шумів від кочення радіальних шин.

Опорні вузли направляючого пристрою підвіски повинні мати не велике тертя, бути досить жорсткими і мати шумопоглощающімн властивостями. Для забезпечення цих вимог в конструкцію опорних елементів вводяться гумові або пластмасові вкладиші. Як матеріали вкладишів застосовують такт які не вимагають обслуговування процесі експлуатації, наприклад поліуретан, поліамід, тефлон і ін Використання гумових вкладишів у втулках забезпечує хорошу шумоізоляцію, еластичність при крученні і пружне зміщення під навантаженням.

Найбільшого поширення в опорних елементах отримали сайлентблоки (Рис. 4) , Що складаються з гумової циліндричної втулки, запресованої великим обтисненням між зовнішньою і внутрішньою металевими втулками. Ці втулки допускають кути закручування ± 15 ° і перекіс до 8 ° (Рис. 4, а) . втулка (Рис. 4, б) застосовується на автомобілі БMB-528i, виготовлена ​​методом вулканізації гуми між двома сталевими втулками, володіє хорошими шумопоглинаючими властивостями і достатньою жорсткістю. втулка (Рис. 4, в) знайшла широке застосування і поперечних тягах і амортизаторах.

На поперечних важелях автомобілів "Даймлер-Бенц 280S / 500SEC" і "Фольксваген" встановлюють так звані ковзаючі опори, в яких проміжна втулка може ковзати по внутрішній, забезпечуючи малу жорсткість при крученні (деформація не перевищує 0,5 мм при бічній силі 5кН). Опору змащують, а рухому частину герметизують торцевими ущільненнями.

Для забезпечення поглинання таких шумів на автомобілях БМВ 5-ї серії застосовують гумові опори, запресовуються в поперечину задньої підвіски з обох сторін і мають різну жорсткість залежно від напрямку деформації. У передній підвісці автомобілів "Хонда Прелюд" і "Форд Фієста" застосовується комбінована втулка з поліуретану, пластмаси і сталевих шайб, що забезпечують в залежності від напрямку дії сил різні жорсткісні характеристики. На передньопривідних автомобілях "Ауді-100/200" і "Опель Корса" використовують цільну фігурну гумову втулку в поперечних важелях, яка в залежності від напрямку сил опору коченню має різну жорсткість при необхідній еластичності в бічному і вертикальному напрямках.

Пружні елементи підвіски розрізняють по конструкції і матеріалу, з якого вони виготовлені. Основною характеристикою пружного елемента є жорсткість (відношення навантаження до деформації або прогину, які вона викликає), тобто пружний опір матеріалу різних видів навантажень.

Таким властивістю найбільшою мірою володіють метали, гума, деякі пластмаси і гази. Найкращим видом пружною характеристики є прогресивна характеристика, що володіє певною жорсткістю в середній частині (зоні створення коливань кузова), що забезпечують найбільший комфорт при русі автомобіля) і великою жорсткістю в крайніх положеннях направляючого пристрою підвіски при стисненні і відбої для виключення жорсткого удару.

Тому в підвісках використовують комбінацію пружних елементів, кожен з яких виконує свою певну функцію. Як правило, до складу пружних елементів входять: основні пружні елементи, що сприймають вертикальне навантаження, створювану масою автомобіля; додаткові пружні елементи, що забезпечують збільшення жорсткості основного пружного елемента і обмежують хід підвіски, виключаючи жорсткий удар; стабілізатор, який забезпечує збільшення жорсткості основного пружного елемента при поперечно-кутових коливаннях і нахилах кузова при поворотах автомобіля. Металеві пружні елементи мають лінійну пружну характеристику і виготовляються зі спеціальних сталей, що володіють високою міцністю при великих деформаціях. До таких пружним елементам ставляться листові ресори, торсіони і пружини. Листові ресори на сучасних легкових автомобілях практично не застосовуються, за винятком деяких моделей автомобілів багатоцільового призначення. Можна відзначити моделі легкових автомобілів, що випускалися раніше з листовими ресорами в підвісці, які продовжують експлуатуватися і в даний час. Поздовжні листові ресори встановлювалися в основному в залежній підвісці коліс і виконували функцію пружного і направляючого пристрою. Використовувалися як багатолистові, так і однолистові ресори.

Пружини як пружні елементи застосовуються в підвісці багатьох легкових автомобілів. У передній і задній підвісках, що випускаються різними фірмами більшості легкових автомобілів, застосовуються гвинтові циліндричні пружини з постійними перетином прутка і кроком навивки. Така пружина має лінійну пружну характеристику, а необхідна прогресивність забезпечується додатковими пружними елементами з поліуретанового еластомеру і гумовими буферами відбою. На ряді автомобілів для забезпечення прогресивної характеристики застосовується комбінація циліндричних і фасонних пружин зі змінною товщиною прутка.

Фасонні пружини мають прогресивну пружну характеристику і називаються "мініблокамі" за невеликі розміри по висоті. Такі фасонні пружини застосовують, наприклад, в задній підвісці автомобілів "Фольксваген", "Ауді", "Опель" та ін. Фасонні пружини мають різні діаметри в середній частині пружини і по краях, а пружини "мініблок" мають і різний крок навивки. На автомобілях БМВ 3-ї серії в задній підвісці встановлюють бочкообразную пружину з прогресивною характеристикою, що досягається за рахунок форми пружини і застосування прутка змінного перерізу. На вітчизняних легкових автомобілях в підвісках застосовують циліндричні гвинтові пружини з постійними перетином прутка і кроком в поєднанні з гумовими відбійними буферами.

Торсіони, як правило, круглого перетину застосовуються на автомобілях як пружний елемент і стабілізатора. Пружний крутний момент передається торсионом через шліцьові або чотиригранні головки, розташовані на його кінцях. Торсіони на автомобілі можуть бути встановлені в поздовжньому або поперечному напрямку. До недоліків тріснув слід віднести їх велику довжину, необхідну для створення необхідних жорсткості та робочого ходу підвіски, а також високу співвісність шліцов на кінцях торсиона. Однак слід зазначити, що торсіони мають невелику масу і хорошу компактність, що дозволяє успішно застосовувати їх на легкових автомобілях середнього і високого класів (наприклад, "Рено-1 Г," Фіат-130 ", в підвісці передніх коліс автомобілів" Хонджі Сивик "і ін.).

Пневматичні і пневмогидравлические пружні елементи ще не знайшли широкого застосування в підвісках легкових автомобілів. Використання газу як пружного елемента має велику перспективу, оскільки дозволяє, як ніякі інші пружні елементи, регулювати пружну характеристику підвіски і дорожній просвіт. Пневмогідравлічні пружні елементи мають металеву оболонку, в якій газ стискається поршнем через рідину, що грає роль затвора, тобто забезпечує спільно з ущільненнями рухомого поршня необхідну герметичність. Крім фірми "Сітроен" в Європі для деяких автомобілів класу "8" пневмогидравлические пружні елементи виготовляє фірма "Фіхтель і Закс".

Стабілізатори на легкових автомобілях в залежності від типу і конструкції підвіски можуть бути різної форми: прямі, П-образні, дугоподібні і т.п. Стабілізатор встановлюється на гумових втулках для забезпечення пружною деформації в опорах. Як правило, стабілізатори виготовляють з пружинного стали.

Залежна підвіска на легкових автомобілях встановлюється на задніх колесах. Відмінною особливістю конструкції застосовуються залежних підвісок є наявність пружних елементів, що передають вертикальні навантаження і не мають тертя, жорстких тяг і важелів, що сприймають поперечні (бічні) навантаження і забезпечують колесу і кузову певну кинематику.

