Многорычажная подвеска – как не растерять ее преимущества по дороге? Балка или многорычажка. Что лучше? Сравниваем заднюю подвеску

Те детали, механизмы и узлы, которые соединяют колеса с корпусом автомашины, называются подвеской. Надо ли говорить, что за долгое время развития и совершенствования автомобиля было изобретено и применено на практике большое количество различных способов соединения колес с корпусом. Все эти виды подвесок автомобилей различаются по виду связи между колесами, по используемому амортизирующему элементу и т.д. У каждой из них свои достоинства и недостатки, их лучше знать, чтобы полностью реализовать возможности своего авто.

О роли подвески при движении

Кроме уже обозначенной задачи по соединению колес с рамой автомобиля, подвеска решает еще и дополнительные задачи. Одна из них – снижение динамических нагрузок на кузов машины. Вибрация, тряска, удары – наверняка всем знакомы эти неприятные ощущения, возникающие при движении по кочкам или неровной дороге. Их устранение или, по крайней мере, минимизация воздействия – одна из задач, для решения которой предназначена подвеска.

Немаловажную роль играет подвеска и в режиме движения машины. От нее во многом зависит скорость и управляемость. Если она «мягкая», т.е. обеспечивает для колеса постоянный контакт с дорогой, то это позволяет осуществить лучшее торможение и разгон, но излишняя мягкость приводит к сильным кренам в поворотах и ухудшению устойчивости автомобиля.
«Жесткая» подвеска, не дающая колесам гулять из стороны в сторону, создает хороший контакт с дорогой и не позволяет машине крениться в поворотах, давая возможность прохождения поворотов с повышенной скоростью.

Все вышесказанное не охватывает всех аспектов работы подвески. Некоторые ее виды имеют преимущества в отдельных режимах движения, то в других случаях это может уже считаться недостатком. Так, подвеска, наилучшим образом работающая на бездорожье и обеспечивающая отличную проходимость, не может позволить автомобилю двигаться с высокой скоростью по хорошему покрытию.

Что входит в подвеску

Несмотря на многообразие подвесок, в их конструкции используют схожие по назначению узлы и детали. Некоторые из них кратко представлены ниже:

• обеспечивающие упругость. К ним относятся рессоры, пружины и торсионы;
• направляющие, определяющие перемещение колес, их связь с автомобилем и передачу боковых сил и моментов. В качестве таких деталей выступают рычаги: сдвоенные, поперечной и продольной устойчивости;
• гасящие, противодействующие элементам упругости и устраняющие их колебания. Для этого используют амортизаторы;
• элементы стабилизации, служащие для распределения боковой нагрузки в поворотах и уменьшения крена автомобиля. С подобными задачами справляются штанги с элементами крепления к кузову.

Основные типы подвесок автомобиля

Здесь сразу необходимо отметить, что существующие типы подвесок, используемые на самых разных транспортных средствах, можно классифицировать по нескольким признакам, но для современных легковых автомобилей общепринятым является разделение на зависимые и независимые.

Зависимая подвеска

Она подразумевает жесткую связь между колесами. Исторически это был первый созданный тип подвески. По сути дела, она недалеко ушла от конструкции телег, когда два колеса соединялись между собой осью. Как выглядит такая подвеска, понятно из рисунка

В данном случае видно, что положение одного колеса сказывается на другом. Так, при наезде правого колеса на препятствие, изменяется положение левого, оно наклоняется влево, при этом колесо располагается под углом к поверхности, что несколько уменьшает пятно сцепления с дорогой. Такой тип подвески был характерен для автомобилей на заре их становления. Сейчас, если используется, то обычно в качестве заднего моста и на машинах повышенной проходимости.

Такая подвеска обычно бывает рессорная или пружинная. В первой из упомянутых как упругий элемент используется рессора, которая крепится к балке моста, а своими концами к раме или корпусу автомобиля. Другим типом зависимой подвески является пружинная, в которой упругим элементом служит пружина. Как выглядят рессорная (1) и пружинная (2) подвески, хорошо видно на приведенных рисунках.


Несмотря на то, что зависимая подвеска изобретена давно и считается устаревшей, она применяется до сих пор, в первую очередь на грузовых машинах и, как уже упоминалось, на внедорожниках. Ее несомненным достоинством является простота конструкции и надежность, особенно это актуально для джипов. Что пружинная, что рессорная подвески для любых автомобилей обеспечивают:

1. постоянный клиренс, а это в условиях бездорожья является огромным плюсом и служит дополнительным фактором повышения проходимости;
2. постоянную ширину колеи;
3. большую артикуляцию. Под артикуляцией понимается ход переднего колеса относительно заднего, при котором заднее колесо полностью теряет контакт с дорогой (см. фото ниже). Чем позже это происходит, т.е. чем это расстояние (артикуляция) больше, тем это лучше при движении по плохой дороге;
4. надежность, устойчивость к повреждениям;
5. дешевизну эксплуатации;
6. возможность проведения эффективного внедорожного тюнинга.

Из приведенных достоинств зависимой подвески, рессорная она или пружинная, следует однозначный вывод, что она прекрасно работает на бездорожье. Однако общая картина становится не такой благостной, когда бездорожье кончается, и автомобиль начинает двигаться по асфальту. В этом случае те виды недостатков, которые были безразличны на плохой дороге, становятся очевидными:

• не самая лучшая управляемость из-за значительных подрессоренных масс при высоких скоростях движения;
• плохая курсовая устойчивость;
• недостаточный комфорт для легковых автомобилей.

