Підвіска - важлива система, яка робить можливим рух автомобіля (адже з її допомогою до автомобіля кріпляться колеса), а заодно забезпечує комфорт і безпеку пасажирів і вантажів. Інформація про пристрій підвіски автомобіля, основних її елементах і їх призначення читайте в цій статті.
Призначення підвіски автомобіля
Підвіска - одна з основних систем ходової частини автомобіля, вона необхідна для з'єднання кузова (або рами) автомобіля з колесами. Підвіска виступає як проміжна ланка між автомобілем і дорогою і вирішує кілька завдань:
Передачу на раму або кузов сил і моментів, що виникають при взаємодії коліс з дорожнім покриттям;
- Зв'язок коліс з кузовом або рамою;
- Забезпечує необхідні для нормального руху положення коліс відносно рами або кузова і дороги;
- Забезпечує прийнятну плавність ходу, компенсує нерівності дорожнього покриття.
Так що підвіска автомобіля - це не просто набір компонентів для з'єднання коліс і кузова або рами, а складна система, яка робить можливим нормальне і комфортний рух на автомобілі.
Загальний пристрій підвіски автомобіля
Будь-яка підвіска, незалежно від свого типу і пристрої, має ряд елементів, які допомагають вирішити описані вище завдання. До основних елементів підвіски відносяться:
Напрямні елементи;
- Пружні елементи;
- гасячи пристрої;
- Опори коліс;
- Стабілізатори поперечної стійкості;
- Елементи кріплення.
Потрібно відзначити, що далеко не в кожній підвісці є окремі деталі, які відіграють роль того чи іншого елемента - часто одна деталь вирішує відразу кілька завдань. Наприклад, традиційна підвіска на ресорах в якості направляючого і пружного елемента, а також в якості гасить пристрою використовує ресору. Пакет сталевих пружних пластин одночасно забезпечує потрібне положення колеса, сприймає виникають при русі сили і моменти, а також служить амортизатором, що згладжує нерівності дороги.
Про кожному елементі підвіски потрібно розповісти окремо.
напрямні елементи
Головне завдання напрямних елементів - забезпечити необхідний характер переміщення коліс відносно рами або кузова. Крім того, направляючі елементи сприймають сили і моменти від колеса (переважно бічні і поздовжні) і передають їх на кузов або раму. Як напрямні елементів в підвісках різних типів зазвичай використовуються важелі тієї чи іншої конструкції.
пружні елементи
Основне призначення пружних елементів - передача сил і моментів, спрямованих по вертикалі. Тобто пружні елементи сприймають і передають на кузов або раму нерівності дороги. Потрібно відзначити, що пружні елементи не гасять сприймаються навантаження - навпаки, вони їх накопичують і передають на кузов або раму з деякою затримкою. В якості пружних елементів можуть виступати ресори, кручені пружини, торсіони, а також різноманітні гумові буфери (які найчастіше застосовуються спільно з пружними елементами інших типів).
гасять пристрої
Гасить пристрій виконує важливу функцію - воно гасить коливання рами або кузова, викликані наявністю пружних елементів. Найчастіше в ролі гасять елементів виступають гідравлічні амортизатори, але на багатьох автомобілях знаходять застосування також пневматичні і гідропневматичні пристрою.
У більшості сучасних легкових автомобілів пружний елемент і гасить пристрій об'єднані в єдину конструкцію - так звану стійку, яка складається з гідравлічного амортизатора і кручений пружини.
Ходова частина транспортного засобу - найважливіша високотехнологічна група, від роботи якої залежать багато характеристик транспортного засобу. Справність всіх її вузлів і агрегатів - запорука безпеки на дорозі. У свою чергу, ядром ходової є підвіска автомобіля. Система амортизації служить для зв'язку коліс з кузовом машини, і головна її мета - максимально згладити всі коливання, причиною яких є дефекти дорожнього полотна, і при цьому ефективно реалізувати енергію руху транспортного засобу.
будова
До сучасних машин пред'являється безліч вимог. Вони повинні бути добре керованими і при цьому стійкими, безшумними, комфортними і безпечними. Щоб втілити в життя всі ці побажання, інженерам потрібно ретельно продумати пристрій підвіски.
На сьогоднішній день не існує будь-якого універсального еталону. В арсеналі кожного автовиробника свої хитрощі і сучасні розробки. Однак, для всіх типів підвісок характерна наявність таких об'єктів:
- Пружний елемент.
- Напрямна частина.
- Стабілізатор стійкості.
- Амортизуючі пристрою.
- Колісна опора.
- Кріплення.
пружний елемент
Автомобільна підвіска містить пружні елементи, виготовлені з металу і неметалеві частини. Вони необхідні для перерозподілу ударного навантаження, одержуваної колесами при зустрічі з нерівностями дороги. До металевих пружним деталей відносяться ресори, торсіони і пружини. Неметалеві елементи - це гумові відбійники і буфери, пневматичні і гідропневматичні камери.
металеві об'єкти
Історично найпершими з'явилися ресори. З точки зору конструкції - це металеві смуги різної довжини, з'єднані між собою. Крім ефективного перерозподілу навантаження, ресори добре амортизують. Найчастіше вони використовуються в ходової частини вантажівок.
Торсіони є наборами пластин або стрижнів, що працюють на скручування. Зазвичай торсіонної буває задня підвіска автомобіля. Пристрої цього типу використовують, крім того, японські та американські виробники машин підвищеної прохідності.
Металеві пружини входять до складу ходової частини будь-якого сучасного авто. Ці елементи можуть мати постійну або змінну жорсткість. Їх пружність залежить від геометрії прутка, з якого вони виготовлені. Якщо діаметр прутка змінюється на всьому протязі, то пружина має змінну жорсткість. В іншому випадку пружність є постійною.
неметалеві об'єкти
Пружні неметалеві деталі використовуються спільно з металевими. Гумові елементи - відбійники і буфери - не тільки беруть участь в перерозподілі динамічних навантажень, але і амортизують.
Пневматичні та гідропневматичні камери використовуються в конструкціях активних підвісок. Їх дія визначається властивостями тільки стисненого повітря (пневмокамери) або газу і рідини (гідропневматичні камери). Ці пружні елементи дають можливість змінювати кліренс транспортного засобу і жорсткість системи амортизації автоматично. Крім того, вони забезпечують високу плавність ходу. Першими були розроблені гідропневматичні камери. Вони з'явилися на машинах марки Citroen в 1950-х роках. Сьогодні пневматичними і гідропневматичними підвісками опционно оснащують авто бізнес-класу: Mercedes-Benz, Audi, BMW, Volkswagen, Bentley, Lexus, Subaru та ін.