У залежних підвісках для сприйняття і передачі поперечних сил використовується тяга Панара, що представляє собою жорстку штангу, кінці якої шарнірно кріпляться: один до балки моста, інший - до кузова. Розташування цієї тяги щодо осі моста і її довжина впливають на стан осі крену і характер входу автомобіля в поворот, посилюючи або послаблюючи недостатню або надмірну обертальність. Розташування тяги Панара ззаду осі моста у напрямку руху сприяє ослабленню надлишкової поворотності, властивої автомобілям з заднім приводом коліс, а розташування перед віссю сприяє ослабленню недостатньої обертальності, властивої передньопривідним автомобілям. Розташування тяги по осі коліс практично не впливає на обертальність автомобіля.

Характерною конструкцією задньої залежною підвіски заднеприводного автомобіля (класичне компонування) є підвіска автомобіля ВАЗ (Рис. 5) .

У підвіску встановлені під кутом до вертикальної осі автомобіля два амортизатора. Таке розташування амортизаторів забезпечує додатково до гасіння вертикальних коливань підвищення поперечної стійкості кузова. Аналогічна установка амортизаторів прийнята в підвісках автомобілів "Фольксваген", "Опель", "Форд", "Фіат" та ін. Для сприйняття бічних сил замість тяги Панара на ряді легкових автомобілів застосовується механізм Уатта. Механізм Уатта може розташовуватися як по осі несучої балки, так і перпендикулярно до неї.

На автомобілі "Мазда-КХ7", що має привід на задні колеса і залежну підвіску коліс, важелі механізму Уатта розташовуються по осі моста. Механізм розташований перед балкою моста і спільно з поздовжніми важелями підвіски зберігає нейтральну обертальність на поворотах, забезпечує вертикальне переміщення моста і сприймає бічні сили. Таке ускладнення залежною підвіски автомобіля з провідними задніми колесами дозволило розвивати на ньому швидкість до 200 км / ч. Для забезпечення нейтральної обертальність незалежно від навантаження на вісь застосовується підвіска провідних коліс з косими верхніми важелями без поперечної тяги (автомобіль "Форд Таунус").

Найбільш досконала залежна підвіска провідних коліс автомобіля застосовується на автомобілі "Вольво-740/760": підвіска має два довгих важеля, що кріпляться під балкою моста, на яких встановлені пружина і амортизатор. Нижні важелі кріпляться до кузова на гумових опорах, що мають деяку податливість при скручуванні. Бічні сили сприймаються поперечною тягою Панара, розташованої ззаду балки моста на висоті осі коліс.

Залежна задня підвіска автомобілів з приводом на передні колеса складається з несучої балки, найчастіше відкритого профілю, що з'єднує осі коліс, двох або чотирьох поздовжніх важелів, шарнірно або жорстко кріпляться до балки. Нижні важелі виготовляються таким чином, щоб на них спиралися пружні елементи і амортизатори. Бічні сили, як правило, сприймаються тягою Панара.

Задня залежна підвіска автомобіля "Сааб-900" має силову балку, до якої шарнірно кріпляться подовжні (верхній і нижній) важелі, що утворюють механізм Уатта. Над силовий балкою розташована тяга Панара, що сприймає поперечні навантаження і практично не впливає на обертальність автомобіля, а також підвищує центр крену, що ефективно для передньопривідних автомобілів. Розташування нижніх важелів перед балкою, а верхніх за нею створює навантаження всіх важелів розтягують силами при гальмуванні і паралельне переміщення балки при крен кузова на повороті. Недоліком такої схеми підвіски є зміщення положення центру подовжнього крену при зміні навантаження: при малому навантаженні центр крену розташований перед віссю коліс, а при повному навантаженні - ззаду осі. Така зміна положення центру подовжнього крену призводить до "клювками" автомобіля при гальмуванні.

На автомобілі "Форд Фієста" гальмівні і тягові сили сприймаються двома нижніми поздовжніми важелями на балці і кронштейнами, закріпленими на посилених штоках амортизаторів і через гумові втулки пов'язаними з кузовом. Пружинні пружні елементи розташовані на силовий балці, а кронштейни кріплення амортизаторів винесені назад по відношенню до осі балки. Така конструкція підвіски забезпечує розвантаження середній частині балки від скручують сил при розгоні і гальмуванні.

На деяких моделях автомобілів "Рено" і "Даймлер-Бенц" є два нижніх поздовжніх важеля і один верхній трикутний важіль, закріплений на балці з можливістю повороту і кутового перекосу. Така схема забезпечує прямолінійне переміщення задньої осі без бокового зміщення і зменшення крену кузова на повороті.

На автомобілях "Ауді-100", "Міцубісі Талант", "Тойота Стартет" застосовується підвіска задніх ведених коліс з двома поздовжніми важелями, які працюють на вигин (Рис. 6).

Через широко рознесені важелі, жорстко пов'язані з поперечною балкою, передаються тяговий і гальмівний моменти, а за рахунок сприйняття згинального моменту важелями і скручують навантажень поперечною балкою зменшується поздовжній і поперечний крен кузова. Така підвіска використовується і на автомобілях "Ренджровер", "Даймлер-Бенц", в першому випадку в передній підвісці, у другому - в передній і задній підвісках повнопривідних автомобілів.

На автомобілі АЗЛК-2141 застосовується також підвіска з поперечною балкою, що працює на скручування, і поздовжніми важелями, що сприймають згинальні навантаження, що відрізняється від показаної на рис.7розташуванням пружних елементів - пружин безпосередньо на важелях.

Широке поширення на легкових автомобілях отримала конструкція підвіски (в ряді випадків її називають напівзалежної) зі зв'язаними поздовжніми важелями. Найпростішим варіантом такої конструкції може служити підвіска задніх коліс передньопривідних автомобілів ВАЗ (Рис. 7) (В тому числі ВАЗ-1111), ЗАЗ-1102, "Рено 5СТ-турбо", "Фольксваген Поло", "Сироко", "Пассат", "Гольф", "Аскона" і ін.

Мал. 7. Задня підвіска автомобіля ВАЗ-2109: 1 - маточина заднього колеса; 2 - важіль задньої підвіски; 3 - кронштейн кріплення важеля підвіски; 4,5 - відповідно гумова і розпірна втулки шарніра важеля; 6 - болт кріплення важеля підвіски; 7 - кронштейн кузова; 8 - опорна шайба кріплення штока амортизатора; 9 - верхня опора пружини підвіски; 10 - розпірна втулка; 11- ізолююча прокладка пружини підвіски; 12 - пружина задньої підвіски; 13 - подушка кріплення штока амортизатора; 14 - буфер ходу стиснення; 15 - шток амортизатора; 16 - захисний кожух амортизатора; 17 - нижня опорна чашка пружини підвіски; 18 - амортизатор; 19 - сполучна балка; 20 - вісь маточини колеса; 21 - ковпак маточини; 22 - гайка кріплення маточини колеса; 23 - шайба підшипника; 24 - кільце ущільнювача; 25 - підшипник маточини; 26 - щит гальм; 27,28 - відповідно стопорне і грязеотражательное кільця; 29 - фланець важеля підвіски; 30 - втулка амортизатора; 31 - кронштейн для кріплення амортизатора; 32 - резинометаллический шарнір важеля підвіски

Така підвіска в передньопривідних автомобілях забезпечує легкість компонування всіх елементів підвіски, невелика кількість деталей в підвісці, відсутність напрямних важелів і штанг, оптимальне передавальне відношення від кузова до пружного пристрою підвіски, виняток стабілізатора, високу стабілізацію сходу і колії при різних ходах підвіски, сприятливе розташування центрів крену, що зменшують можливість "клювка" кузова при гальмуванні.

Просту конструкцію підвіски із зв'язаними важелями мають автомобілі "Фольксваген Гольф", "Сироко" з поперечною зв'язком, розташованої близько до опор решт поздовжніх важелів (коефіцієнт зміни розвалу близький до одиниці).