Это совсем другой вариант подвески, ничего общего не имеющий с уже рассмотренной зависимой. При такой конструкции между колесами нет жесткой связи. Как схематично это выглядит, можно понять из приведенного ниже рисунка

Фактически, такая подвеска означает, что колесо (каждое) крепится к кузову автомобиля отдельно и при колебании одного колеса эти изменения не передаются на другое, благодаря чему крен кузова уменьшается и повышается устойчивость. Вариантов, как такое сделать, существует множество, но все их можно разделить на основные типы: рычажные и свечные.

К последним относятся подвески МакФерсона , к первым:

1. двухрычажные;
2. поперечнорычажные;
3. косорычажные;
4. продольнорычажные.

Наиболее распространены подвеска МакФерсона и поперечнорычажная. Причиной этого являются те преимущества, которые они обеспечивают для легковых автомобилей:

• хорошая управляемость;
• хорошая обратная связь при рулении;
• высокий уровень комфорта;
• малые крены;
• высокая скорость движения.

Комбинированная подвеска

Она представляет собой комбинацию двух уже описанных подвесок. Спереди ставится независимая подвеска автомобиля , сзади мост (зависимая). Является в какой-то мере компромиссом, позволяя достаточно комфортно передвигаться по асфальту, но в то же время без особых трудностей преодолевать незначительное бездорожье.

Такая комбинация хорошо подходит для кроссоверов и паркетников, обеспечивая возможность свободно двигаться по городу и заезжать в лес на пикник или проехать немного по проселочным дорогам. По своим возможностям получается нечто среднее, но для большинства обеспечивающие приемлемые условия движения.

Другие типы подвесок

Описанными выше типами подвесок далеко не исчерпывается их многообразие. Есть еще и другие, которых следует обязательно коснуться.

Торсионная

Торсионная подвеска основана на работе специального элемента – торсиона, представляющего собой металлический вал, работающий на скручивание при возникновении нагрузки. Как это происходит, должно быть понятно из приведенного рисунка. Один конец вала жестко закреплен на основании, на другой его конец прикладывается момент силы. Под действием этого момента вал скручивается. Если один конец торсиона прикрепить к колесу, а противоположный жестко к кузову автомобиля, то между ними будет образована упругая связь.

Конструктивно торсионная подвеска может быть выполнена:

1. на двойных поперечных рычагах;
2. на продольных рычагах;
3. как торсионная балка (с продольными рычагами).

Если два первых исполнения можно отнести к независимой подвеске, у которой торсион используется как упругий элемент, то торсионную балку считают полузависимой, т.к. у нее перемещение одного колеса отражается на положении другого.


Приведенные рисунки позволяют лучше понять, как работают описанные разные виды подвески (на 1 – на продольных рычагах, на 2 – торсионная балка).
Торсионная подвеска достаточно широко и давно применяется в конструкции легковых автомобилей. Чаще всего она используется в роли задней подвески переднеприводных автомашин. Основное ее достоинство – долговечность, компактность и легкость регулирования в составе транспортного средства.

Активная

Это уже можно считать непременной принадлежностью современного автомобиля. В попытках найти возможный компромисс между устойчивостью, управляемостью и комфортом появилось подобное техническое решение. Вся проблема в том, что, как уже отмечалось выше, жесткая подвеска при высокой скорости обеспечивает минимальные крены, что дает хорошую управляемость и устойчивость, но недостаточный комфорт. Мягкая дает плавный ход, но приводит к раскачиванию автомобиля и, как следствие, к ухудшению управляемости и устойчивости. Для преодоления этих противоречий и создается активная подвеска .

В данном случае термин «активная» подразумевает возможность изменения параметров подвески при ее эксплуатации. Каждый разработчик автомашины идет своим путем, но уже существуют различные виды подвески, использующие:

1. амортизаторы с изменяемой степенью демпфирования;
2. регулируемые упругие элементы.

Независимо от конкретной реализации идеи, активная подвеска легковых автомобилей, подразумевает изменение характеристик подвески непосредственно во время движения.

Пневматическая

Пневматическая подвеска позволяет изменять высоту автомашины относительно дороги, т.е. меняется клиренс. Это используется на внедорожниках, автомобилях бизнес-класса , а также на грузовиках и полуприцепах. Устройство пневмоподвески предполагает применение пневмоупоров на каждом колесе. Сама по себе пневматическая подвеска не является каким-то отдельным видом, а служит своеобразным дополнением обычной. Она может входить в комплектацию машины, а может устанавливаться дополнительно.
Устройство пневмоподвески в самом простейшем виде состоит из таких элементов, как:

• пневматическая стойка;
• компрессор;
• датчики и блок управления;
• воздушные магистрали.

Управление такой системой может выполняться как в автоматическом, так и в ручном режиме. В последнем случае водитель сам задает необходимый дорожный просвет, а в автоматическом режиме по сигналам от датчиков в зависимости от скорости блок управления меняет клиренс автомобиля .

За всю историю развития автомобиля было разработано множество способов соединения колеса и кузова, однако лучший способ так и не найден до сих пор. Эти работы продолжаются, и их итогом являются новые варианты подвески, однако найти одну, подходящую для всех возможных режимов движения автомобиля пока не удается.

Любой автомобиль состоит из ряда составляющих, каждая их которых выполняет свои функции. Двигатель преобразовывает энергию в механическое движение, трансмиссия позволяет менять тяговое усилие и крутящий момент, а также передавать его дальше, ходовая часть обеспечивает перемещение авто. Последняя составляющая состоит из нескольких компонентов, среди которых и подвеска.