напрямна частина
Напрямні елементи підвіски - це стійки, важелі і шарнірні з'єднання. Їх основні функції:
- Утримувати колеса в правильному положенні.
- Підтримувати траєкторію руху коліс.
- Забезпечувати з'єднання системи амортизації і кузова.
- Передавати енергію руху від коліс на кузов.
Стабілізатор поперечної стійкості
Підвіска автомобіля не забезпечувала б транспортному засобу необхідної стійкості без стабілізуючого пристрою. Воно бореться з відцентровою силою, яка прагне перекинути машину при повороті, і зменшує крен кузова.
У технічному відношенні стабілізатор поперечної стійкості - це торсіон, що зв'язує систему амортизації і кузов. Чим вище його жорсткість, тим краще авто тримає дорогу. З іншого боку, зайва пружність стабілізатора зменшує хід підвіски і знижує плавність руху транспортного засобу.
Стабілізаторами поперечної стійкості оснащують, як правило, обидві осі машини. Але якщо задня підвіска автомобіля торсіонна, пристрій встановлюють тільки спереду. Повністю відмовитися від нього змогли інженери Mercedes-Benz. Вони розробили особливий тип адаптивної підвіски з електронним контролем положення кузова.
амортизуючі пристрої
Для того щоб пом'якшити сильні коливання, підвіску постачають амортизаторами. Ці об'єкти є пневматичні циліндри або циліндри з робочою рідиною. Виділяють два основних типи амортизаторів:
- Односторонні.
- Двосторонні.
Односторонні амортизатори довше двосторонніх. Вони забезпечують більшу плавність ходу. Однак при їзді по дорогах з поганим покриттям, односторонні амортизатори не встигають перед наступною нерівністю своєчасно повернути підвіску в початковий стан, і її «пробиває». З цієї причини більшого поширення набули двосторонні «гасителі коливань».
колісна опора
Опори коліс необхідні для прийняття і перерозподілу навантажень, що припадають на колеса.
Кріплення
Кульова опора
Кріплення потрібні для того, щоб підвіска автомобіля була єдиним цілим. Для зв'язку вузлів і агрегатів використовують три типи з'єднань:
- Болтові.
- Шарнірні.
- Еластичні.
Кріплення, здійснювані за допомогою болтів, є жорсткими. Вони необхідні для нерухомого зчленування об'єктів. До шарнірним з'єднанням відноситься кульова опора. Вона є важливою частиною передньої підвіски і забезпечує ведучих коліс можливість правильного повороту. Еластичні кріплення - це сайлент-блоки і резино-металеві втулки. Крім функції з'єднання частин і кріплення їх до кузова, ці об'єкти перешкоджають поширенню вібрацій і знижують рівень шуму.
Всі елементи ходової частини взаємопов'язані і найчастіше виконують кілька функцій одночасно, тому визначення приналежності запчастини до тієї чи іншої групи є умовним.
Ходова частина автомобіля призначена для переміщення автомобіля по дорозі, причому з певним рівнем комфорту, без тряски і вібрацій. Механізми і деталі ходової частини пов'язують колеса з кузовом, гасять його коливання, сприймають і передають сили діють на автомобіль.
Перебуваючи в салоні легкового автомобіля, водій та пасажири відчувають повільні коливання з великими амплітудами, і швидкі коливання з малими амплітудами. Від швидких коливань захищає м'яка оббивка сидінь, гумові опори двигуна, коробки передач і так далі. Захистом від повільних коливань служать пружні елементи підвіски, колеса і шини. Ходова частина складається з передньої підвіски, задньої підвіски, коліс і шин.
Підвіска коліс автомобіля
Підвіска призначена для пом'якшення та гасіння коливань переданих від нерівностей дороги на кузов автомобіля. Завдяки підвісці коліс кузов здійснює вертикальні, поздовжні, кутові і поперечно-кутові коливання. Всі ці коливання визначають плавність ходу автомобіля.
Давайте розберемося з тим, як в принципі колеса автомобіля пов'язані з його кузовом. Навіть якщо ви ніколи не їздили на сільської возі, то, дивлячись на неї через екран телевізора, ви можете здогадатися про те, що колеса воза жорстко закріплені до її «кузову» і все польові «вибоїни» відгукуються на сідокам. У тому ж телевізорі (в сільському «бойовику») ви могли помітити, що на великій швидкості віз розсипається і відбувається це саме через її «жорсткості».
Щоб наші автомобілі служили довше, а «сідоки» відчували себе трохи краще, колеса не жорстко пов'язані з кузовом. Наприклад, якщо підняти автомобіль в повітря, то колеса (задні разом, а передні окремо) відвиснути і будуть «бовтатися», підвішені до кузова на всяких там важелях і пружинах.
Ось це і є підвіска коліс автомобіля. Звичайно, шарнірно закріплені важелі і пружини - «залізні» і виконані з певним
запасом міцності, але ця конструкція дозволяє колесам переміщатися щодо кузова. А правильніше сказати - кузов має можливість
переміщатися щодо коліс, які їдуть по дорозі.
Підвіска може бути залежною і незалежною.
Це коли обидва колеса однієї осі автомобіля пов'язані між собою жорсткою балкою. При наїзді на нерівність дороги одного з коліс, друге нахиляється на той же кут.
Це коли колеса однієї осі автомобіля не пов'язані жорстко між собою. При наїзді на нерівність дороги, одне з коліс може змінювати своє положення, не змінюючи при цьому положення другого колеса.
При жорсткому кріпленні удар об нерівність повністю передається кузову, лише трохи пом'якшити шиною, а коливання кузова має велику амплітуду і істотне вертикальне прискорення. При введенні в підвіску пружного елемента (пружини або ресори), поштовх на кузов значно пом'якшується, але внаслідок інерції кузова коливальний процес затягується в часі, роблячи управління автомобілем важким, а рух небезпечним. Автомобіль з такою підвіскою розгойдується у всіляких напрямках, і висока ймовірність «пробою» при резонансі (коли поштовх від дороги збігається зі стисненням підвіски протягом тривалого коливального процесу).