На автомобілі "Рено-турбо" встановлена ​​підвіска з поперечної зв'язком і торсійними пружними елементами. З кожним колесом пов'язані два торсиона різного діаметру (передній - малого діаметру, задній - великого), що працюють одночасно при рівнобічному ході підвіски, а при різнойменному навантажуються задні торсіони і поперечина, що зв'язує важелі. Амортизатори в підвісці встановлюються під кутом до вертикальної осі з нахилом вперед, сприймаючи сили при гальмуванні і розгоні.

Незалежна підвіска на подвійних поперечних важелях застосовується на передніх і задніх колесах автомобілів. Підвіска складається з двох поперечних важелів, шарнірно з'єднують кожне колесо з кузовом, пружних елементів, амортизаторів і стабілізатора. У передньої підвіски зовнішні кінці важелів з'єднуються за допомогою кульових шарнірів з поворотною цапфою або кулаком. Чим більше відстань між верхнім і нижнім важелями направляючого пристрою, тим точніше кінематика підвіски. Нижні важелі виконуються більш потужними, ніж верхні, так як додатково до поздовжніх силам сприймають і бічні. Підвіска на подвійних поперечних важелях дозволяє в залежності від взаємного положення важелів забезпечити бажане (оптимальне) розташування центрів поперечного і подовжнього крену.

До того ж, за рахунок різної довжини важелів (трапецієподібні підвіски) можна домогтися різних кутових переміщень коліс при ходах відбою і стиснення і виключення зміни колії при відносних переміщеннях кузова і коліс. Прикладом підвіски на подвійних поперечних важелях є передня підвіска автомобілів ВАЗ (Рис.8) . Аналогічна конструкція застосовується і на автомобілях "Опель", "Хонда", "Фіат", "Рено", "Фольксваген", природно, з певними конструктивними особливостями елементів підвіски.

Підвіска з подвійними поперечними важелями була реалізована в конструкціях багатьох автомобілів, зокрема, фірма "Даймлер-Бенц" застосовувала підвіску, аналогічну представленої на рис.8 , Практично на всіх легкових автомобілях. Передня підвіска автомобіля "Опель Кадет С" має просту конструкцію, направляючий пристрій якої кріпиться до лонжеронів кузова жорстко без гумових втулок. Циліндричні пружини встановлені на нижніх важелях з нахилом до поздовжньої осі автомобіля; всередині пружин розташовані еластичні буфера стиску. Амортизатори встановлені на верхніх важелях, буфера відбою розташовані в амортизаторах. Подібна установка пружин і амортизаторів забезпечує рівномірне навантаження колісних шарнірів. Спільно з рейковим рульовим механізмом передня підвіска утворює окремий монтажний вузол, який дозволяє проводити регулювання розвалу, сходження і поздовжнього нахилу осі повороту ще до кріплення до кузова.

Мал. 8. Пристрій (а) і типова схема (6) передньої підвіски автомобіля ВАЗ-2105: 1 - підшипник маточини колеса; 2 - ковпак; 3 - регулювальна гайка; 4 - вісь поворотної цапфи; 5 - маточина; 6 - гальмівний диск; 7 - поворотна стійка; 8 - верхній важіль; 9 - кульова опора; 10 - буфер; 11 - опорний стакан; 12 - гумові подушки; 13, 26 - відповідно верхня і нижня опорні чашки пружини; 14 - вісь верхнього важеля; 15 - регулювальна шайба; 16, 25 - кронштейни кріплення штанги відповідно стабілізатора і амортизатора; 17 - гумова втулка; 18 - штанга стабілізатора; 19 - лонжерон кузова; 20 - вісь нижнього важеля; 21 - нижній важіль; 22 - пружина підвіски; 23 - обойма; 24 - амортизатор; 27 - корпус нижньої кульової опори; 28 - шпилька маточини колеса

Передня підвіска автомобіля "Хонда Прелюд" має короткі верхні трикутні важелі, розташовані під кутом до осі коліс. Нижній важіль також розташований під кутом до осі колеса (цей кут приблизно в три рази менше кута, утвореного верхнім важелем), спільно з нижніми поперечними важелями застосовуються поздовжні тяги, що кріпляться до кузова через еластичний шарнір.

Автомобіль "Альфа-90" має торсіонний пружний елемент, розташований поздовжньо і пов'язаний з нижнім важелем направляючого пристрою.

Автомобілі "Сітроен" обладнані пневмогидравлическими пружними елементами в підвісці (Рис. 9) . Як зазначалося раніше, такі пружні елементи забезпечують "м'яке" підресорювання і можливість регулювання дорожнього просвіту.

пружний елемент (Рис. 9, а) складається з циліндра, в якому переміщається поршень з довгою направляючої циліндричною поверхнею. У верхній частині циліндра встановлений сферичний балон, розділений еластичною діафрагмою (мембраною) на дві порожнини: верхня заповнена стисненим азотом, нижня - рідиною. Між циліндром і балоном розташований амортизаційний клапан, через який пропускається рідина при ході відбою і стиснення. Конструкція пружного елемента дозволяє встановлювати його в підвісці в будь-якому положенні. Зокрема, на задній підвісці автомобіля "Сітроен-ВХ" пружні елементи встановлені під невеликим кутом до горизонталі, передача зусилля на які здійснюється через сферичну опору кронштейнами поздовжніх важелів направляючого пристрою підвіски. Застосування пневмогідравлічних елементів в підвісці легкових автомобілів дозволяє мати власну частоту коливань кузова в залежності від навантаження в межах 0,6-0,8 Гц.

На автомобілях "Мерседес 20 (Ю / ЗООЕ) застосовується підвіска на подвійних поперечних просторових важелях. Така підвіска складається з шарнірно пов'язаних парних важелів, що складають на вигляді зверху трикутник, з точкою перетину в конструктивному центрі осі повороту (на осі симетрії колеса). Така конструкція підвіски, враховуючи наявність еластичних елементів в опорних вузлах, забезпечує високий рівень безпеки при поворотах автомобіля на великих швидкостях.

Підвіска на напрямних стійках (Підвіска "Макферсон", див. Рис.2, д) використовується практично на більшості легкових автомобілів, що випускаються різними закордонними фірмами. На вітчизняних автомобілях найбільш характерною конструкцією підвіски на направляючих стійках є передня підвіска передньопривідних автомобілів ВАЗ (Рис.10) і АЗЛК.

Передня підвіска автомобіля ВАЗ-2109 складається з телескопічної амортизаційної стійки, на верхній частині корпусу якої встановлені циліндрична пружина пружного елемента, а на штоку - буфер ходу стиснення поперечного важеля, шарнірно з'єднаного з кузовом поворотним кулаком стійки, розтяжки і стабілізатором поперечної стійкості.

Аналогічну конструктивно-кінематичну схему передньої підвіски мають автомобілі "Ауді", "Фольксваген", "Опель", "Форд", "ДЕУ Нексія" і багато інших.

Перевагою підвіски за допомогою ключового стійкою є монтажна компактність елементів, що виконують пружну, котра спрямовує і демпфуючу роботу, а також невеликі зусилля в вузлах кріплення підвіски до кузова, можливість застосування довгоходові підвісок, які забезпечують найкращу плавність ходу, можливість створення оптимальної кінематики, зручність створення гарної вібро-і шумоізоляції кузова, низька чутливість до дисбалансу і биття шин і ін.