Назначение, основные составляющие

Подвеска в автомобиле выполняет ряд важнейших функций:

• Обеспечивает упругое крепление колес к кузову (что позволяет им перемещаться относительно несущей части);
• Гасит колебания, получаемые колесами от дороги (тем самым достигается плавность хода авто);
• Обеспечивает постоянный контакт колеса с дорожным полотном (сказывается на управляемости и устойчивости);

С момента появления первого авто и по наше время было разработано несколько видов этой составляющей ходовой части. Но при этом создать идеальное решение, которое устраивало бы по всем параметрам и показателям так и не удалось. Поэтому из всех существующих типов подвесок автомобиля выделить какую-то одну невозможно. Ведь в каждой из них имеются свои положительные и отрицательные стороны, которые и предопределяют их использование.

В целом любая подвеска включает в себя три основных составляющих, каждая из которых выполняет свои функции:

1. Упругие элементы.
2. Демпфирующие.
3. Направляющие системы.

В задачу упругих элементов входит восприятие всех ударных нагрузок и плавная передача их на кузов. Дополнительно обеспечивают постоянный контакт колеса с дорогой. К этим элементам относятся пружины, торсионы, рессоры. Ввиду того, что последний тип – рессоры, практически сейчас не используются, далее рассматривать подвеску, в которой они использовались – не будем.

Наибольшее распространение в качестве упругих элементов получили витые пружины. На грузовых же авто нередко используется еще один вид – пневмоподушки.

Витые пружины подвески

Демпфирующие элементы используются в конструкции для гашения колебаний упругих элементов путем их поглощения и рассеивания, что предотвращает раскачивание кузова во время работы подвески. Эту задачу выполняют амортизаторы.

Передний и задний амортизаторы

Направляющие системы связывают колесо с несущей частью, обеспечивают возможность перемещения по требуемой траектории, при этом с удержанием его в заданном положении относительно кузова. К этим элементам относятся всевозможные рычаги, тяги, балки, и все остальные компоненты, принимающие участие создании подвижных соединений (сайлент-блоки, шаровые опоры, втулки и т. д.).

Виды

Хоть все перечисленные составляющие характерны для всех существующих типов подвесок автомобиля, но конструктивное исполнение этого компонента ходовой части – разное. Причем разница в устройстве оказывает влияние на эксплуатационные, технические параметры и характеристики.

В целом все использующиеся сейчас типы подвесок автомобиля делятся на две категории – зависимые и независимые. Также существует промежуточный вариант – полузависимая.

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска начала использоваться на автомобилях с момента их появления и «перекочевала» она на авто с конных повозок. И хоть за время существования этот тип значительно усовершенствовался, но суть работы осталась неизменной.

Особенность этой подвести заключена в том, что колеса соединены между собой осью, и не имеют возможности перемещаться отдельно относительно друг друга. В результате передвижение одного колеса (к примеру, при попадании в яму) сопровождается смещением второго.

В заднеприводных автомобилях соединяющей осью выступает задний мост, одновременно являющийся элементом трансмиссии (в его конструкцию входит главная передача с дифференциалом и полуоси). В переднеприводных же авто применяется специальная балка.

Зависимая подвеска Dodge Ram 2009 года

Изначально в качестве упругих элементов использовались рессоры, но сейчас их уже полностью вытеснили пружины. Демпфирующим элементом в этом типе подвески выступают амортизаторы, которые могут быть установлены отдельно от упругих элементов или же располагаться с ними соосно (амортизатор установлен внутри пружины)

В верхней части амортизатор крепиться к кузову, а в нижней – к мосту или балке, то есть помимо гашения колебательных движений, он выступает еще и в качестве крепежного элемента.

Что касается направляющей системы, то в конструкции зависимой подвески она состоит из продольных рычагов и поперечной тяги.

4 продольных рычага (2 – верхних, и 2 – нижних) обеспечивают полностью предсказуемое движение оси с колесами по всем существующим направлениям. В некоторых случаях количество этих рычагов уменьшено до двух (верхние не используются). В задачу же поперечной тяги (так называемая тяга Панара) входит уменьшение кренов кузова и удержание траектории движения.

Основными достоинствами зависимой подвески такой конструкции являются простота конструкции, что сказывается на надежности. Также она обеспечивает отличное сцепление с дорожным полотном колес, но только в случае движения по ровной поверхности.

Большим недостатком этого вида является возможность потери сцепления при вхождении в повороты. При этом из-за совмещения оси с элементами трансмиссии, задний мост имеет массивную и габаритную конструкцию, для которой необходимо обеспечить достаточно много места. Ввиду этих особенностей использование такой подвески для передней оси практически невозможно, поэтому она применяется только сзади.

Использование этого типа подвески на легковых авто сейчас уже сведено к минимуму, хотя она еще встречается на грузовиках и полноразмерных рамных внедорожниках.

Независимая подвеска

Независимая подвеска отличается тем, что колеса одной оси между собой не связаны и движение одного из них не оказывает никакого влияния на другое. По сути, в этом типе для каждого колеса предусмотрен свой комплект составляющих частей – упругой, демпфирующей, направляющей. Между собой эти два комплекта практически не взаимодействуют.

Стойки Макферсона

Разработано было несколько типов независимой подвески. Одним из самых популярных видов является подвеска МакФерсона (она же – «качающаяся свеча»).