В сучасних підвісках, щоб уникнути перерахованих вище явищ, поряд з пружним елементом використовують демпфуючий елемент - амортизатор. Він контролює пружність пружини, поглинаючи велику частину енергії коливань. При проїзді нерівності пружина стискається. Коли ж, після стиснення, вона почне розширюватися, прагнучи перевершити свою нормальну довжину, більшу частину енергії зароджується коливання поглине амортизатор. Тривалість коливань до повернення пружини в початкове положення при цьому зменшиться до 0,5-1,5 циклів.
Надійний контакт колеса з дорогою забезпечується не тільки шинами, основними пружними і демпфірувальними елементами підвіски (пружина, амортизатор), але і її додатковими пружними елементами (буфери стиснення, резинометаллические шарніри), а також ретельно узгодженням всіх елементів між собою і з кінематикою направляючих елементів.
Таким чином, щоб автомобіль забезпечував комфорт і безпеку, між кузовом і дорогою повинні бути:
- основні пружні елементи
- додаткові пружні елементи
- напрямні пристрої підвісок
- демпфирующие елементи.
Шини першими в автомобілі сприймають нерівності дороги і, наскільки це можливо, в силу їх обмеженою пружності, пом'якшують коливання від профілю дороги. Шини можуть служити індикатором справності підвіски: швидкий і нерівномірний (плямами) знос шин свідчить про зниження сил опору амортизаторів нижче допустимої межі.
Основні пружні елементи (Пружини, ресори) утримують кузов автомобіля на одному рівні, забезпечуючи пружний зв'язок автомобіля з дорогою. В процесі експлуатації пружність пружин міняється внаслідок старіння металу або через постійну перевантаження, що
призводить до погіршення характеристик автомобіля: зменшується висота дорожнього просвіту, змінюються кути установки коліс, порушується симетричність навантаження на колеса. Пружини, а не амортизатори утримують вагу автомобіля. Якщо дорожній просвіт зменшився і автомобіль «просів» без навантаження, значить, прийшов час міняти пружини.
Додаткові пружні елементи (Резинометаллические шарніри або буфери стиснення) відповідають за придушення високочастотних коливань і
вібрацій від дотику металевих деталей. Без них термін служби елементів підвіски різко скорочується (зокрема в амортизаторах: через усталостного зносу клапанних пружин). Регулярно перевіряйте стан гумово з'єднань підвіски. Підтримуючи їх працездатність, Ви збільшите термін служби амортизаторів.
напрямні пристрої (Системи важелів, ресори або торсіони) забезпечують кинематику переміщення колеса щодо кузова.
Завдання цих пристроїв в тому, щоб зберігати площину обертання колеса рухається вгору при стисненні підвіски і вниз при відбої) в положенні близькому до вертикального, тобто перпендикулярно дорожнього полотна. Якщо геометрія направляючого пристрою порушена, поведінка автомобіля різко погіршується, а знос шин і всіх деталей підвіски, в тому числі і амортизаторів, значно прискорюється.
демпфуючих елемент (Амортизатор) гасить коливання кузова, викликані нерівностями дороги і інерційними силами, а отже, зменшує їх вплив на пасажирів і вантаж. Він також перешкоджає коливань безпружинних мас (мости, балки, колеса, шини, осі, маточини, важелі, колісні гальмівні механізми) щодо кузова, поліпшуючи тим самим контакт колеса з дорогою.
Стабілізатор поперечної стійкості автомобіля призначений для підвищення керованості і зменшення крену автомобіля на поворотах. На повороті кузов автомобіля одним своїм боком притискається до землі, в той час як другий бік хоче піти «у відрив» від землі. Ось у відрив-то йому і не дає можливості піти стабілізатор, який, притулившись до землі одним кінцем, другим своїм кінцем притискає і іншу сторону автомобіля. А при наїзді будь-якого колеса на перешкоду, стрижень стабілізатора закручується і прагне швидше повернути це колесо на своє місце.
Передня підвіска на прикладі ВАЗ 2105 Передня підвіска на прикладі автомобіля ВАЗ 2105
- підшипники маточини переднього колеса;
- ковпак маточини;
- регулювальна гайка;
- шайба;
- цапфа поворотного пальця;
- ступиця колеса;
- сальник;
- гальмівний диск;
- поворотний кулак;
- верхній важіль підвіски;
- корпус підшипника верхньої опори;
- буфер ходу стиснення;
- вісь верхнього важеля підвіски;
- кронштейн кріплення штанги стабілізатора;
- подушка штанги стабілізатора;
- штанга стабілізатора;
- вісь нижнього важеля;
- подушка штанги стабілізатора;
- пружина підвіски;
- обойма кріплення штанги амортизатора;
- амортизатор;
- корпус підшипника нижньої опори;
- нижній важіль підвіски.
Є кузов і є колеса. Виникає питання: як під'єднати колеса до кузова, щоб була можливість управляти автомобілем, передавати безперервно на провідні колеса тягу від двигуна і в той же час комфортно долати всі нерівності доріг з різними покриттями і без цих самих покриттів? При цьому зв'язок коліс з кузовом повинна бути досить жорсткою, щоб автомобіль при виконанні будь-яких маневрів просто-напросто не перекинувся. Відповідь проста - встановити колеса на проміжну ланку. В якості такого ланки використовують підвіску.
Елементи підвіски повинні мати якомога меншу вагу і забезпечувати максимальну ізоляцію від дорожніх шумів. Крім цього, слід зазначити, що підвіска передає на кузов сили, що виникають при контакті колеса з дорогою, тому її проектують таким чином, що вона має підвищену міцність і довговічність (дивіться малюнок 6.1).
малюнок 6.1
У зв'язку з високими вимогами, що пред'являються до підвіски, кожен з її елементів повинен проектуватися за певними критеріями, а саме: що застосовуються шарніри повинні легко повертатися, але в той же час бути досить жорсткими і разом з тим забезпечувати шумоізоляцію кузова, важелі повинні передавати сили, що виникають при роботі підвіски в усіх напрямках, а також сприймати зусилля, які виникають при гальмуванні і наборі швидкості; при цьому вони не повинні бути занадто важкими або дорогими у виготовленні.