Мал. 10. Передня підвіска автомобіля ВАЗ-2109: 1 - кузов автомобіля; 2 - верхня опорна чашка; 3 - буфер ходу стиснення; 4 - опора буфера; 5 - пружина підвіски; 6 - нижня опорна чашка пружини; 7 - кульовий шарнір рульової тяги; 8 - поворотний важіль; 9 - телескопічна стійка; 10 - ексцентрикова шайба; 11 - регулювальний болт; 12 - кронштейн стійки; 13 - поворотний кулак; 14 - кріпильний болт; 15 - кожух; 16 - стопорне кільце; 17 - ковпак маточини колеса; 18 - шліцьовій хвостовик приводу; 19 - маточина колеса; 20 - підшипник маточини колеса; 21 - гальмівний диск; 22 - важіль підвіски; 23 - регулювальна шайба; 24 - стійка стабілізатора; 25 - стабілізатор поперечної стійкості; 26 - подушка стабілізатора; 27 - кронштейн кріплення стабілізатора; 28, 31 - кронштейни; 29 - розтяжка важеля підвіски; 30 - шайби; 32 - гумова втулка розпору розтяжки; 33 - втулка; 34 - захисний чохол кульового пальця; 35 - підшипник кульового пальця; 37 - корпус кульового пальця; 38 - шток підвіски; 39, 40 - корпуси верхньої опори; 41-45 - елементи верхньої опори; 46 - болт; / - верхня опора; // - кульовий палець важеля підвіски; /// - передній шарнір розтяжки важеля підвіски; а - контрольований зазор

Розглянемо деякі особливості конструкції підвіски за допомогою ключового стійкою. Аналізуючи кинематику підвіски можна бачити, що положення центру крену залежить від кута нахилу стійки до вертикалі і нижніх важелів до горизонту. Підбором установки стійки і важелів можна забезпечити положення центру крену при різних навантаженнях значно нижче, ніж при застосуванні підвіски на подвійних поперечних важелях. Кутове положення стійки впливає і на зміни розвалу і колії. При розташуванні стійки близько до вертикалі і довгому нижньому поперечному важелі колія практично змінюватися не буде. Слід зазначити і значно менше, ніж в підвісках на подвійних поперечних важелях, зміна розвалу під дією бічних сил на повороті.

Для виключення заклинювання поршня амортизатора пружина на стійці встановлюється з нахилом таким чином, щоб вісь установки пружини проходила через що несе шарнір нижнього важеля.

На автомобілях БМВ 5 -1-йсерій застосовується передня підвіска зі здвоєними шарнірами. Пружні елементи-пружини нижньою частиною спираються на чашки, приварені до корпусу амортизатора, верхньою частиною пружини впираються в кульковий підшипник, закріплений на кузові в трьох точках. Направляючий пристрій складається з поперечних важелів, що сприймають бічні навантаження, і штанг, спрямованих вперед під кутом до поздовжньої осі автомобіля і забезпечують поворот керованих коліс в сторону позитивного сходження, тобто поліпшується стійкість прямолінійного руху. Взаємне положення опорних шарнірів важелів і штанг дозволяє збільшити протидію подовжньому крену при розгоні і гальмуванні. Підвіска ведених коліс автомобіля "Хонда Прелюд" складається з поперечних важелів великої довжини і поздовжніх штанг, спрямованих під невеликим кутом до поздовжньої осі. Опори кріплення важелів в зоні коліс розташовані приблизно в центрі колеса, за рахунок чого досягається оптимальне розташування центру поперечного крену.

Підвіска на поздовжніх важелях направляючого пристрою (Див. Рис. 2, г) складається з потужного, як правило, зварного коробчатого або литого важеля 5 (Рис. 11) направляючого пристрою, розташованого в напрямку руху з кожного боку автомобіля.

Важіль сприймає крутний і згинальні навантаження, що виникають при русі автомобіля. Для забезпечення необхідної жорсткості підвіски при бічних силах важіль має широко рознесені опори на кузові. Підвіска на поздовжніх важелях часто застосовується в задній підвісці передньопривідних автомобілів. Горизонтальне положення важелів забезпечує при ходах стиснення і відбою незмінність розвалу, сходження коліс і колії. Довжина важелів впливає на прогресивність пружною характеристики підвіски, а оскільки точки гойдання важелів є центрами подовжнього крену автомобіля, то при гальмуванні кузов буде "присідати".

Підвіскою з поздовжніми важелями обладнані автомобілі "Рено", "Сітроен", "Пежо" і ін.

В якості пружних елементів в підвісках застосовуються пружини, тор-Сіон і пневмогидравлические пристрою. Пружинні пружні елементи можуть розташовуватися як співвісно з амортизатором ( "Пежо"), так і паралельно ( "Міцубісі Кольт", "Тальбо"). На деяких моделях автомобілів "Пежо" пружинні стійки розташовані під невеликим кутом до горизонталі, аналогічно встановлені і пружні елементи на автомобілі "Сітроен ВХ". Задня підвіска з торсіонними пружними елементами (Див. Рис. 11 ) Відрізняється компактністю. торсіони 2 входять в зачеплення з напрямними трубами 1 і 7 . Литі поздовжні важелі 5 приварені до кінців труб 1 і 7 , Вставлених одна в іншу і розділених гумовими втулками 8 і 9 .

Підвіска на косих важелях (Див. Рис. 2, е) застосовується тільки в задній підвісці автомобілів. Підвіска автомобілів БМВ 5 -й серії показана на рис.12 , Аналогічне направляючий пристрій встановлено на автомобілях фірм "Фіат", "Даймлер-Бенц", "Форд" з деякими конструктивними особливостями.

Найбільш сприятливим, з точки зору кінематики підвіски, є кут стреловидности в межах 10- 25 ° (кут між поперечною віссю і положенням кріплення до кузова важеля направляючого пристрою в горизонтальній площині). Наприклад, цей кут складає у автомобілів: БМВ 5181/5251 і БМВ 5281/5351 - 20 °; "ФордСьерра / Скорпіо" -18 °, "Опель-Сенатор" - 14 ° і т.п. При такій конструкції направляючого пристрою ведучих коліс між колесом і головною передачею (диференціалом) виникають кутові і лінійні переміщення, що вимагають установки в півосях, передають крутний момент на колеса, по два шарнір рівних кутових швидкостей для компенсації цих переміщень. Залежно від співвідношення довжин косих важелів і кутів їх установки можна отримати практично будь-яке потрібне положення центрів крену і зменшення зміни колії. У таких підвісках амортизатор встановлюють зі зміщенням до осі колеса, що може забезпечити передавальне відношення від колеса до амортизатора, що дорівнює одиниці.

Додаткові пружні елементи підвіски, що встановлюються додатково до основних пружним елементам, виконують два завдання: шумо- і віброізоляцію кузова і обмеження ходу підвіски при стисненні і відбої з відповідним забезпеченням прогресивності пружною характеристики підвіски. Основною вимогою в даному випадку до пружним елементам буде створення певної еластичності в осьовому напрямку і великий жорсткості в радіальному, щоб виключити вплив на кінематику підвіски. Такі додаткові пружні елементи виготовляються, як правило, з гуми і різних пружних полімерів (наприклад, поліуретанові). У передніх підвісках керованих коліс у верхній опорі пружинних стійок встановлюється шарикопідшипник (Див. Рис.10)- для виключення тертя при повороті коліс, так як вони повертаються разом зі стійками. На рис. 4.13 показані верхні еластичні опори стійок автомобілів "Вольво-740/760" і "Мерседес-190".

В опорі рис.13, а гумові опори виконані таким чином, що зусилля від пружини і амортизатори сприймаються окремо. Через завзятий шарикопідшипник пружина підвіски впливає на гумовий буфер 5 . Шток амортизатора кріпиться у втулці 1 , Через яку впливає на середню частину гумового буфера 5. Аналогічна конструкція буфера застосовується на автомобілі "Пежо", тільки в дещо спрощеній конструкції самого гумового буфера. на рис.13, б гумова опора 5 призначена в основному для шумоізоляції, а пружний елемент 6 розміщується на штоку амортизатора і передає при стисненні зусилля через внутрішній ковпак опори 5 на упор 4 і кузов. Така конструкція збільшує напрямну базу амортизатора і запобігає можливість заклинювання штока.

Лекція 14, 15.