Особенность этого вида заключена в использовании так называемой амортизационной стойки, которая выполняет одновременно три функции. В состав стойки входит и амортизатор, и пружина. В нижней части этот составной элемент подвески крепиться к ступице колеса, а вверху посредством опор – к кузову, поэтому он помимо принятия и гашения колебаний еще и обеспечивает крепление колеса.

Устройство газомасляной стойки MacPherson

Также в конструкции имеется еще одни компоненты направляющей системы – поперечные рычаги, в задачу которых входит помимо обеспечения подвижного соединения колеса с кузовом еще и предотвращение его продольного перемещения.

Для борьбы с кренами кузова во время движения в конструкции подвески используется еще один элемент – стабилизатор поперечной устойчивости, который является единственным связующим звеном между подвесками двух колес одной оси. По сути, этот элемент является торсионом и принцип его работы основан на возникновении противодействующей силы при скручивании.

Подвеска со стойками МакФерсона является одной из самых распространенных и может использоваться как на передней, так и задней оси.

Она отличается сравнительно компактными размерами, простотой конструкции и надежностью, за что и получила популярность. Недостатком же ее является изменение угла развала при значительном ходе колеса относительно кузова.

Рычажный тип

Рычажные независимые подвески – тоже достаточно распространенный вариант, применяемые на автомобилях. Этот тип делится на два вида – двухрычажную и многорычажную подвески.

Конструкция двухрычажной подвески сделана так, что амортизационная стойка выполняет только свои прямые задачи – гасит колебания. Крепление же колеса полностью лежит на управляющей системе, состоящей из двух поперечных рычагов (верхнего и нижнего).

Используемые рычаги имеют А-образную форму, что обеспечивает надежное удержание колеса от продольного перемещения. К тому же они разной длины (верхний – короче), благодаря чему даже при значительных передвижениях колеса относительно кузова, угол развала не меняется.

В отличии от «МакФерсона» двухрычажная подвеска более габаритна и металлоемка, хотя чуть большее количество составных частей на надежности не сказывается, но она несколько сложнее в обслуживании.

Многорычажный тип, по сути, является доработанной двухрычажной подвеской. Вместо двух А-образных в ее конструкции используется до 10 поперечных и продольных рычагов.

Многорычажная подвеска

Такое конструктивное решение оказывает положительное влияние на плавность хода и управляемость авто, сохранности углов положения колеса во время работы подвески, но при этом она более дорогостоящая и сложная в обслуживании. Из-за этого по применяемости она уступает стойкам МакФерсона и двухрычажному типу. Ее можно встретить на более дорогостоящих авто.

Полузависимая подвеска

Некой срединой между зависимой и независимой подвеской выступает полузависимая.

Внешне этот вид очень схож с зависимой подвеской – имеется балка (в которую не входят элементы трансмиссии), выполненная заодно с продольными рычагами, к которым крепятся колесные ступицы. То есть, и имеется ось, соединяющая два колеса. К кузову балка крепиться тоже при помощи этих же рычагов. В качестве упругих и демпфирующих элементов выступают пружины и амортизаторы.

Полузависимая подвеска с механизмом Уатта

Но в отличие от зависимой подвески, балка является торсионной и может работать на скручивание. Это позволяет в определенном диапазоне колесам независимо друг от друга перемещаться в вертикальном направлении.

Благодаря простоте конструкции и высокой надежности торсионная балка достаточно часто применяется на задних осях переднеприводных автомобилей.

Иные виды

Выше рассмотрены основные виды подвесок, применяемые на автомобилях. Но типов их несколько больше, хотя остальные сейчас не используются. Такой к примеру, является подвеска «ДеДион».

В целом, «ДеДион» отличалась не сколько конструкцией подвески, а устройством трансмиссии заднеприводных автомобилей. Суть разработки сводилась к тому, что главная передача была вынесена из конструкции заднего моста (она жестко крепилась к кузову, а передача вращения выполнялась полуосями со ШРУСами). Сама же задняя ось могла иметь как независимую, так и зависимую подвеску. Но из-за ряда негативных качеств этот тип на авто широкого распространения не получил.

Подвеска De Dion

Также стоит упомянуть об активной (она же – адаптивная) подвеске. Она не является каким-то отдельным типом, а является, по сути, независимой подвеской, и отличается от описанных выше некоторыми конструктивными нюансами.

В этой подвеске используются амортизаторы (гидравлические, пневматические или комбинированные) с электронным управлением, что позволяет в некотором роде менять параметры работы этого узла – повышать и понижать жесткость, увеличивать клиренс.

Но ввиду сложности конструкции встречается она очень редко и только на автомобилях премиум сегмента.

В подвеске любого транспортного средства можно выделить 3 группы элементов: упругие – стабилизаторы и пружины, демпфирующие – амортизаторы читаем — , и направляющие – рычаги. Рассмотрим наиболее распространенные на сегодняшний день типы подвески автомобилей.

Виды подвески автомобилей.

Зависимая подвеска.

Зависимая подвеска является самой древней подвеской, которая используется до сих пор, ее отличительной чертой является жесткая связь осей колес благодаря простой балке или картеру моста.

Преимущества данной подвески заключаются в низкой ее стоимости, небольшом весе, высоком центре поперечного крена, а главное – в постоянстве развала и колеи. На ровной дороге угол наклона колес к такой поверхности не изменяется, вне зависимости от крена и раскачки, а, следовательно, в любых режимах автомобиль имеет хорошее сцепление с дорогой. Только данный тип подвески обладает этим свойством.