пристрій підвіски
Складові частини
Будь-яка, якою б вона не була, підвіска повинна включати в себе наступні елементи:
- направляючі / зв'язують елементи (важелі, штанги);
- демпфирующие елементи (амортизатори);
- пружні елементи (пружини, пневматичні подушки).
Про кожного з цих елементів ми поговоримо нижче, так що не лякайтеся.
Класифікація підвісок
Для початку давайте розглянемо класифікацію існуючих типів підвісок, які застосовуються на сучасних автомобілях. Отже, підвіска може бути залежною і незалежної. При використанні залежною підвіски, колеса однієї осі автомобіля пов'язані, тобто при переміщенні правого колеса почне змінювати своє положення і ліве колесо, як це наочно показано на малюнку 6.2. Якщо ж підвіска незалежна, то кожне колесо приєднано до автомобіля окремо (рисунок 6.3).
Підвіски також класифікують за кількістю і розташуванням важелів. Так, якщо в конструкції два важелі, то і підвіска називається двохважелем. Якщо важелів більше двох, то підвіска - багатоважільна. Якщо два важелі, наприклад, будуть розташовані поперек поздовжньої осі автомобіля, то в назві з'явиться додаток - «З поперечним розташуванням важелів». Однак конструкцій безліч, тому важелі можуть розташовуватися і вздовж поздовжньої осі автомобіля, тоді в характеристиках напишуть: «З поздовжнім розташуванням важелів». А якщо не так і не так, а під певним кутом до осі автомобіля, то кажуть, що підвіска з «Косими важелями».
цікаво
Не можна сказати, яка з підвісок краще або гірше, все залежить від призначення автомобіля. Якщо це вантажівка або самий брутальний позашляховик, то для простоти, жорсткості і надійності конструкції незамінною буде залежна підвіска. Якщо ж це легковий автомобіль, головними якостями якого є комфорт і керованість, то немає нічого кращого, ніж підвішені окремо колеса.
|
|
|
малюнок 6.4
Підвіски класифікуються і за типом застосовуваного демпфуючого елемента - амортизатора. Амортизатори можуть бути телескопічними (Нагадують вудку «телескоп» або підзорну трубу), як на всіх сучасних автомобілях, або важільними, Яких зараз при всьому бажанні не знайдеш.
І остання ознака, за яким підвіски відносять до різних класів, - це тип використовуваного пружного елемента. Це може бути ресора, кручена пружина, торсіон (Представляє собою стрижень, один кінець якого закріплений і ніяк не рухається на кузові, а другий кінець приєднаний до важеля підвіски), пневматичний елемент (Заснований на здатності повітря стискатися) або гідропневматичний елемент (Коли повітря виступає дуетом з гідравлічною рідиною).
Отже, підіб'ємо підсумки.
Підвіски розрізняють за такими ознаками:
- по конструкції: залежна, незалежна;
- по кількості і розташуванню важелів: одні важелі, двохважіль, багатоважільна, з поперечним, поздовжнім і косим розташуванням важелів;
- за типом демпфуючого елемента: з телескопічним або важільним амортизатором;
- за типом пружного елемента: ресора, пружинна, торсіонна, пневматична, гідропневматичне.
На додаток до всього вищесказаного слід зазначити, що підвіски також розрізняють і по керованості, тобто за ступенем контрольованості стану підвіски: активні, напівактивні і пасивні.
Примітка
До активних відносяться підвіски, в яких може регулюватися жорсткість амортизаторів, дорожній просвіт, жорсткість стабілізатора поперечної стійкості. Управління такою підвіскою може бути як повністю автоматичним, так і з можливістю ручного контролю.
Напівактивні - це підвіски, можливості управління якими обмежені коригуванням висоти дорожнього просвіту.
Пасивні (неактивні) - це звичайні підвіски, виконують свою роль в чистому вигляді.
Хочеться ще сказати про підвісках з електронно-керованими амортизаторами, які здатні змінювати свою жорсткість залежно від дорожніх умов. Наповнені дані амортизатори не звичайної, а спеціальною рідиною, яка під впливом електричного поля може змінювати свою в'язкість. Якщо спрощено уявити принцип дії, то вийде наступне: коли струму немає, автомобіль дуже м'яко проїжджає по всіх нерівностей, а після підведення струму по нерівностях їхати буде не дуже приємно, зате стане дуже приємно керувати автомобілем на швидкісних трасах і в поворотах.
Поворотний кулак і маточина колеса
поворотний кулак
Поворотний кулак є сполучною ланкою між важелями підвіски і колесом. Схематичне зображення цієї деталі наведено на малюнку 6.4. У загальному випадку таку деталь називають цапфою. Однак, якщо цапфа встановлена \u200b\u200bна підвісці з керованими колесами, то вона називається поворотним кулаком. Якщо колеса не керовані, то залишається назва «цапфа».
Якщо поворотний, значить повертається, бере участь в процесі зміни напрямку руху. Саме до поворотного кулака кріпляться елементи рульової трапеції або кермові тяги (про ці елементи докладно описано в розділі «Рульове управління»). Поворотний кулак - масивна деталь, так як сприймає всі удари і вібрації від дороги.
Конструкція поворотних кулаків залежить від типу приводу автомобіля. Так, якщо привід комбінований (коли колеса і керовані, і тягові одночасно, що характерно для передньопривідних автомобілів), то поворотний кулак матиме наскрізний отвір для зовнішньої частини приводного вала, як показано на малюнку 6.4. Якщо ж колеса тільки керовані, то поворотний кулак матиме опорну вісь з конусним перетином, як, наприклад, показано на малюнку 6.7.
Ступиця колеса
Маточина колеса (показана на малюнку 6.4) є сполучною ланкою між колесом і поворотним кулаком / цапфою. Поворотний кулак тільки передає зусилля на елементи підвіски, сам же не обертається. Для забезпечення вільного обертання колеса необхідна маточина. На маточину встановлюється гальмівний диск (або гальмівний барабан, про які докладно сказано в розділі «Гальмівна система».), До неї ж кріпиться колесо, а маточина, в свою чергу, встановлена \u200b\u200bв поворотний кулак в разі, показаному на малюнку 6.4, на підшипниках , що забезпечують плавне обертання колеса.
Примітка
Гальмівний диск конструктивно може бути виконаний як одне ціле з маточиною колеса.
Залежно від конструкції підшипники маточини можуть бути роликовими або кульковими.