Рульове управління

Дорога, по якій водій вибирає маршрут руху, не завжди буває рівною і гладкою. Дуже часто на ній можуть бути присутніми таке явище, як нерівності покриття - тріщини в асфальті і навіть купини і вибоїни. Не варто забувати і про «лежачих поліцейських». Цей негатив негативно позначався б на комфорті руху, якщо не існувала б амортизаційна система - підвіска автомобіля.

Призначення і пристрій

Під час руху нерівності дороги у вигляді коливань передаються на кузов. Підвіска автомобіля призначається для гасіння або пом'якшення подібних коливань. В її прикладні функції входить забезпечення зв'язку і з'єднання між кузовом і колесами. Саме деталі підвіски дають колесам можливість переміщатися незалежно від кузова, забезпечуючи зміна напрямку руху автомобіля. Поряд з колесами, вона є обов'язковим елементом ходової частини автомобіля.

Підвіска автомобіля - це технічно складний агрегат, який має наступну будову:

1. пружні елементи - металеві (пружини, ресори, торсіони) і неметалеві (пневматичні, гідропневматичні, гумові) деталі, які, в силу своєї пружних характеристик, приймають навантаження від нерівностей дороги і розподіляють її на кузов автомобіля;
2. гасять пристрої (амортизатори) - агрегати, що мають гідравлічне, пневматичне або гідропневматичне будова і призначені для нівелювання коливань кузова, отриманих від пружного елемента;
3. напрямні елементи - різні деталі у вигляді важелів (поперечних, поздовжніх), що забезпечують з'єднання підвіски з кузовом і визначають переміщення коліс і кузова відносно один одного;
4. стабілізатор поперечної стійкості - пружна металева штанга, що з'єднує підвіску з кузовом і перешкоджає збільшенню крену автомобіля в процесі руху;
5. опори колеса - спеціальні поворотні кулаки (на передній осі), що сприймають навантаження, які виходять від коліс, і розподіляють їх на всю підвіску;
6. елементи кріплення деталей, вузлів і агрегатів підвіски - це засоби з'єднання елементів підвіски з кузовом і між собою: жорсткі болтові з'єднання; композитні сайлентблоки; кульові шарніри (або кульові опори).

Принцип роботи

Схема роботи підвіски автомобіля грунтується на перетворенні енергії удару, що виникає від наїзду колеса на нерівність покриття дороги, в переміщення пружних елементів (наприклад, пружин). У свою чергу, жорсткість переміщення пружних елементів контролюється, супроводжується і пом'якшується дією гасять пристроїв (наприклад, амортизаторів). В результаті, завдяки підвісці, сила удару, яка передається на кузов автомобіля, зменшується. Цим і забезпечується плавність ходу. Кращий спосіб побачити роботу системи - це використовувати відео, яке наочно демонструє всі елементи підвіски автомобіля і їх взаємодія.

Автомобілі мають найрізноманітнішими по жорсткості підвісками. Чим жорсткіше підвіска, тим інформативніше і ефективніше керування автомобілем. Однак при цьому серйозно страждає комфорт. І, навпаки, м'яка підвіска влаштована так, що забезпечує зручність в експлуатації і жертвує керованістю (чого не можна допустити). Саме тому виробники автомобілів прагнуть знайти їх найбільш оптимальний варіант - поєднання безпеки та комфорту.

Різноманіття варіантів підвіски

Пристрій підвіски автомобіля - це самостійне конструкційну рішення виробника. Існує кілька типологій підвіски автомобіля: їх розрізняє критерій, покладений в основу градації.

Залежно від пристрою напрямних елементів виділяються найбільш поширені типи підвіски: незалежна, залежна і незалежна.

Залежний варіант не може існувати без однієї деталі - жорсткої балки, що входить до складу моста автомобіля. При цьому колеса в поперечній площині переміщаються паралельно. Простота і ефективність конструкції забезпечує її високу надійність, не допускаючи розвалу коліс. Саме тому залежна підвіска активно застосовується в вантажних автомобілях і на задній осі легкових.

Схема незалежної підвіски автомобіля передбачає автономне існування коліс один від одного. Це дозволяє підвищити амортизаційні характеристики підвіски і забезпечити більшу плавність ходу. Даний варіант активно застосовується для організації як передній, так і задньої підвіски на легкових автомобілях.

Напівнезалежний варіант складається з жорсткої балки, закріпленої на кузові за допомогою тріснув. Дана схема забезпечує відносну незалежність підвіски від кузова. Характерний її представник - передньопривідні моделі ВАЗ.

Друга типологія підвісок грунтується на конструкції гасить пристрою. Фахівці виділяють гідравлічні (масляні), пневматичні (газові), гідропневматичні (газо-масляні) пристрої.

Певним осібно стоїть так звана активна підвіска. Її схема включає в себе варіативні можливості - зміна параметрів підвіски за допомогою спеціалізованої електронної системи управління в залежності від умов руху автомобіля.

Найбільш поширеними змінюваними параметрами є:

• ступінь демпфірування гасить пристрої (амортизаторной пристрою);
• ступінь жорсткості пружного елемента (наприклад, пружини);
• ступінь жорсткості стабілізатора поперечної стійкості;
• довжина напрямних елементів (важелів).

Активна підвіска являє собою електронно-механічну систему, істотного збільшує вартість автомобіля.

Основні види незалежної підвіски

У сучасних легкових автомобілях в якості амортизаційної системи дуже часто використовується незалежний варіант підвіски. Це обумовлено хорошою керованістю автомобіля (через невеликої маси) і відсутністю необхідності в тотальному контролі за траєкторією його руху (як, наприклад, у варіанті з вантажним транспортом).
Фахівці виділяють наступні основні види незалежної підвіски. (До речі, фото дозволить більш наочно проаналізувати їх відмінності).

Підвіска на основі подвійних поперечних важелів

Будова даного виду підвіски включає в себе два важелі, що кріпляться сайлентблоками до кузова, і співвісно розташовані амортизатор і виту пружину.

підвіска Макферсон

Це похідний (від попереднього виду) і спрощений варіант підвіски, в якій верхній важіль замінила амортизаційна стійка. На сьогоднішній момент Макферсон - найпоширеніша схема передньої підвіски легкових автомобілів.

підвіска

Ще один похідний, вдосконалений варіант підвіски, в якому як би штучно два поперечних важеля були «розділені». Крім того, сучасний варіант підвіски дуже часто складається і з поздовжніх важелів. До речі, підвіска - це найбільш вживана сьогодні схема задньої підвіски легкових автомобілів.

Схема даного виду підвіски ґрунтується на спеціальній пружною деталі (торсіони), який з'єднує важіль і кузов і працює на скручування. Даний вид конструкції активно застосовується при організації передньої підвіски деяких позашляховиків.

Регулювання передньої підвіски

Важливим компонентом комфортного руху є правильне регулювання передньої підвіски. Це так звані кути установки керованих коліс. У просторіччі таке явище називається «схід-розвал».

Справа в тому, що передні (керовані) колеса встановлюються не строго паралельно поздовжньої осі кузова і не строго перпендикулярно поверхні дороги, а з деякими кутами, що забезпечують нахили в горизонтальній і вертикальній площинах.


Правильно виставлений «схід-розвал»:

• по-перше, створює найменший опір руху транспортного засобу, а, отже, спрощує процес управління автомобілем;
• по-друге, істотно зменшує знос протектора шин; по-третє, значно знижує витрату палива.

Виконання установки кутів - це технічно складна процедура, що вимагає професійного обладнання та навичок роботи. Тому виконувати її слід в спеціалізованій установі - автосервісі або СТО. Навряд чи варто пробувати робити це самому по відео або фото з Інтернету, якщо немає досвіду в подібних справах.

Несправності і обслуговування підвіски

Відразу ж обмовимося: згідно російським правовим нормам, жодна несправність підвіски не віднесена до «Переліку ...» несправностей, з якими забороняється рух. І це спірний момент.

