08.07.2022

Передняя подвеска авто: общее устройство, назначение

Подвеска автомобиля — это совокупность элементов, которые обеспечивают упругую связь между кузовом (рамой) и колесами (мостами) автомобиля. Главным образом подвеска необходима для снижения интенсивности вибрации и динамических нагрузок (ударов, толчков), которые действуют на пассажиров, перевозимый груз или элементы конструкции автомобиля при его движении по неровной дороге. В то же время она должна обеспечивать постоянный контакт колеса с дорожной поверхностью и передавать ведущее усилие и тормозную силу без отклонения от положения. Правильная работа подвески делает управление автомобилем комфортным и безопасным. Хотя кажется, что ее строение достаточно простое, подвеска является одной из главных систем современного автомобиля и за историю своего существования претерпела значительные изменения и усовершенствования.

Элементы подвески решают несколько задач:

1. Увеличивают комфорт при езде. Это удается достичь за счет демпфирования вибрации, толчков, ударов. Устройство работает с силами колебания и гашения (трансформирует воздействия в допустимые колебания), обеспечивает упругую связь между кузовом и колесами. Хорошая подвеска позволяет достичь эффективного перераспределения энергии колебаний автомобиля между кузовом и колесной базой. Амортизаторы способны поглощать эту энергию, превращая ее в тепло. Чем больше энергии поглощает амортизатор, тем быстрее будут затухать колебания кузова.
2. Оказывают помощь при маневрах, стабилизируют положение кузова в процессе езды, обеспечивают противостояние дифференту – «кивкам» при торможении. От подвески зависит устойчивость авто, а также его управляемость.
3. Минимизируют нагрузки. Благодаря этому вместе с качественными протекторами они улучшают сцепление.
4. Оптимизируют уровень точности рулевого управления в процессе езды. Под контролем – геометрия положения и перемещения колес.

Устройство подвески

Конструкция включает следующие элементы:

1. Упругие устройства. Они принимают на себя нагрузки от дорожного полотна во время движения по кочкам, ухабам, сокращают динамические нагрузки, вертикальные ускорения, смягчают удары, защищают от «копирования» дорожных неровностей кузовом, отпружинивают толчки, обеспечивают плавную езду (оптимальный вариант колебания 1 — 1,3 Гц).
2. Демпфирующие элементы. Это разные виды амортизаторов — пневматические, газомасляные, масляные, магнитные. Успешно поглощают тряску, не дают удару пройти к кузову авто.
3. Направляющие. Гарантируют корректное положение колесной базы при совершении разных маневров во время движения по прямой траектории и при поворотах. Роль направляющих выполняют рычаги, поперечные тяги.
4. Стабилизатор поперечной устойчивости. Защищает от заваливания набок на поворотах.
5. Крепления для амортизаторов, рычагов, стабилизатора поперечной устойчивости. Упругие вставки позволяют успешно гасить вибрации и колебания, передаваемые в самой ПА от одного узла к другому. Если вставка выполнена из полиуретана, то это хорошее условие, которое обеспечивает профилактику для всей подвески от «выжимания» и нежелательной деформации.
6. Шаровые опоры. Связывают рычаг ПА со ступицей (центральной вращающейся частью) колес. Если шаровая опора не в порядке, во время движения они могут начать выворачиваться наружу, а сама машина начнёт заваливаться на одно из крыльев.
7. Сайлентблоки. Втулки из металла с резиновой или полиуретановой вставкой, которые образуют шарниры.

На упругих элементах, которые входят в схему подвески авто, остановимся наиболее подробно.

Витые пружины

Главная задача пружин – поддержка веса транспортного средства, успешное гашение вибраций и ударов от дорожного полотна, сохранение надлежащего дорожного просвета.

Стандартные пружины средней жесткости устанавливаются на городские легковые автомобили.

Усиленные пружины с высокой жесткостью – элементы задней подвески автомобиля. Их активно устанавливают на транспортные средства, у которых на заднюю ось приходятся заметные весовые нагрузки. Это грузовики, легковые авто с прицепом.