Корисно знати
Завжди після зняття і установки маточини або заміни підшипників необхідно проводити регулювання натягу (що це, дивіться в примітці нижче) підшипників маточини.
Примітка
Якщо простою мовою, то натяг - це зусилля, з яким стиснули підшипники маточини при затягуванні гайки кріплення. Величина натягу впливає на силу опору обертанню колеса. Кожен виробник дає свої рекомендації з приводу величини зусилля опору обертанню колеса. Тому при виконанні ремонтних робіт, пов'язаних із зняттям маточини, завжди цікавтеся, виконували чи ні регулювання натягу підшипника маточини колеса.
Направляючі / зв'язують елементи
За допомогою напрямних і зв'язують елементів колесо кріпиться до кузова або підрамника. Ці елементи кріплення поділяються на важелі і штанги. Штанга - це порожнистий профіль, зазвичай круглого перетину, рідше - квадратного. По суті, це просто трубка з привареними до обох кінців вушками для установки в них гумових втулок, за допомогою яких виконується кріплення до кузова і поворотного кулака або цапфі. Важелі - конструктивно складніші елементи. Вони можуть бути зварені з трубок (така конструкція застосовується, в основному, в спортивних автомобілях), відлиті, наприклад, з алюмінієвого сплаву (щоб були легше) або отштамповани з листового металу (щоб були дешевші). Кількість і розташування важелів впливають на плавність ходу і керованість автомобіля.
Підвіска Мак-Ферсона
Мабуть, одна з найпоширеніших в даний час конструкцій підвісок - зі стійкою Мак-Ферсона (рисунок 6.5), вона ж «свічка» (найяскравіший приклад - це передня підвіска у ВАЗ 2109 і йому подібних). Вона відрізняється простотою конструкції, дешевизною, ремонтопридатністю (це означає, ремонтувати її буде нескладно) і відносної комфортністю. Так звана амортизаторная стійка зверху кріпиться до кузова і має можливість обертатися в опорі, а знизу - до поворотного кулака. Поворотний кулак, в свою чергу, приєднаний до нижнього поперечного важеля підвіски, який з'єднаний з кузовом - все, кільце замкнулося. Іноді для надання додаткової жорсткості в конструкцію вводять поздовжню тягу, під'єднуючи її до поперечного важеля (знову, як приклад, ВАЗ 2109). На стійці є плече, до якого кріпиться рульова тяга. Так, при керуванні автомобілем обертається вся стійка, повертаючи колесо, не припиняючи стискатися і розтягуватися, долаючи нерівності дорожнього покриття. Але слід звернути увагу і на недоліки одноважельною (а в описаному вище випадку вона саме Одноважільний) підвіски. Це «клевки» автомобіля при гальмуванні і невелика енергоємність підвіски.
малюнок 6.5
Примітка
Під «клювки» розуміють наступне: при інтенсивному гальмуванні вага автомобіля зміщується в бік передка, через це передня частина просідає, а після зупинки різко повертається у вихідне положення, ось це характерний рух на межі струсу і називають «клювки». Енергоємність підвіски - це міцність всієї конструкції, здатність чинити опір всім ударам і моментам, які виникають при цих ударах без пробоїв.
Пробій підвіски - замикання, контакт металевих елементів підвіски один з одним з різко зростаючій ударної навантаженням - зазвичай при наїзді на дорожнє перешкода значних розмірів заявляє про себе характерним дзвінким металевим звуком з боку опори (або опор) підвіски.
Підвіска на двох поперечних важелях
Щоб позбутися від «клевков», поліпшити керованість і підвищити енергоємність, застосовують одну з найстаріших конструкцій підвіски, яка до наших часів дійшла зі значними перетвореннями - підвіску на двох поперечних важелях (приклад якої наведено на малюнку 6.6).
малюнок 6.6
У даній конструкції присутня важіль опорний (нижній) і важіль направляючий (верхній), які кріпляться до поворотного кулака. На опорний важіль встановлена \u200b\u200bнижня частина амортизаторной стійки або ж окремо пружина і окремо амортизатор. Верхній важіль виконує функцію напрямку руху колеса у вертикальній площині, мінімізуючи його відхилення від вертикалі. Те, як встановлено важелі один щодо одного, має безпосередній вплив на поведінку автомобіля під час його руху. Зверніть увагу на малюнок 6.6. Тут верхній важіль максимально відведений від нижнього важеля вгору. Щоб зменшити вплив зусиль на кузов автомобіля при роботі підвіски, довелося подовжити поворотний кулак. До того ж, цей важіль встановлений під певним кутом до горизонтальної осі автомобіля, щоб уникнути горезвісних «клевков». Суть залишається та ж, а зовнішній вигляд, геометричні та кінематичні параметри змінюються.
Примітка
Незважаючи на всі переваги, один дуже суттєвий недолік в даній конструкції все ж існує - це відхилення колеса від вертикальної осі при роботі підвіски. Рішення начебто є - подовження важелів, однак це добре, якщо автомобіль рамний, а ось якщо кузов несучий, то подовжувати нікуди - далі моторний відсік. Ось і підходять до вирішення нестандартно: нижній важіль намагаються зробити якомога довше, а верхній встановити якомога далі від нижнього.
Слід відзначити той факт, що, якщо пружина і амортизатор або амортизаторная стійка своїм нижнім кінцем кріпляться до верхнього важеля (як у випадку, зображеному на малюнку 6.7), то опорним стає саме верхній важіль, нижній в такому випадку переходить в розряд напрямних.
малюнок 6.7
багатоважелі підвіски
Коли ресурси з розвитку будь-якого одного плану вирішення проблеми вичерпуються, а цілі не досягнуті, конструкцію доводиться ускладнювати, не дивлячись на збільшення вартості. Саме таким шляхом пішли конструктори при розробці многоричажной підвіски. Так, вона вийшла дорожче дво- або одноважельною, однак за підсумком отримали практично ідеальне переміщення колеса - без відхилень у вертикальній площині, відсутність ефекту підрулення при проходженні поворотів (про це нижче) і стабільність.
Задня напівзалежна підвіска
Примітка
Практично всі схеми, описані вище, можуть застосовуватися і в конструкції задньої підвіски.