Уявімо, що амортизатор підвіски (передній або задній) не працює. Таке явище означає, що проїзд кожної нерівності буде пов'язаний з перспективою розгойдування кузова і втратою керованості автомобіля. А що можна сказати про вкрай розбовталося і що стала непридатною кульовій опорі передньої підвіски? Результат несправності деталі - «вилетіла кульова» - загрожує серйозним ДТП. Лопнув пружний елемент підвіски (найчастіше пружина) призводить до виникнення крену кузова і часом абсолютної неможливості продовжувати рух.

Описані вище несправності - це вже кінцеві, найбільш одіозні несправності підвіски автомобіля. Але, не дивлячись на їх украй негативний вплив на безпеку руху, експлуатація транспортного засобу з такими проблемами не забороняється.

Велику роль в обслуговуванні підвіски грає контроль за станом автомобіля в процесі руху. Скрипи, шуми і стуки в підвісці повинні насторожити і переконати водія в необхідності сервісного обслуговування. А тривала експлуатація автомобіля змусить його застосувати радикальний метод - «поміняти підвіску по колу», тобто замінити практично всі деталі і передній, і задньої підвіски.

Підвіски транспортних засобів класифікуються за типами напрямних пристроїв, пружних елементів і гасять пристроїв (амортизаторів).

За типом направляючих пристроїв

За типом направляючих пристроїв розрізняють підвіски:

• залежні
• незалежні
• балансирні

У залежній підвісціз поперечною зв'язком колеса двох бортів одного моста пов'язані жорсткої балкою (див. рис. а). В цьому випадку вертикальне переміщення одного колеса щодо несучої системи викликає зміна нахилу площині кочення іншого колеса.

У незалежній підвісцікожне колесо (каток) переміщається щодо несучої системи незалежно від іншого. На малюнку б показано незалежна Одноважільний підвіска з поперечним розташуванням важеля. Таке направляючий пристрій забезпечує переміщення колеса в поперечній площині зі зміною кута його нахилу і колії ТЗ. Залежно від конструктивного виконання незалежні підвіски можуть бути одні важелі з поздовжнім розташуванням важеля (рисунок а) і двохважелі з поперечними розташуванням важелів (малюнок б).

Одноважільні підвіски з поздовжнім важелем повністю виключають зміна кута нахилу колеса і колії ТЗ, а двохважелі забезпечують мінімальні їх зміни при правильному виборі співвідношення довжин важелів і кутів їх установки.

У балансирних підвісках(В залежних підвісках з поздовжньою зв'язком) колеса (катки) одного борта ТЗ з'єднані один з одним, що коливаються балансирами, роль яких можуть виконувати листові ресори або жорсткі балки (рис. А, б). У таких підвісках навіть при відсутності пружного елемента вертикальне переміщення одного з коліс викликає вдвічі менші переміщення осі гойдання балансира, закріпленого на несучій системі ТЗ, що покращує плавність ходу машини. Балансирні підвіски за рахунок коливання балансира забезпечують перерозподіл навантаження, що діє на колеса, що істотно зменшує вплив нерівностей дороги на ТЗ в цілому.

Мал. Схеми незалежних підвісок:
а - одноважільних з поздовжнім розташуванням важеля; б - двухрьдчажних з поперечним располрженіем важелів

За типом пружних елементів

За типом пружних елементів розрізняють підвіски з пружними елементами:

• металевими
• неметаллическими

Як металевих пружних елементіввикористовуються листові ресори, спіральні пружини (циліндричні або конічні) і торсіони. До неметаллическим пружним елементам ставляться пневматичні і гумові пружні елементи.

Листова ресора складається з декількох сталевих листів (найчастіше 6 - 14), що мають різну довжину і кривизну і, як правило, прямокутний перетин, Довжина листів підбирається з умови наближення форми ресори до форми балки рівного опору вигину, яка при даному виді навантаження є найменш жорсткою.

Мал. Схеми балансирних підвісок:
а - з пружним балансиром у вигляді листової ресори; б - з жорстким балансиром; АВ, DC - відповідно реактивна і штовхає штанги

При виготовленні листових ресор листам надають різну кривизну, тому при складанні їх піддають попередніми деформацій, знак яких протилежний знаку робочих деформацій. Це забезпечує деяку розвантаження листів ресори. Листи збирають в пакет за допомогою хомутиков, деякі ресори стягують центральним болтом і потім встановлюють між мостом і несучою системою машини. Листові ресори зазвичай мають напівеліптичними форму.

Якщо листова ресора використовується в залежній підвісці з поперечної зв'язком, її середню частину за допомогою драбин кріплять до балки моста, а кінці - шарнірно (за допомогою спеціальних кронштейнів) до несучої системі машини. Передній кінець ресори кріпиться до кронштейну рами нерухомо за допомогою пальця, а задній кінець має ковзне з'єднання у вкладишах кронштейна. У ряді випадків кінці ресор з'єднують з несучою системою за допомогою гумових подушок, закріплених в кронштейнах, забезпечуючи таким чином нерухоме з'єднання переднього кінця і ковзне з'єднання заднього кінця ресори. У даній конструкції підвіски ресора виконує одночасно роль пружного елемента і направляючого пристрою, тобто через неї від рушія передаються на несучу систему сили, що діють в горизонтальній площині, і моменти від них.

Якщо ресора використовується в балансирной підвісці, її середина прикріплюється драбинами до маточини, встановленої на опорі рами, що є віссю гойдання балансира. Кінці ресор спираються на кронштейни - опори мостів. Конструкція кронштейнів забезпечує ковзання кінців ресори в поздовжньому напрямку і жорсткий зв'язок з мостом в поперечному напрямку.

Зв'язок в поздовжньому напрямку, а також передача реактивних моментів здійснюються за допомогою штовхають і реактивних штанг, що пов'язують балки мостів з несучою системою. З метою забезпечення вільного переміщення балок мостів у вертикальному напрямку і допущення деяких перекосів кінці штанг з'єднують з мостами і рамою кульовими шарнірами. Для того щоб зусилля, що діють від реактивних моментів уздовж реактивних штанг, не досягали великих значень, точки кріплення кінців цих штанг до балок мостів виносять можливо вище від осі обертання коліс за допомогою установки на балках мостів спеціальних кронштейнів.

При роботі листових ресор виникає відносне переміщення листів в поздовжньому напрямку і створюється міжлистового тертя, яке, з одного боку, сприяє гасінню коливань, а з іншого - несприятливо позначається на плавності ходу транспортного засобу внаслідок блокування підвіски при великих силах тертя. Для зменшення тертя листи ресори при складанні змазують графітним мастилом або використовують неметалеві антифрикційні прокладки між листами. Зниження сили тертя досягається також зменшенням числа листів в ресорі і застосуванням ресори, що складається з одного аркуша, зі змінним перетином по його довжині. Застосування одно- або малолистових ресор дозволяє знизити витрату металу, що, в свою чергу, зменшує масу підвіски.

Спіральні пружини в якості основних пружних елементів зазвичай встановлюють на легкових автомобілях в незалежних важільних підвісках. У ТЗ великої вантажопідйомності пружини використовують в якості допоміжних пружних еле-ментів, наприклад в якості обмежувачів ходу торсіонних підвісок гусеничних машин. Найчастіше застосовуються циліндричні і конічні пружини круглого або прямокутного перетинів.

Торсіонні пружні елементи, Або просто торсіони, являють собою стрижні різного поперечного перерізу з високоякісної сталі, що працюють на кручення. Вони використовуються в незалежних підвісках і на відміну від листових ресор вимагають напрямних пристроїв. На кінцях тріснув зазвичай є головки з шліцами. Один кінець торсиона закріплений в спеціальному кронштейні на несучій системі машини, а інший пов'язаний через важіль направляючого пристрою з колесом (катком). При переміщенні колеса у вертикальному напрямку торсіон закручується на кут до 30 ... 45 °, тим самим забезпечуючи пружність підвіски.