Торсионы

Это металлические упругие стержни круглого сечения. На концах у них шлицевое соединение. Отлично работают на скручивание. Обеспечивают упругую связь между колесом и кузовом при перемещении.

Обычно монтируются на независимых подвесках у многоосных транспортных средств. Крепятся одним концом к кузову, другим – к рычагу.

Рессоры

Рессоры – упругие элементы ПА из металла. Эффективны для передачи нагрузки от кузова к ходовой. Могут быть одно- и многолистовыми.

Это одни из самых первых типов упругих элементов ПА. Изначально активно присутствовали и на легковом, и на грузовом транспорте.

Сейчас рессоры устанавливаются на коммерческий транспорт, преимущественно тяжёлые грузовики, строительную спецтехнику с двумя задними мостами.

Классификация подвески

Существует большое многообразие типов подвесок автомобиля.

Классифицируются они таким образом:

• Направляющие. В таком “срезе” ПА бывает независимой (телескопической, рычажной, комбинированной) и зависимой (с жёсткой балкой, с реактивными штангами).
• Тип гасящего устройства (в амортизаторах, рессоре и шарнирах, рессорах и амортизаторах).
• Особенности перемещения колеса. В поперечной, продольной плоскостях, а также в обеих из них.
• Тип базового упругого элемента (металлическая – торсионная с витой пружиной, с листовой рессорой, неметаллическая – гидравлическая, пневматическая, резиновая), комбинированная (рессорно-пружинная).

Виды подвесок автомобиля

Многообразие видов подвесок связано с тем, что производители постоянно ищут новые решения.

Крайне важно, чтобы ПА не просто справлялась с базовыми функциями, но и была достаточно компактной, надежной, доступной по стоимости, простой в установке и обслуживании. Давно прошли те времена, когда машину выбирали исключительно по двигателю, кузову и трансмиссии. Свою ПА требуют городские авто, внедорожники, которые постоянно сталкиваются с ямами и ухабинами, грузовики. Также отдельное решение требуется для передней и задней подвески автомобиля.

Универсальных решений нет, зато для каждого транспортного средства можно подобрать свою идеальную ПА.

Зависимая ПА

Дольше всего существует зависимая ПА. Она базируется на жесткой неразрывной оси, которая представляет собой связующую колёс. Фактически такая подвеска была ещё до того, как не было авто. Это распространенный элемент карет, конных повозок.

Такое устройство решает главную задачу - предупредить смещение колёс относительно друг друга. Если одно попадает в яму или на камень, то другое смещается в ту же сторону.

Исполнение может быть различным. Наиболее популярные варианты – на продольных рессорах и с направляющими рычагами.

МакФерсон (McPherson)

Отдельным подвидом независимой ПА считается McPherson с поворотным кулаком. Фактически ПА МакФерсон напоминает классическую, которая базируется на двойных поперечных рычагах, но вместо поперечного рычага у конструкции есть специальная амортизационная стойка.

Производители переднеприводных легковых авто получают отличные возможности для размещения в подкапотном пространстве коробки передач и ДВС. Можно использовать поперечную схему. Другие виды подвески не всегда позволяют это сделать.

Большой ход и простота конструкции – это ещё одни весомые плюсы. При этом конструкция неуниверсальная. Могут возникнуть проблемы с углом наклона в вертикальной плоскости.

Полунезависимая подвеска

1. Общей осью в данном случае выступает скручивающая торсионная балка. Она имеет П-форму.
2. Балка может «играть», гася на поворотах крены транспортного средства.
3. Продольные рычаги фиксируются одним концом к кузову либо раме (смотря что перед нами - грузовой транспорт или легковой автомобиль), а другой – к ступице.
4. При разгоне и торможении транспортного средства ПА ощущает силы скручивания, при этому балка “подтягивает” колёса на место.