Це одне з найпростіших, дешевих і надійних рішень для задньої підвіски, проте не позбавлене багатьох недоліків. Суть конструкції полягає в тому, що два поздовжніх важеля, на які спираються пружини і амортизатори, з'єднали балкою, як показано на малюнку 6.8. Частково підвіска вийшла залежною, оскільки колеса пов'язані між собою, проте за рахунок властивості балки колеса мають можливість переміщатися одна відносно одної.
малюнок 6.8
демпфіруючі елементи
Демпфіруючі елементи - це елементи підвіски, покликані гасити коливання підвіски при русі автомобіля. А навіщо гасити коливання? Пружний елемент підвіски, яким би він не був, покликаний зводити нанівець всі ударні навантаження, що виникають при наїзді колеса на перешкоди на дорозі. Але будь то пружина або повітря в пневмоподушці, після стиснення або разжатия пружного елемента відразу піде повернення в початкове положення. Стисніть в руках будь-яку пружинку, а потім відпустіть її, і вона полетить настільки далеко, наскільки дозволять їй сили, що виникли при разжатии. Ще приклад: візьміть звичайний медичний шприц, наберіть в нього чистого повітря, затисніть вихідний отвір і спробуйте перемістити поршень - він переміститься, але до певного моменту (поки у вас сил вистачить стискати повітря), після відпускання штока повітря почне розширюватися, повертаючи поршень у вихідне становище. Так і в автомобілі: при наїзді автомобіля на яку-небудь перешкоду пружина в підвісці стиснеться, але потім під дією пружних сил почне розтискати. Оскільки автомобіль має певну масу, то пружина, розпрямляючись, змушена буде долати інерцію автомобіля, що буде виражатися погойдуванням з поступовим загасанням коливань. Зважаючи на постійні різноспрямованих переміщень підвіски таке розгойдування неприпустимо, так як в певний момент може настати резонанс, що в кінцевому підсумку просто-напросто зруйнує підвіску частково або повністю. Щоб не допустити таких коливань, в конструкцію підвіски впровадили ще один елемент - амортизатор.
Принцип роботи амортизатора простий. Спробуємо пояснити це на прикладі того ж шприца. Але в цей раз будемо набирати в нього, наприклад, воду. Швидкість набору і зливу рідини в даному випадку обмежена в'язкістю води і пропускною спроможністю отвори шприца.
У підвісці об'єднали амортизатор з пружиною (або іншим пружним елементом) і отримали відмінний «механізм», в якому один елемент не дозволяє розгойдуватися, а другий сприймає все навантаження.
Нижче розглянемо демпфирующие елементи підвіски на прикладі телескопічного амортизатора.
Найпоширенішими типами демпферів на легкових автомобілях є двотрубні і однотрубні газонаповнені амортизатори.
Примітка
У будь-якого амортизатора є дві найважливіші характеристики: сила опору на відбій і на стиск.
цікаво
Сила опору амортизатора на стиск менше, ніж сила опору на відбій. Зроблено це для того, щоб при наїзді на перешкоду колесо якомога легше і швидше перемістилося вгору, а при проїзді вибоїни воно якомога повільніше опускалося в неї. Таким чином досягаються найкращі показники по комфорту їзди.
Двотрубні гідравлічні амортизатори
Назва амортизатора даного типу говорить сама за себе. Найпростіший вид амортизатора - це дві труби, зовнішня і внутрішня (представлений на малюнку 6.9). Зовнішня труба ще виконує роль корпусу всього амортизатора і резервуара для робочої рідини. Внутрішня труба амортизатора називається циліндром. Усередині циліндра встановлений поршень, виконаний як одне ціле зі штоком. У поршні є отвори, в які встановлені односторонні клапани, частина клапанів спрямована в одну сторону, інші - у зворотний. Одні клапани називаються компенсаційними, інші - клапанами відбою.
малюнок 6.9
Примітка
Односторонній клапан - це клапан, що відкривається тільки в одному напрямку.
Стосовно до амортизатора клапани називаються клапанами відбою і стиснення.
Відбій і стиснення - це розтягування і стиснення амортизатора відповідно.
Порожнина між циліндром і корпусом називається компенсаційною. Ця порожнина, а також циліндр амортизатора заповнені робочою рідиною. Циліндр з одного боку має отвір для штока поршня, а з іншого боку заглушений пластиною з отворами і односторонніми клапанами в них - компенсаційними і клапанами стиснення.
При переміщенні поршня в циліндрі масло перетікає з порожнини під поршнем в порожнину над поршнем, при цьому частина масла видавлюється через клапан, що знаходиться знизу циліндра. Частина рідини через клапани стиснення перетікає в зовнішній компенсаційний резервуар, де стискає повітря, перш знаходився під атмосферним тиском у верхній частині корпусу амортизатора. Оскільки ця рідина має певну в'язкість і плинність, то швидше, ніж визначено, процес перетікання проходити не буде. Те ж саме, тільки в зворотному напрямку, відбувається на ході відбою, коли поршень переміщується вгору. При цьому задіюються компенсаційні клапани пластини циліндра і клапани відбою в поршні.
Однак дана конструкція має один, але істотний недолік: при тривалій роботі амортизатора робоча рідина нагрівається, починає змішуватися з повітрям в компенсаційному резервуарі і спінюється, в результаті відбувається втрата ефективності роботи і вихід з ладу.
Двотрубні газо-гідравлічні амортизатори
Щоб вирішити проблему спінювання робочої рідини в амортизаторі, вирішили в компенсаційний резервуар замість повітря закачати інертний газ (зазвичай використовують азот). Тиск може коливатися від 4 до 20 атмосфер.
Принцип роботи нічим не відрізняється від двотрубного гідравлічного амортизатора, з тією лише різницею, що робоча рідина не спінюється так інтенсивно.
Однотрубні газонаповнені амортизатори
Відмінною особливістю даних амортизаторів від вищезгаданих конструкцій є те, що у них є тільки одна труба - вона виконує роль і корпусу, і циліндра. Пристрій такого амортизатора відрізняється тільки тим, що в ньому немає компенсаційних клапанів (рисунок 6.10). У поршні є клапани відбою і стиснення. Однак особливістю даної конструкції є плаваючий поршень, що відокремлює резервуар з робочою рідиною від камери з газом, який закачаний під дуже високим тиском (20-30 атмосфер).