По розташуванню на ТЗ розрізняють торсіони:

• поздовжні
• поперечні

У пневматичних підвісках як пружний елемент використовується стиснене повітря або азот, укладений в жорстку або пружну оболонку. При переміщенні колеса щодо несучої системи відбувається зміна обсягу газу. Характер цієї зміни визначає пружну характеристику підвіски.

Пневматичні пружні елементи, в яких газ укладений в пружну оболонку, є гумокордні оболонки, ущільнені по торцях і заповнені повітрям під тиском. У ТЗ використовуються три типи цих елементів: пневмобаллона, рукавні і діафрагмові пружні елементи.

Пневмобаллона виготовляють одно-, дво- і трисекційними. Двосекційний пневмобаллонамі (рис. А) складається з оболонки 1 товщиною 3 ... 5 мм, посиленою сталевими дротяними кільцями 2 для кріплення до опорних фланців 4 за допомогою кілець 3. У середній частині оболонка стягнута кільцем 5.

Мал. Пневматичні пружні елементи з газом, укладеними в пружну оболонку:
а - двосекційний пневмобаллонамі; б - елемент рукавного типу; в - принципова схема регулювання положення кузова

Герметизація оболонки рукавного пружного елемента (рис. Б) здійснюється за допомогою притискних фланців 6 або під тиском повітря.

Діафрагмовий пружний елемент відрізняється від рукавного наявністю жорсткої бічної оболонки. Нижня торцева частина його оболонки являє собою пружну діафрагму. Кордна тканина оболонки виготовляється з поліамідних ниток (нейлон, капрон).

Пневматичні пружні елементи з газом, укладеними в жорстку оболонку, підрозділяються на три типи: з одним ступенем тиску (рис. А), коли стиснений газ розташований над поршнем 1 в одному обсязі (камера А); з протитиском (рис. б), коли газ знаходиться як в надпоршневомупросторі (камера А), так і під поршнем 1 (камера Б), причому тиск газу більше в камері А; з двома ступенями тиску (рис. в), коли дві камери А і В розташовані над поршнем 7. В останньому випадку тиск зарядки газових камер різному. У камері А газ стискається протягом усього ходу підвіски, а в камері В газ починає стискатися після досягнення тиску більшого, ніж зарядний тиск цієї камери.

Передача зусиль від поршня до газу здійснюється через рідину, якою заповнений циліндр. У ряді випадків рідина знаходиться в безпосередньому контакті з газом (камера Б на рис. Б), але найчастіше вона відокремлена від газу гнучким роздільником (діафрагмою) 3 або плаваючим поршнем 13, зображеним на малюнку.

При безпосередньому контакті рідини з газом в ході роботи підвіски відбувається її вспенивание, що негативно позначається на характеристиці пружного елемента.

Мал. Схеми пневматичних пружних елементів з газом, укладених в жорстку оболонку, з одою щаблем тиску (а), з протитиском (б) і з двома ступенями тиску (в)

Застосування рідини в таких пружних елементах забезпечує демпфірування коливань мас ТЗ при перетікання її через калібровані отвори і клапани 2. Таким чином, виходить агрегат, в якому розміщені і пружний елемент, і, амортизатор.

На малюнку показано пристрій пневматичного пружного елемента з одним ступенем тиску, що не володіє демпфірувальними властивостями, але має додаткові гумові пружні елементи 7. Заправка газом і рідиною здійснюється відповідно через клапани 19 і 27. Пружні елементи працюють на початку і кінці ходу підвіски. Газ відділений від рідини плаваючим поршнем 13. Пружний елемент через сережку 1 і підшипник 2 одним кінцем кріпиться до направляючої пристрою підвіски, а іншим - до несучої системі машини.

Застосування пневматичних пружних елементів дозволяє регулювати положення кузова і дорожній просвіт, а також змінювати пружну характеристику підвіски.

Принципова схема регулювання висоти кузова ТЗ по масі газу в пружному елементі показана на малюнку в. При зростань навантаження кузов машини опускається, і відстань між ним і мостом зменшується. Важільний привід, впливаючи на регулятор 8, забезпечує повідомлення пружного елемента 7 з ресивером. Повітря під тиском надходить в пружний елемент до тих пір, поки кузов не підніметься до колишнього рівня. При зменшенні навантаження відстань між кузовом і мостом також залишиться незмінним, так як за допомогою регулятора 8 повітря випускається з пружного елемента 7 в атмосферу. Використання гідравлічного сповільнювача, вбудованого в регулятор, виключає роботу регулятора при коливаннях ТЗ на підвісці.

Регулювання висоти кузова може здійснюватися за рахунок зміни об'єму рідини, що знаходиться між газом і поршнем. У цих системах для підняття кузова ТЗ рідина нагнітається в пружний елемент, а для опускання видаляється.

На ряді ТС є система регулювання положення кузова, за допомогою якої можна не тільки змінювати дорожній просвіт всієї машини, але і надавати кузову дифферент на ніс або корму або крен на борт за рахунок вибору параметрів відповідних підвісок.

Гумові пружні елементи застосовують в підвісках ТЗ в якості обмежувачів ходу підвіски і в вузлах кріплення амортизаторів, знижуючи динамічну навантаженість деталей підвіски і несучої системи.

Як гасять пристроїв в ТС використовують, в яких механічна енергія коливань ТЗ перетворюється в теплову шляхом рідинного тертя при проходженні в'язкої рідини через отвори малого перетину. Рідина нагрівається, і теплота розсіюється е навколишньому просторі.

Конструктивно гідравлічні амортизатори виконують телескопічними і важелів. Телескопічні працюють при тиску рідини до 8 МПа, а важелі - до 30 МПа. Телескопічні амортизатори підрозділяються на двотрубні і однотрубні. Важільні можуть бути поршневими і лопатевими.

Мал. Пневматичний пружний елемент з додатковими пружними елементами:
1 - сережка; 2 - шарнірний підшипник; 3, 15, 17 - ущільнення; 4, 8 - склянки; 5 - чохол; 6, 11, 14 - шайби; 7 - додаткові пружні елементи; 9 - поршень; 10 - циліндр; 12 - манжета; 13 - плаваючий поршень; 16 - кришка; 18 - втулка; 19, 21 - зарядні клапани; 20 - перепускний клапан

В якості робочих застосовують мінеральні масла.

При роботі амортизатора розрізняють хід стиснення і хід відбою. При ході стиснення колесо (каток; наближається до несучої системі ТЗ, а при ході відбою, навпаки, віддаляється від неї.

Пристрій і принцип дії гідравлічного телескопічного двотрубного амортизатора двостороннього дії

Розглянемо пристрій і принцип дії гідравлічного телескопічного двотрубного амортизатора двостороннього дії. Амортизатор вушком 6 кріпиться до несучої системі машини, а вушком 1 - до направляючої пристрою. Амортизатор складається з штока 5, на нижньому кінці якого укріплений поршень 8 з клапанами і каліброваними по перетину каналами. Поршень розташований всередині робочого циліндра 12, який укладений в зовнішню трубу 13 і скріплений з нею. Між зовнішньою порожниною циліндра і внутрішньою поверхнею труби є зазор, який утворює компенсаційну камеру 3 амортизатора. У верхній частині циліндра розташовано ущільнення, через яке про- ходить шток. Нижня частина циліндра з'єднується з компенсаційною камерою клапанами і каліброваними каналами.

У поршні розташовані калібровані отвори 4 ходи відбою, перепускний клапан 7 стиснення і розвантажувальний клапан 9 відбою.