Недостатком зависимой подвески является то, что на неровной поверхности попадание одного колеса в ямку приводит к изменению развала другого, в результате чего снижаются их сцепные свойства. Конечно, на прямой дороге это не слишком опасно, но на поворотах это может приводить к заносам.

Подвеска на продольных рычагах.

Подвеска на продольных рычагах – самая простая из подвесок, где колеса не имеют друг с другом жесткой связи. Каждое колесо в такой системе удерживается одним продольным рычагом. Данный рычаг, обычно он крепится на двух шарнирах к кузову, должен иметь большую прочность и широкую опорную базу.

Преимуществом подвески на продольных рычагах является то, что в процессе работы колеса перемещаются строго в продольной плоскости, а колея и их схождение остаются неизменным. Однако с одной стороны это преимущество, так как за счет этого автомобиль стабилен и экономичен, а с другой стороны – недостаток, ведь при повороте авто колеса наклоняются вместе с кузовом.

Полузависимая подвеска автомобиля.

Полузависимая подвеска – нечто среднее между двумя вышеописанными подвесками. К минусам данного типа можно отнести: увеличенные требования по отношению к месту под днищем и недостаточное сопротивление поперечному наклону кузова. К плюсам — простоту данной подвески вкупе с хорошей стабильностью на прямой дороге и хорошей устойчивостью в поворотах.

Подвеска на двойных рычагах – появилась в 30 годах 20-го века и до сих пор остается неотъемлемой частью спортивных автомобилей. На такой подвеске колесо удерживается на 2 поперечных рычагах, которые крепятся к подрамнику или кузову. Ее главными преимуществами являются большой потенциал для настройки, а также возможность получения высокого крена.

Подвеска макферсон.

Макферсон – из-за простоты конструкции, небольшой ширины и легкости самый популярный тип подвески в настоящее время, это же делает ее незаменимой в условиях тесноты моторных отсеков. К минусам данного типа можно отнести большое трение в амортизаторной стойке, что ухудшает фильтрацию дорожных шумов и неровностей, а также увеличивает нагрузку на брызговик. Подробнее о подвеска МакФерсон .

Подвеска на косых рычагах.

Подвеска на косых рычагах – на вид проста: с каждой стороны располагается по одному косому рычагу, а ось вращения наклонена и в поперечном, и продольном направлении. Данная подвеска не обеспечивает относительную стабильность колеи, т.е. чем больше изменяется развал при прохождении поворотов, тем больше расширяется в ходе сжатия колея. Эта подвеска обладает полезными свойствами для задней оси: она препятствует крену авто на торможении, прижимая кузов к земле, кроме того с ее помощью можно повлиять на характер управляемости — изменять недостаточную поворачиваемость на избыточную (и наоборот).

Многорычажная подвеска автомобиля.

Многорычажная подвеска представляет собой двухрычажную подвеску, куда добавлены продольные или косые рычаги, которые «утягивают» колесо в сторону в ходе сжатия для корректировки схождения. Как правило, ее используют для нейтрализации избыточной или недостаточной поворачиваемости. Недостатки данного типа: плохая фильтрация неровностей и повышенные неподрессоренные массы.

Таким образом, все типы подвесок имеют свои плюсы и минусы. Лидерами по количеству достоинств среди всех сегодня являются двухрычажные и многорычажные подвески, которым немного уступают Макферсон и конструкция на косых рычагах. Кстати, не лишним будет ознакомиться с постом .

В данной статье мы расскажем о различных видах подвески применяемых на автомобилях, расскажем о их конструктивных особенностях, плюсах и минусах эксплуатации в каждом конкретном случае. Конструирование подвески заключается в удалении четырех из шести возможных «степеней свободы» и оставлении двух оставшихся - вращения колеса, для передвижения и вертикального его перемещения для нашего комфорта на кочках.

На практике это невозможно, и связано прежде всего с отсутствием абсолютно жестких материалов. Очень трудно полностью устранить возможность поворота относительно поперечной и продольной оси. Конструкторы независимых подвесок на практике поняли, что лучше позволить изменяться развалу, но сделать его равным и направленным противоположно крену кузова, поскольку это сохраняет вертикальное положение колес при поворотах. Из всех типов подвесок, использовавшихся в 20 веке в конструкциях автомобилей, сейчас завоевали популярность и практичность только шесть основных решений.
Это многорычажная, двойные рычаги, MacPherson, продольный рычаг, продольные рычаги связанные поперечной балкой, торсионная балка. Из этих элементов только три последних (продольные рычаги связанные поперечной балкой, продольные рычаги и торсионные балки) применяются только для задних подвесок переднеприводных автомобилей, а остальные могут использоваться как впереди так и сзади, для любого из колес автомобиля.
В отличие от остальных "продольные рычаги, связанные поперечной балкой" и "торсионная балка" не совсем подходит для независимой подвески, их еще называют "полузависимыми" (вертикальное перемещение одного из колес влияет на перемещение противоположного).
Из редко применяющихся подвесок, без сомнения старейшей является осевая балка, с каждой стороны которой установлено по колесу. Сейчас применяются, как подвеска автомобилей на лонжеронных рамах (иначе говоря, в каталогах пишут, что это "жесткий мост" или "зависимая подвеска"). Такие подвески используют не для комфорта, а для того, чтобы они долго служили при эксплуатации автомобиля на пересеченной местности (или откровенного бездорожья).