У некоторых транспортных средств с полузависимой ПА на балке размещен электромотор. И жёсткость ПА в этом случае можно изменять в ручном режиме — это очень практично.

Де-дион (сбалансированная)

Фактически эта ПА гибридного типа. У неё есть признаки как зависимой, так и независимой ПА. Основные элементы решения – витая пружина, амортизатор, приводной, задний и поперечный рычаг, балка, приводной вал, дифференциал, тормозной диск.

Решение обеспечивает отличную возможность сбалансировать неподресоренные массы автомобиля (массы рамы, кузова и другие элементы “верхней части” транспортного средства), добиться плавности хода. Недостаток решения – риск возникновения дисбаланса в момент торможения и при разгоне.

Независимая подвеска

Основная особенность независимой ПА – это то, что каждое колесо может двигаться самостоятельно. Поэтому такой вариант и называют независимым. Если правое попадает на камень, то левое останется в неизменном положении. То есть одно сдвинется вместе с пружинами или другими элементами, а второму будет гарантировано качественное сцепление с дорожным полотном. Пассажиры при езде на авто с независимой подвеской, напротив, ощущают наибольший комфорт.

Но при этом – в “сцепке” с ПА находятся развал-схождение, ширина колеи. Для водителя это создает некоторые трудности. Но на фоне легкой управляемости на больших скоростях с этим недостатком чаще на практике готовы смириться.

Пневматическая подвеска

ПА базируется на баллонах со сжатым воздухом. На характеристики можно влиять при помощи изменения величины давления. Решение дает возможность получить максимальную плавность хода, а также взять под полный контроль регулировку клиренса.

Чаще всего решение можно встретить на коммерческом транспорте — особенно на автобусах и большегрузных автомобилях, тягачах.

На легковой транспорт пневматические системы ставят не так часто. В основном только на машины премиум-класса.

Гидравлическая подвеска

Альтернатива классическим амортизаторам – гидростойки и гидроподъемники со значительным рабочим ходом.

Гидравлическая подвеска авто (с резервуаром с гидравлической жидкостью). Отлично подходит для эффективного решения двух задач:

• контроля за жесткостью,
• регулировкой высоты клиренса.

Лучше всего показывает себя на транспортных средствах с управляющей электроникой, при этом подстраиваясь под особенности дорожного покрытия, скорость передвижения.

При наличии в автомобиле управляющей электроники, а также функции адаптивной подвески гидравлическая ПА подстраивается под условия дороги и вождения.

Электромагнитная подвеска

Работает за счёт преобразователей с мощными магнитами. Особенности:

1. От блока управления на магниты подается электричество.
2. Автоматически меняется жесткость амортизаторов, клиренс.
3. Автомобиль получает идеальную управляемость.
4. Система прекрасно гасит мельчайшие неровности, даже те, которые проявляют себя на уровне вибрации.

Многорычажная подвеска

Многорычажная ПА, или Multilink, – одна из наиболее часто устанавливаемых конструкций на заднюю ось. Включает в себя комплекс рычагов – поперечных и продольных, опору, пружину, амортизатор, подрамник, стабилизатор.

Преимущества:

• высокая плавность хода машины;
• отличная управляемость;
• малошумность;
• независимая поперечная и продольная регулировка колес.

При этом решение сложно в изготовлении, поэтому себестоимость его высока. Непроста и установка ПА. Установить ее могут лишь опытные автомеханики.

Двухрычажные push-rod и pull-rod

Для спорткаров важно, чтобы ПА мало весила, была достаточно жёсткой, обеспечивала согласованность кинематических параметров при высоких нагрузках.

Этим характеристикам соответствуют двухрычажные конструкции push-rod и pull-rod.

У обеих конструкций между монококом и колесом находится наклонная тяга – штанга. Она бывает тянущей (pull-rod) или толкающей (push-rod). Каждое колесо связано с одной штангой. Толкающие штанги более популярны. Их проще установить в поднятую носовую часть авто — а ведь большинство гоночных авто в силу аэродинамических особенностей именно такие.