У нижній частині циліндра знаходяться перепускний клапан 10 відбою, калібрований канал 2 стиснення і розвантажувальний клапан 11 стиску. При ході стиснення, коли щток вдвигается в циліндр, тиск під поршнем підвищується, і рідина перетікає через отвір 4 і клапан 7 в простір над поршнем. Внаслідок того що обсяги порожнин під поршнем і над ним неоднакові (частина обсягу над поршнем займає шток), надлишок рідини перетікає через канал 2 в компенсаційну камеру, стискаючи наявний там повітря. При великій швидкості переміщення поршня в циліндрі тиск під ним піднімається настільки, що стискає пружину розвантажувального клапана 11, який відкривається, і наростання тиску зменшується, що обмежує силу опору амортизатора на ході стиснення. При ході відбою, коли поршень висувається з циліндра, тиск над поршнем збільшується і рідина через калібровані отвори 4 перетікає в простір над поршнем. Дефіцит рідини під поршнем буде покриватися перетіканням її з компенсаційної камери в циліндр через клапани 10 і канал 2. При великій швидкості руху поршня на ході відбою тиск над поршнем зростає, що викликає відкриття розвантажувального клапана 9 відбою в поршні і тим самим обмежує силу опору амортизатора на Під час відбою.

Мал. Схема гідравлічного телескопічного двотрубного амортизатора двостороннього дії

Нормальним умовою роботи амортизатора є відсутність в рідини повітряних включень. У розглянутому амортизаторі повітряне включення може виникнути внаслідок збовтування рідини в компенсаційній камері, де рідина контактує з повітрям.

Такого недоліку не має гідравлічний телескопічний однотрубний амортизатор двосторонньої дії, у якого два клапана (відбою 3 і стиснення 2) розташовані в поршні, а роль компенсаційної камери виконує порожнину А, відокремлена від підпоршневу простору плаваючим поршнем 7. У порожнині А знаходиться стиснений газ, обсяг якого при ході стиснення зменшується, а при ході відбою збільшується.

У важільних амортизаторах важіль одним кінцем пов'язаний з напрямних пристроєм підвіски, а іншим - з поршнем або лопатою. При переміщенні останніх всередині корпусу амортизатора рідина з однієї порожнини перетікає в іншу через клапани і отвори, перетину яких визначають характеристики відбою і стиснення.

Поряд з розглянутими амортизаторами існують такі, в конструкції яких є можливість регулювання параметрів, що визначають їх демпфирующие властивості, за рахунок зміни сумарної площі отворів, через які перетікає робоча рідина. Регулювання здійснюється при зміні маси машини або інтенсивності коливань. Зі збільшенням значень цих параметрів опір амортизаторів збільшується.

Мал. Схема гідравлічного телескопічного однотрубного амортизатора двостороннього дії

Уникаючи технічних термінів, можна сказати, що підвіска необхідна для того, щоб знизити вплив нерівностей доріг на кузов автомобіля. Для цього в конструкції підвіски передбачені пружні елементи. До них відносяться пружини, ресори, і гумові елементи (відбійники, буфера, сайлент-блоки). Так само існують пневматичні та гідропневматичні пружні елементи.

Металеві пружні елементи

пружини

Пружини, як пружний елемент підвіски, на сьогоднішній день використовуються в переважній більшості легкових автомобілів. Виконані з металевого прута круглого перетину, вони мають постійну характеристику жорсткості і прекрасно справляються з покладеною на них завданням. Витки рівномірно зближуються по мірі того, як зростає навантаження, і повертаються в початкове положення при її знятті.

Якщо є необхідність в змінної жорсткості, тоді пружини виконуються з прутка різного діаметру (на певних ділянках), або у формі бочки (деякі витки вже). У цьому випадку, коли пружина буде отримувати навантаження, першими будуть зближатися витки меншого діаметра (товщини).

Плюсом пружини, як пружного елемента, є простота виготовлення, а значить кінцева вартість продукту, і її малу вагу. Але оскільки їй не під силу передавати зусилля в поперечній площині, вона вимагає від підвіски автомобіля наявності складних напрямних пристроїв. Що в свою чергу позначається як на ціні, так і на вазі всього вузла.

ресори

Ще одним пружним елементом підвіски автомобіля є листові ресори.Через велику вагу, в порівнянні з тими ж пружинами, ресори в основному використовуються в підвісці вантажних автомобілів. Ресора складається з металевих листів (в дуже рідкісних випадках з армованої пластмаси), різної довжини і форми, з'єднаних між собою болтом по центру, і хомутами ближче до країв. Будучи рівними по ширині, кожна пластина, в залежності від довжини, має різну ступінь вигнутості. Це забезпечує ресорі необхідні характеристики. Найдовша (корінна) пластина кріпиться до кузова або рами автомобіля.

Існує кілька основних способів кріплення ресори до кузова:

• за допомогою кручених вушок;
• змінна опора і накладні вушка;
• гумові подушки.

Кожен із способів кріплення має свої особливості і характеристики. Загальна вимогу до будь-якого з перерахованих методів кріплення - кінці пластин повинні мати можливість переміщатися і повертатися. В процесі роботи ресорної підвіски, відбувається тертя листів один про одного. Це вимагає застосування додаткового змащення, або наявності антифрикційних прокладок.

Гумові пружні елементи підвіски автомобіля

Дані елементи відіграють допоміжну роль в роботі підвіски, тим не менш, їх так само можна віднести до пружним елементам. Вони в першу чергу допомагають уникати ударів металевих частин підвіски одна об одну, тим самим максимально знижуючи рівень шуму. Так само збільшують жорсткість основних елементів і обмежують ступінь їх деформації.

Гумові елементи відмінно справляються з роботою, як на стиск, так і на відбій. Так, наприклад, поліуретанові відбійники, встановлені в стійці амортизатора, прекрасно працюють на відбій.
Різна форма, як і в випадку з пружиною, задає робочі характеристики гумового елемента. Форма конуса дозволяє забезпечити плавні характеристики, спочатку стискається тонка, верхня частина, чим ближче до товстої частини, тим більш пружною стає гума.

Сьогодні часто зустрічаються відбійники ступінчастою форми, що мають чергуються тонкі і товсті частини. Це дозволяє в значній мірі збільшити його робочий хід.

Пневматика та гідропневматіка

Пневмопідвіска використовується як в легковому, так і у вантажному і пасажирському транспорті. Пневматичний пружний елемент, дозволяє змінювати жорсткість підвіски залежно від дорожньої ситуації, завантаженості автомобіля. У сучасних автомобілях, пневматичною підвіскою управляє електроніка, яка здатна самостійно стежити за її роботою, і змінювати її жорсткою залежно від ситуації.

пневматичні елементи

Пневматичні елементи (пневмобаллона), змінюють свою жорстокість за рахунок тиску повітря, створюваного всередині компресором. Балони виконані з маслостойкой і повітронепроникної гуми, містять корд і металеві нитки, що надає їм більшу жорстокість і надійність. Звідси і назва - гумокордні пружні елементи. Товщина стінок такого балона зазвичай становить від 3 до 5 мм.

гідропневматичні елементи

Даний пружний елемент забезпечує найбільший комфорт для водія і пасажирів автомобіля, так як відмінно справляється з функцією гасіння коливань підвіски. Гидропневматический пружний елемент - це камера, що має дві порожнини. Одна з них наповнена газом, а інша рідиною, які, як відомо, мають різну ступінь стиснення. Через складну систему мембран і клапанів, рідина і газ взаємодіє в різного ступеня (в залежності від ситуації), що і забезпечує необхідний комфорт і пружність підвіски автомобіля.

Повсюдне поширення даної підвіски обмежена, мабуть, лише її високою вартістю.

Прогрес не стоїть на місці, а інженери з кожним роком все ближче і ближче до того, щоб створити ідеальну за всіма характеристиками підвіску, яка буде відповідати всім необхідним вимогам. Можливо не за горами той день, коли знаходження в салоні автомобіля (при їзді по самому страшному бездоріжжю), по комфорту можна буде порівняти з сидінням на м'якому дивані.