Подвеска MacPherson

Более пространственная и структурно эффективная конструкция, чем подвеска на двойных поперечных рычагах (иными словами, появилась возможность устанавливать поперечные двигатели большей мощности и новыми коробками на автомобили с небольшими габаритами). Система передает нагрузки на каркас кузова через три отдельных и удобно расположенных точки (верхнюю поворотную «турель» самой стойки и две точки присоединения рычагов). Это дает возможность размещения двигателя без помех верхним опорам стоек.
Подвеска получается при соединении нижней части телескопической амортизаторной стойки к поворотному кулаку ступицы колеса. Нижняя часть стойки располагается поперечно выступающей части нижнего рычага или паре отдельных рычагов.
Стойка МакФерсон обеспечивает высокое расположение центра крена - обычно желательное - и поскольку стойка имеет большую длину, изменение развала колеса во время его вертикального перемещения или крена кузова незначительно.

У MacPeherson есть два недостатка.
1. центр крена может перемещаться на большое расстояние от своего статического положения во время поворота, что может привести к проблемам с управляемостью.
2. управление присоединенными к стойкам колесами вызывает поворот стоек, а это увеличивает усилие, прикладываемое к рулевому управлению, и требует использования верхнего поворотного устройства с низким трением. Подвеска типа MacPeherson используется на автомобилях ВАЗ с передним приводом начиная с восьмерок и по настоящее время.
Взади данную систему используют редко, спереди ее используют в подавляющем большинстве, на нее перешли даже такие брэнды, как Jaguar.

Задняя подвеска - стойка MacPherson с многорычажным механизмом. Стойка удерживает колесо вертикально, большой продольный рычаг обеспечивает продольную фиксацию, а два поперечных рычага фиксируют поперечные перемещения колеса и обеспечивают схождение колес.

Обычно в подвеске Макферсон используются винтовые пружины, установленные вокруг амортизаторной стойки, но это не единственный способ. В прошлом, например, Fiat использовал стойки MacPherson для задней подвески, в которой в качестве упругого элемента использовалась установленная снизу одна широкая листовая рессора.
Было выяснено, что установка пружин с небольшим смещением относительно амортизатора уменьшает проблему «жесткости», когда вертикальные силы, действующие на колесо, невелики. «Жесткость» - тенденция стойки не двигаться, пока не будет превышена пороговая сила, а затем начинать двигаться неожиданно – может приводить к неприятному чувству жесткости подвески на ровных дорогах.

Передняя подвеска. с широко расставленными нижними рычагами и рулевое управление в обычном положении, хорошо спрятанном с целью безопасности за поперечно расположенным двигателем.

Передняя подвеска с широко расставленные двойные рычаги с вытянутым вверх рычагом поворотного кулака. Винтовая пружина и телескопический амортизатор установлены раздельно (дает дополнительные возможности в настройке).

Подвеска состоит из двух раздвоенных рычагов, расположенных друг над другом, раздвоенные стороны которых крепятся к кузову, а противоположные концы с помощью шарниров к верхней и нижней частям поворотной цапфы. Ступица переднего колеса может поворачиваться вокруг двух шарниров при повороте.

Обычно только один из рычагов может иметь раздвоенную форму, другой может быть простым рычагом. Если рычаги одинаковой длины, то когда кузов кренится на повороте, угол развала такой же, как угол крена и устойчивость может сильно пострадать. Поэтому рычаги, обычно, делают различной длины, верхний рычаг короче. Это вызывает небольшое изменение развала при вертикальном перемещениях колеса, но при крене кузова на поворотах изменение развала фактически можно ликвидировать, по крайней мере, у сильно нагруженного наружного колеса относительно центра поворота.

Геометрия подвески на двойных рычагах может быть изменена не только изменением длины рычагов, но и углом наклона рычагов относительно горизонтальной плоскости, если смотреть спереди на неподвижный автомобиль. Оси, относительно которых вращаются рычаги и которые проходят через крепления рычагов к кузову, могут быть слегка наклонены относительно горизонтальной плоскости, а иногда также могут быль смещены крепления рычагов вперед или назад для того, чтобы создать вертикальные силы (против кивков и рысканья), действующие на кузов при торможении и ускорении, или «подправляют» геометрию для получения предпочтительного изменения развала при критическом маневре.

Для точного понимания, как будет вести себя подвеска в тех или иных ситуациях и какая нужна длина рычагов, помогают компьютеры и программы автоматизированного проектирования. Одно из преимуществ данной подвески более высокая устойчивость и управляемость на поворотах (мы говорим про переднюю подвеску), чем у подвески МакФерсон, но требует большего количества "человекочасов" и затрат на разработку и испытания, что удорожает автомобиль. Поэтому данный вид подвески используют на автомобилях Д-класса и выше и дорогих "имиджевых" автомобилях.

Взади такую подвеску сейчас применяют редко: либо амортизатор и пружина идут в одном комплекте (МакФерсон), либо используют дополнительные рычаги (многорычажная система).

Низкий рычаг с широко расставленными точками крепления, намного меньший верхний рычаг, ось которого составляет большой угол с продольной осью автомобиля, «лебединая шея» рычага поворотной цапфы, для более высокого размещения верхнего рычага, компактная пружина вокруг верхней секции амортизатора, стабилизатор поперечной устойчивости, соединяемый с нижней частью амортизатора, шарнирными звеньями, и вентилируемый дисковый тормоз с присоединенными к его концам шарнирными звеньями. Такая конструкция оставляет пространство для привода к передним колесам и является наиболее типичной подвеской на двойных рычагах.

Многозвенная подвеска

похоже на независимую подвеску на двойных поперечных рычагах, в которой каждый рычаг разрезан на два отдельных звена, иногда с добавлением пятого звена. Сейчас применяется для задних подвесок автомобилей "представительского" класса и некоторых автомобилей "С" класса.