Однак не варто думати, що, якщо корпус не подвійний, значить ціна нижче. Так як всю роботу виконує тільки поршень, то левову частку ціни амортизатора становить вартість розрахунку і підбору поршня. Правда, результатом настільки трудомістких робіт є підвищена ефективність всіх характеристик амортизатора.
Одна з переваг цієї схеми полягає в тому, що робоча рідина в амортизаторі значно краще охолоджується з огляду на те, що в корпусі всього одна стінка. Наступними перевагами можна назвати зменшення маси і габаритів і можливість установки «догори ногами» - таким чином можна знизити величину безпружинних мас *.
Примітка
* Безпружинні маси є все, що знаходиться між поверхнею дороги і елементами підвіски. Заглиблюватися в теорію підвіски і коливань не будемо, скажемо лише, що, чим менше безпружинна маса, тим менше її інерційність і тим швидше колесо повернеться в початкове положення після наїзду на яку-небудь перешкоду.
Однак існують і значні недоліки газонаповнених амортизаторів, такі як:
- вразливість для зовнішніх пошкоджень: будь-яка вм'ятина обернеться заміною амортизатора;
- чутливість до температури: чим вона вища, тим вище тиск газового підпору і жорсткіше працює амортизатор.
пружні елементи
пружини
Найпростішим і часто використовуваним пружним елементом, що застосовуються в конструкції підвіски, є пружина. У найпростішому варіанті використовується циліндрична вита пружина, але, внаслідок гонки за оптимізацією і поліпшенням ефективності роботи підвіски, пружини можуть приймати найрізноманітніші форми. Так, пружини можуть бути бочкоподібними, увігнутими, конусоподібними і з перемінним діаметром перетину витка. Зроблено це для того, щоб характеристика жорсткості пружини стала прогресивною, тобто при збільшенні ступеня стиснення пружного елемента має збільшуватися і його опір цьому стисканню, причому функція залежності повинна бути нелінійної і безперервно зростає. Приклад графіка залежності виникає жорсткості від величини стиснення наведено на малюнку 6.12.
Бочкоподібні пружини іноді називають «мініблоком» (приклад таких пружин наведено на малюнку 6.13). Такі пружини при тих же характеристиках жорсткості, що і у звичайної циліндричної пружини, мають менші габаритні розміри. Також виключається контакт витків при повному стисненні пружини.
|
|
|
|
малюнок 6.12 |
малюнок 6.13 |
малюнок 6.14 |
У звичайних циліндричних кручених пружинах ця залежність лінійна. Щоб якось вирішити цю проблему, стали змінювати перетин і крок витка.
Змінюючи форму пружини (рисунок 6.14), намагаються наблизити жорсткість до ідеальної, орієнтуючись по графіку (рисунок 6.12).
ресори
Ресора - найпростіший і стародавній варіант пружного елемента в підвісках автомобілів. Чого простіше: взяти кілька сталевих листів, з'єднати їх разом і підвісити на них елементи підвіски. До того ж, ресора має властивість гасіння коливань за рахунок тертя між листами. Ресорах хороша для важких позашляховиків і пікапів, щодо яких немає особливих вимог до комфорту пересування, але є високі вимоги до вантажопідйомності.
Також ресора до недавнього часу застосовувалася і в такому автомобілі, як Chevrolet Corvett, правда, там вона розташовувалася поперечно і була виконана з композитного матеріалу.
малюнок 6.15
торсіон
Торсіон - тип пружного елемента, який часто застосовується для економії місця. Він являє собою стрижень, один кінець якого приєднаний до важеля підвіски, а другий затиснутий з допомогою кронштейна на кузові автомобіля. Коли важіль підвіски переміщається, цей стрижень скручується, виступаючи в ролі пружного елемента. Основна перевага полягає в простоті конструкції. До недоліків можна віднести те, що торсіон для нормальної роботи повинен бути досить довгим, але через це виникають проблеми з його розміщенням. Якщо торсіон розташований поздовжньо, то він «з'їдає» місце під кузовом або всередині нього, якщо він поперечний - зменшує параметри геометричної прохідності автомобіля.
Малюнок 6.16 Приклад підвіски з поздовжньо розташованим торсионом (довгим стрижнем, закріпленим спереду на важелі, ззаду - на поперечині кузова).
пневматичний елемент
У міру завантаження автомобіля ручної поклажею і пасажирами, задня підвіска просідає, зменшується дорожній просвіт, зростає ймовірність пробою підвіски (Про те, що це таке, ми говорили вище). Щоб цього уникнути, спочатку вирішили замінити пружини задньої підвіски пневматичними елементами (приклад такого елемента представлений на малюнку 6.17). Дані елементи являють собою гумові подушки, в які закачаний повітря. Якщо задня підвіска навантажена, в пневматичних елементах піднімається тиск повітря, положення кузова щодо поверхні і хід підвіски залишаються незмінними, ймовірність замикання елементів ходової частини зводиться до мінімуму.
|
|
|
Для розширення можливостей пневмоелементов встановили потужні компресори, електронний блок управління і передбачили можливість автоматичного і ручного управління підвіскою. Так вийшла напівактивна підвіска, яка, в залежності від режиму руху та дорожньої обстановки, автоматично змінює величину дорожнього просвіту. Після введення в конструкцію амортизаторів із змінною жорсткістю на виході отримали активну підвіску.
підрамник
Щоб забезпечити шумо- і віброізоляцію деталі підвіски часто кріпляться не до самого кузову, а до проміжної поперечині або підрамника (приклад якого наведено на малюнку 6.18), що утворює разом з елементами підвіски єдину складальну одиницю. Така конструкція спрощує збірку на конвеєрі (а значить, знижує собівартість автомобіля), регулювальні роботи і подальший ремонт.
малюнок 6.19
Стабілізатор поперечної стійкості
При проходженні поворотів автомобіль нахиляється в сторону, протилежну повороту, - на нього діють відцентрові сили. Є два шляхи мінімізації даного ефекту: зробити дуже жорстку підвіску або встановити стрижень, що зв'язує колеса однієї осі, особливим чином. Перший варіант цікавий, але щоб боротися з креном автомобіля в поворотах, довелося б зробити дуже жорстку підвіску, що звело б нанівець показники комфорту автомобіля. Ще один варіант - установка активної підвіски зі складним електронним управлінням, яка в поворотах робила б підвіску зовнішніх коліс більш жорсткою. Але цей варіант дуже дорогий. Тому пішли по найпростішому шляху - встановили стрижень, яким зв'язали через стійки або безпосередньо важелі підвісок коліс з обох сторін автомобіля (дивіться малюнок 6.19. Таким чином, при проходженні повороту, коли колеса, що знаходяться з зовнішньої сторони щодо центру повороту, піднімаються вгору (щодо кузова ), стрижень скручується і як би підтягує до кузова внутрішнє колесо, тим самим стабілізуючи положення автомобіля. Від цього і назва - « стабілізатор поперечної стійкості».