Каждый рычаг и звено контролирует конкретный аспект поведения колеса, например изменение его развала или поперечного перемещения. Звенья могут быть сконструированы так, чтобы они могли работать совместно и все же не влияя друг на друга, а также им может быль придана определенная форма, чтобы освободить пространство, необходимое конструктору для интерьера кузова или других особенностей конструкции.

Процесс проектирования очень сложен, он может осуществляться только с помощью компьютера. Многорычажная подвеска очень дорога в производстве и обслуживании, но она самая "комфортная" для всех пассажиров. Большое количество звеньев, сайлент-блоков и шарниров отлично гасят удары при резком наезде на препятствия. Все элементы крепятся на подрамнике через мощные сайлент-блоки, что сильно увеличивает шумоизоляцию автомобиля от колес. Тем не менее езда по пересеченной местности (по неровностям и колдобинам) данной подвеске нежелательны, т.к. легко могут вывести ее из строя, а обслуживание данного вида подвесок относительно дорого.

Задняя независимая многорычажная подвеска Jaguar Х-Type

Продольные рычаги

Самый простой способ создания независимой подвески - присоединение колеса к концу продольного рычага, который шарнирно прикрепляется к балке, прикрепленной поперек кузова автомобиля, фактически это конструкция подвески продольных рычагов.
Эта балка часто принимает форму поперечной трубы, которая действует как подрамник и воспринимает все боковые силы. Конструкция на продольных рычагах обеспечивает параллельность колес продольной линии автомобиля все время, не считая некоторого изгиба рычагов и деформации присоединительных втулок. Колеса наклоняются с углом развала, идентичным крену кузова на поворотах.

Некоторые конструкторы шасси приветствуют появляющееся при этом некоторое уменьшение силы сцепления задних шин, потому что появляется возможность уменьшения чрезмерной недостаточной поворачиваемости, хотя это и приводит к уменьшению общей силы сцепления на поворотах.

Втулки, которыми рычаги крепятся к балке сглаживают удары и вибрацию, передаваемую от колеса на кузов, ранее данный вид подвески использовался на автомобилях B-класса, что давало дополнительный объем под багажник и места пассажиров. Сейчас данная подвеска используется редко, вместо нее используют торсионную балку.

Задняя подвеска с продольными рычагами, вертикальными амортизаторными пружинными стойками.

Одна из наиболее широко распространенных в качестве задней подвески маленьких и среднеразмерных переднеприводных автомобилей, впервые появилась в середине 70-х.
Она состоит из двух продольных рычагов, соединенных с поперечной балкой, часть длины которой выполнена в виде небольшой буквы Н, которая сверху шарнирно прикрепляется к кузову, а колеса прикрепляются снизу. Сама поперечная балка полая внутри и может легко скручиваться, позволяя рычагам двигаться вверх и вниз независимо, в то время как остающаяся жесткость достаточна, чтобы удерживать рычаги на постоянном расстоянии.

Торсионная балка хороша с точки зрения пространственной эффективности, даже на небольших автомобилях можно сконструировать большой багажник и кузов для удобства пассажиров задних сидений. Она также дешева в производстве и обслуживании, легко устанавливается на автомобиль на сборочных линиях.
Один из самых больших недостатков: низкий комфорт пассажиров задних сидений из-за дополнительных вибраций, передаваемых на кузов от колеса и невозможность сделать "приличную" шумоизоляцию, что отрицательно сказывается на комфорт при езде на дальные расстояния.
Подвеска применяется на переднеприводных автомобилях ВАЗ начиная с 2108 и заканчивая Приорами.

Продольные рычаги, связанные поперечной балкой - одно из эволюционных направлений конструкторов, направленное на удешевление производства автомобилей (точно также, как и торсионная балка).
Как и с торсионной балкой, данная подвеска позволяет сделать большой кузов для пассажиров и багажник, она недорога в производстве и обслуживании, легко устанавливается на автомобиль.

Недостатки теже: тяжело сделать комфортной езду для пассажиров задних сидений на неровных дорогах. И вибрация, передаваемая от колеса через данную подвеску на кузов, что отрицательно сказывается на шумоизоляции.

Задняя подвеска Ford Fiesta

Из редко применяющихся подвесок, без сомнения старейшей является осевая балка, с каждой стороны которой установлено по колесу. (жесткий мост или зависимая подвеска)

Для улучшения управляемости, уменьшения крена кузова в поворотах и улучшения плавности хода часто вместе с осевой балкой устанавливается поперечная реактивная штанга (тяга Панара).

Основная задача данной подвески выдержать тяжелое бездорожье и большие нагрузки, также ее применяют для перевозки грузов и монтируют ее уже вместе с листовыми рессорами. Автомобили, на которые устанавливают данную подвеску, как правило не обладают скоростными качествами и комфортом, но обладают повышенной проходимостью.
Часто можно встретить на автомобилях с лонжеронной рамой, как задняя подвеска, применяется на автомобилях ВАЗ 2101 2102 2103 2104 2105 2106 2107.
На вездеходах, обычно, устанавливается спереди и сзади.

Подвеска колес появилась значительно раньше автомобиля. Впервые она появилась еще на конных экипажах, предназначенных для более комфортного передвижения на большие расстояния. Количество колес таких экипажей было не менее четырех, поэтому их конструкторы вынуждены были предусмотреть возможность вертикального перемещения колес относительно кузова для преодоления неровных дорог.

Именно тогда появились первые конструкции подвесок, которые потом практически без изменений использовались в самых первых автомобилях, скорость которых не превышала 30 км/час. Но автомобили совершенствовались, скорости их движения быстро возрастали, и подход к конструкциям подвесок менялся.

Если на начальном этапе автомобилестроения подвеска рассматривалась только в качестве средства повышения комфортабельности движения, то с ростом скорости автомобилей всѐ большее внимание приходилось уделять вопросам управляемости. В третьем десятилетии 20 века проявилась тенденция создания независимой системы сначала передних, а впоследствии и задних колес автомобилей.

В настоящее время на легковых автомобилях применяется только независимая подвеска передних колес, которая может сочетаться с независимой, полунезависимой и зависимой системой задних. Несмотря на обилие применяемых в настоящее время схем, все они в настоящее время содержат следующие основные элементы:

• Направляющие элементы, обеспечивающие заданную траекторию перемещения колес относительно кузова;
• Упругие элементы, обеспечивающие необходимое усилие перемещения колес;
• Элементы, обеспечивающие гашение колебаний.

К направляющим элементам можно отнести рычаги, стойки, шаровые опоры и резинометаллические шарниры.

К упругим элементам можно отнести пружины, рессоры, торсионы и пневматические камеры.

К элементам, гасящим колебания можно отнести амортизаторы всех типов.

Изложенная выше классификация элементов в значительной мере условна, так как в разных типах подвесок некоторые детали могут совмещать несколько функций.

В качестве примера можно рассмотреть рессору, которая применялась ещё в каретах. Рессора может выполнять роль сразу всех трех основных элементов, так как взаимное трение ее листов позволяет достичь эффекта гашения колебаний, а участки рессор несимметричной формы можно использовать в качестве рычагов.

Именно этими свойствами рессор и объясняется их широкое распространение. Тем не менее, такое разделение основных элементов позволяет лучше понять зависимость изменения ее характеристик от замены какого-либо из вышеперечисленных элементов. То есть положение колес зависит от направляющих элементов, жесткость устройства подвески зависит от упругих элементов, а эффективность гашения колебаний – от амортизаторов.

Наиболее распространенные конструкции и устройство передней подвески

В настоящее время на легковых автомобилях малого и среднего классов наиболее распространенной является устройство типа Мак – Ферсон.

Устройство переднего узла такого типа показана на рисунке.

Главная особенность подвесок этого типа – совместное использование нижнего рычага и телескопической вертикальной стойки. В этой системе основная нагрузка от веса автомобиля передается на кузов в месте верхнего крепления телескопической стойки, так как упругий элемент (на рисунке пружина) располагается непосредственно на стойке.

Нижний рычаг треугольной формы контролирует траекторию перемещения колеса и передает на силовые элементы кузова продольные и поперечные усилия, возникающие при движении автомобиля. Такая система очень хорошо сочетается с приводом передних колес, так как ось вращения колеса проходит выше нижнего ее рычага.

Преимущества узла типа Мак – Ферсон следующие:

• Простота конструкции, позволяющая уменьшить количество деталей и их массу;
• Возможность увеличения ширины моторного отсека;
• Относительно малая трудоемкость обслуживания и ремонта.

Однако такой узел не лишен недостатков:

• Характер изменения угла развала при работе не оптимальный;
• Значительное изменение углов установки колес при изменении загрузки автомобиля;
• Верхняя точка крепления стоек ограничивает возможность понижения линии капота.

В автомобилях, на которых устанавливается такая передняя подвеска, чаще всего используют пружины в качестве упругих элементов. Амортизатор телескопического типа конструктивно выполняет дополнительно функцию направляющего элемента, поэтому штоки амортизаторов Мак – Ферсон имеют увеличенный диаметр.

Для компенсации изгибающих усилий, действующих на амортизатор, пружину на нем часто устанавливают под углом к оси штока (см. рисунок). Для уменьшения крена автомобиля при прохождении поворота предусматривается стабилизатор поперечной устойчивости. Чаще всего применяют стабилизатор торсионного типа из изогнутого стального прутка круглого сечения. Загнутые концы стабилизатора шарнирно соединяют с рычагами или стойками левого и правого колес.

Промежуточные опоры стабилизатора закрепляют на кузове или специальном подрамнике. При крене автомобиля балка стабилизатора работает на скручивание и перераспределяет часть усилия с наиболее нагруженного колеса на менее нагруженное, уменьшая таким образом крен автомобиля.

Соединение нижнего рычага с поворотным кулаком осуществляется через шаровую опору. Такое соединение позволяет не только изменять угол между поворотным кулаком и рычагом, но и поворачивать колесо при изменении направления движения.

Устройство шаровой опоры показано на рисунке:

Для того чтобы облегчить усилие поворота передних колес, в верхней опоре стойки применяют специальный опорный подшипник. Наиболее часто применяют упорный шарикоподшипник.

Для того чтобы стойка в процессе работы имела свободное угловое перемещение, опора содержит либо эластичный резиновый элемент, либо специальный шарнир. Схема устройства верхней опоры и действующих на нее сил показана на рисунке.

Под воздействием ударных знакопеременных нагрузок на подшипник может происходить усталостное разрушение деталей подшипника, что приводит к нарушению его работы.

Внешними признаками неисправности подшипника являются посторонние звуки при повороте колес под нагрузкой. В этом случае подшипник необходимо заменить. Кроме того, в процессе эксплуатации автомобиля может произойти разрушение резиновых элементов опоры.