Основними недоліками звичайного стабілізатора поперечної стійкості є погіршення плавності ходу і зниження загального ходу підвіски через невелику, але все таки зв'язку між колесами однієї осі. Перший недолік б'є по автомобілям класу люкс, другий - по позашляховиках. В епоху електроніки та технологічних проривів конструктори не могли не скористатися всіма можливостями інженерії, тому придумали і впровадили активний стабілізатор поперечної стійкості, який складається з двох частин - одна частина приєднана до підвіски правого колеса, друга - до підвіски лівого колеса, а посередині два кінця стрижня стабілізатора затискаються в гідравлічному або електромеханічному модулі, який має можливість скручувати ту чи іншу частину, підвищуючи тим самим стабільність автомобіля, а коли автомобіль рухається прямо, «розпускає» ці два кінця стрижня, даючи тим самим можливість кожному з коліс виробляти відведений їм хід підвіски.
Геометрична прохідність автомобіля
Під геометричною прохідністю автомобіля розуміють сукупність його параметрів, що впливають на здатність безперешкодно пересуватися в тих чи інших умовах. До таких параметрів відносять висоту дорожнього просвіту автомобіля, кути з'їзду і в'їзду, кут рампи, величину звисів. Дорожній просвіт або кліренс автомобіля - це висота від найнижчої точки кузова, вузла (наприклад, деталей підвіски) або агрегату (наприклад, картера двигуна) машини до поверхні землі. Кут з'їзду і в'їзду - це параметри, що визначають можливість автомобіля підніматися на гору під певним кутом або з'їжджати з неї. Величина цих кутів безпосередньо пов'язана з іншим параметром, що входять в поняття геометричної прохідності - довжини переднього і заднього звисів. Як правило, якщо звіси короткі, то машина може мати великі кути в'їзду і з'їзду, що допомагає їй без праці підніматися на круті гірки і з'їжджати з них. У свою чергу, знати довжину звисів важливо, щоб розуміти, чи можна припаркувати своє авто до того чи іншого бордюру. Нарешті, ще один параметр - кут рампи, що залежить від довжини колісної бази і висоти кузова автомобіля над поверхнею. Якщо база довга, а висота мала, то автомобіль не зможе подолати точку переходу з вертикальній площині в горизонтальну - простіше кажучи, машина, піднявшись на гору, не зможе перейти через її пік, і «сяде» на днище.
Please enable JavaScript to view the
Підвіска будь-якого сучасного автомобіля - це особливий елемент, службовець перехідною ланкою між дорогою і кузовом. І сюди входять не тільки передні і задні мости і колеса, але і ціла сукупність механізмів, деталей, пружин і різних вузлів.
Щоб провести професійний ремонт, автомобілісту необхідно знати, з чого складається підвіска автомобіля. У цьому випадку він зможе швидко знайти несправність, провести заміну деталі або провести налагодження.
Основні функції підвіски
Підвіска будь-якого сучасного автомобіля покликана виконувати кілька основних функцій:
- З'єднання мостів і коліс з основною несучою системою - рамою і кузовом.
- Передача крутного моменту від двигуна і основною несучою сили.
- Забезпечення необхідної плавності ходу.
- Згладжування дорожніх нерівностей.
Всі виробники працюють над підвищенням ефективності, надійності і міцності підвіски, впроваджуючи більш просунуті рішення.
різновиди підвісок
Класичні автомобільні підвіски вже давно пішли в минуле. Зараз такі системи стали більш складними. Виділяють два основні різновиди:
Переважна більшість легковиків оснащується незалежною підвіскою. Вона дозволяє домогтися більшого комфорту і безпеки. Суть такої конструкції полягає в тому, що колеса, розташовані на одній осі, ніяк жорстко не пов'язані один з одним. Завдяки цьому, коли одне колесо наїжджає на якусь нерівність, інше не змінює свого положення.
У випадку з залежною підвіскою колеса з'єднуються жорсткої балкою і являють собою фактично монолітну конструкцію. В результаті цього пара рухається синхронно, що не дуже зручно.
Основні групи елементів
Як вже було сказано, сучасна підвіска - це складна система, де кожен елемент виконує свою задачу, причому функцій у кожній деталі, вузла або агрегату може бути відразу декілька. Всі елементи перерахувати дуже важко, тому фахівці зазвичай виділяють деякі групи:
- Елементи, що забезпечують пружність.
- Напрямні елементи.
- Амортизуючі елементи.
Для чого призначається кожна з груп
Пружні елементи призначаються для згладжування вертикальних сил, що виникають через нерівності дороги. Напрямні елементи відповідають безпосередньо за зв'язок з несучою системою. гасять будь-які коливання і забезпечують комфортність їзди.
Основним пружним елементом є ресори. Вони пом'якшують удари, коливання і негативні вібрації. Ресора - це велика і потужна пружина, що відрізняється високою опірністю.
Одним з основних елементів підвіски є амортизатори, які виконують гасять функції. Вони складаються з:
- верхньої і нижньої вушок, призначених для кріплення всього амортизатора;
- захисного кожуха;
- циліндра;
- штока;
- поршня з клапанами.
Гасіння коливань відбувається в результаті впливу сили опору, що виникають при перетікання рідини або газу з однієї ємності в іншу.
Ще однією важливою складовою є стабілізатор поперечної стійкості. Він необхідний для підвищення безпеки. Завдяки йому автомобіль під час руху на великих швидкостях не так сильно відхиляється в сторони.
Підвіска грає ключову роль у визначенні ходових якостей легкового автомобіля. Багато виробників намагаються підібрати якісні деталі і серйозно підходять до питань оснащення. Нерідко виробники використовують підвіски тієї чи іншої компанії, яка вже давно заявила про себе і довела свою надійність.
Відео
Подивіться відео, в якому проводиться огляд підвіски на прикладі Nissan Almera G15:
