Автомобили Автомобильная подвеска Подвеска Ходовка

Автомобильная подвеска ч. 3 "Независимые подвески"

Ссылка на первую часть.
Ссылка на вторую часть.

Независимые подвески

С качающимися полуосями
Подвеска с качающимися полуосями вместо одной жёсткой неразрезной оси использует две полуоси, каждая из которых закреплена на шасси при помощи одного обеспечивающего подвижность в вертикальной плоскости шарнира, так что колесо при работе подвески всегда остаётся перпендикулярным своей полуоси. Это обеспечивает независимое подрессоривание колёс, но при работе подвески такого типа изменяются в больших пределах как их колея, так и развал.


Pinzgauer

В качестве упругих элементов при качающихся полуосях могут использоваться пружины, рессоры, торсионы и иные типы. Часто сами полуоси выполняют роль рычагов такой подвески, но если они или шарниры на них по своей прочности не способны воспринимать силы реакции дороги, наряду с ними используют дополнительные поперечные или косые рычаги с осью качания, проходящей через центр шарнира полуоси, причём в первом случае полуоси как правило проходят внутри самого рычага, используя его как кожух. Данная подвеска является традиционной для довоенных германской и чехословацкой школ конструирования. Она может использоваться как для ведущих колёс, так и для ведомых.
Несмотря на примитивность, подвеска такого типа при применении на задней оси без каких либо дополнительных конструктивных мер поддерживает необходимое с точки зрения сохранения устойчивости автомобиля в повороте соотношение величин увода шин передних и задних колёс.


НАМИ-1

Однако по мере роста скоростей и требований к управляемости от неё стали повсеместно отказываться, как правило — в пользу более сложной, но и более совершенной подвески на косых рычагах с двумя шарнирами на полуоси.


1) ЗАЗ-965 имел качающиеся полуоси в задней подвеске
2) ЗАЗ-966 уже получил косые рычаги и полуоси с двумя шарнирами на каждой.

На переднем мосту такая подвеска применялась очень редко, и практически исключительно на малоскоростных, лёгких заднемоторных автомобилях


Hillman Imp

либо также малоскоростных автомобилях-вездеходах


Подвеска грузовиков "Tatra"

так как большие изменения колеи и развала передних управляемых колёс оказывают сильное негативное влияние на устойчивость и управляемость автомобиля. В этом случае необходимо применение как можно более длинных полуосей. Также в такой подвеске по сути невозможна регулировка статического развала колёс.

Существовали и улучшенные варианты такой подвески. Например, на некоторых моделях Mercedes-Benz с тридцатых до шестидесятых годов использовался задний мост с одним шарниром посередине, половинки которого работали как качающиеся полуоси.


Mercedes 300 / W 186

Такой вариант подвески отличается меньшим изменением её установочных параметров при работе. Между половинками моста иногда устанавливался дополнительный пневматический упругий элемент, позволявший регулировать высоту кузова автомобиля над дорогой.

На продольных рычагах

В этой подвеске каждое из колёс одной оси прикреплено к продольному рычагу, закреплённому на раме или кузове подвижно.



Этот тип независимой подвески прост, но несовершенен. При работе такой подвески в достаточно больших пределах меняется колёсная база автомобиля, причём в повороте из-за влияния крена изменение базы будет различным справа и слева — правда, колея при этом остаётся постоянной.
Продольные рычаги воспринимают усилия, действующие во всех направлениях, а значит — подвергаются большим нагрузкам на кручение и изгиб, что требует их большой жёсткости и, соответственно, утяжеления.
Кроме того, для неё характерно очень низкое, в районе полотна дороги, расположение центра крена, что является недостатком для задней подвески.
Помимо простоты, в качестве преимущества такой подвески можно назвать то, что между рычагами пол можно выполнить совершенно ровным, увеличив объём, доступный для пассажирского салона или багажника. Это особенно чувствуется при применении в качестве упругих элементов торсионов, благодаря чему подвеска на продольных рычагах с поперечными торсионными стержнями в своё время широко использовалась на французских автомобилях.


Citroen 2CV

Кроме того, подвеска на продольных рычагах очень широко применяется на лёгких прицепах.
Для использования в качестве задней на заднеприводном автомобиле подвеска этого типа практически непригодна, так как такой автомобиль будет иметь сильную избыточную поворачиваемость из-за наклона колёс вместе с кузовом при крене.

Пружинные элементы на продольных рычагах

1) пружинная - Изредка применялась на сравнительно лёгких и малоскоростных автомобилях — Citroën 2CV(картинку смотрите выше) и других;
2) торсионная - Характерная задняя подвеска многих французских автомобилей 1960-х — 1990-х годов, также использовалась на обеих осях ЛуАЗ-969 и в качестве задней на С3Д;

СМЗ-С3Д

Торсионная подвеска ЛуАЗ-969

3) гидропневматическая - Применялась на первых автомобилях Citroёn с гидропневматической подвеской типа Hydractive.

Схема задней подвески Hydractive на автомобиле Citroen XM

Подвеска «Дюбонне»

На довоенных автомобилях Chevrolet начиная с 1936 модельного года, а также Opel Kadett K38 конца 1930-х годов (и копии последнего, «Москвич-400») спереди использовался особый тип продольно-рычажной подвески, так называемая подвеска «Дюбонне», названная по имени её изобретателя — французского гонщика Дюбонне.

Подвеска Дюбонне автомобилей Opel Kadett и «Москвич». Вырезка из книги Ю. Хальфана «Описание конструкций автомобилей иностранных марок» 1948 г.


Вариант подвески Дюбонее с двумя рычагами автомобиля Opel Admiral

С каждого борта в ней имелись продольный рычаг и реактивная тяга. Рычаг, непосредственно задающий кинематику подвески, воздействовал на пружину, заключенную в заполненный амортизаторной жидкостью цилиндрический кожух, внутри которого размещался гидравлический амортизатор одностороннего действия. Реактивная тяга была соединёна с кожухом подвижно и передавала на него реактивные усилия при торможении, когда колесо стремилось повернуться относительно рычага.
Эта подвеска привлекала конструкторов того времени возможностью обеспечить независимое подрессоривание передних колёс при существенно меньшей себестоимости по сравнению с подвеской на двойных поперечных рычагах. Однако её кинематические недостатки, в сочетании со специфическим дефектом конструкции — со временем вследствие износа амортизаторная жидкость из кожуха начинала подтекать — помешали её дальнейшему распространению.
В настоящее время представляет в основном исторический интерес.
Из комментария на сайте
"Читал обсуждение проекта ГОСТа на автомобиль Москвич - документ сентября 49-го с отзывами представителей отделов главного конструктора ВОТ ВСЕХ автозаводов страны - МосЗИСа, ГАЗа, УралАЗа, МАЗа.

ВОТ ТАМ ну аж прям ВОТ ВСЕ накинулись с требованием убрать ВОТ ЭТО иностранное словечко Дюбонне! Только Фиттерман, тогда главный конструктор МосЗИСа, более-менее внятно объяснил, что значения слова Дюбонне у нас в стране никто толком не понимает. Остальные резали просто - иностранное, значит убрать и ВОТ ВСЕ! В 49-м Партия жестко боролась с космополитизмом, замена иностранных слов русскими была, как сказали бы в наше черное безвременье, в тренде.

Ещё тогда докапывались до слов банджо, молдинг, сайлентблок."

На двойных продольных рычагах

В этой подвеске с каждой стороны имеется по два продольных рычага, шарнирно объединённых в параллелограмм. Как правило такая подвеска применялась на передней оси сравнительно малоскоростных заднемоторных автомобилей — характерными примерами её использования являются «Фольксваген Жук» и первые поколения «Фольксваген Транспортер», ранние модели спорткаров Porsche, а также мотоколяска С-3Д и «Запорожец».


1) Фольксваген Жук
2) Porsche 356

Применённый на этих автомобилях вариант такой подвески в качестве упругих элементов использовал расположенные друг над другом поперечные торсионные стержни, соединяющие пару рычагов, причём торсионы были заключены в образовывавшие поперечину подвески трубы.


у поздних моделей «Запорожца» помимо торсионов в качестве дополнительных упругих элементов применялись также цилиндрические витые пружины, расположенные вокруг амортизаторов

Главным преимуществом такой подвески является большая компактность в продольном и вертикальном направлениях. Кроме того, поперечина подвески расположена далеко впереди оси передних колёс, благодаря чему появляется возможность сильно вынести салон вперёд, разместив ноги водителя и переднего пассажира между арками передних колёс, что позволяло существенно сократить габаритную длину, а в случае заднемоторного автомобиля — ещё и добиться более оптимального распределения его веса по осям. При этом, однако, расположенный спереди багажник оказывался весьма скромным по объёму, именно из-за вынесенной далеко вперёд поперечины подвески.

На косых рычагах

Это по сути разновидность подвески на продольных рычагах, созданная в стремлении избавиться от её врождённых недостатков. Она почти всегда используется на задней ведущей оси.
В ней оси качания рычагов расположены под некоторым углом к продольной оси автомобиля. Благодаря этому изменение колёсной базы минимизируется по сравнению с подвеской на продольных рычагах, уменьшается и влияние кренов кузова на наклон колёс (но появляется изменение колеи).
Существует два типа такой подвески.
Первый является также подвидом подвески с качающимися полуосями: в нём используется по одному шарниру на каждой полуоси, при этом ось качания рычага должна проходить через центр шарниров полуосей (расположенных в районе их прикрепления к дифференциалу), то есть — расположена под углом 45° к поперечной оси автомобиля.
Этот вариант применялся практически исключительно на дешёвых, лёгких и малоскоростных, как правило — заднемоторных автомобилях.

Задняя подвеска ЗАЗ-965


Иногда вместо задних частей обоих рычагов может применяться одна поперечная рессора, также служащая упругим элементом (Alfa Romeo 8C)

Подвеска на трапециевидных рычагах это второй вариант подвески на косых рычагах, где каждая полуось имеет по два шарнира — внутренний и внешний, при этом ось качания рычага не проходит через внутренний шарнир, и её угол с поперечной осью автомобиля составляет не 45°, а 10…25°. Данный вариант подвески с косыми рычагами в 1970-е… 1980-е годы очень широко применялся на заднеприводных автомобилях, как правило непосредственно заменив использовавшиеся на предыдущих поколениях зависимые подвески с неразрезным мостом.


1988 Ford Sierra RS Cosworth


Opel Monza

На двойных поперечных рычагах

В этой подвеске с каждой стороны автомобиля расположены два поперечных рычага, внутренние концы которых подвижно закреплены на кузове, поперечине или раме, а внешние — также подвижно соединены со стойкой, несущей колесо (поворотной в передней подвеске и обычно неповоротной в задней), образуя таким образом параллелограмм.


Подвеска на двойных поперечных рычагах

Обычно верхние рычаги в такой подвеске короче нижних в 1,5…1,8 раза, что практически полностью устраняет изменение колеи при её работе.
Фундаментальное преимущество такой подвески — возможность для проектировщика путём выбора определённой геометрии рычагов жёстко задать все основные установочные параметры подвески и характер их изменения при её работе — изменение развала колёс и колеи при ходах сжатия и отбоя, высоту продольного и поперечного центров крена, и так далее. Кроме того, такая подвеска нередко полностью монтируется на крепящейся к кузову или раме поперечине, и таким образом представляет собой отдельный агрегат, который может быть целиком демонтирован с автомобиля для ремонта или замены.

С точки зрения кинематики и управляемости двойные поперечные рычаги считаются наиболее совершенным типом направляющего аппарата, что обуславливает очень широкое распространение такой подвески на спортивных и гоночных автомобилях. В частности, все современные болиды «Формулы-1» имеют именно такую подвеску как спереди, так и сзади. Большинство спортивных автомобилей и представительских седанов в наши дни также используют этот тип подвески на обеих осях.

Передняя подвеска формулы 1

Если подвеска на поперечных рычагах используется для подрессоривания управляемых колёс, её конструкция должна обеспечивать их поворот на необходимые углы. Для этого либо саму соединяющую рычаги стойку выполняют поворотной, используя для её соединения с рычагами специальные шаровые шарниры с двумя степенями свободы.
Либо стойка выполняется неповоротной, соединённой с рычагами обычными цилиндрическими шарнирами с одной степенью свободы (резьбовыми, резинометаллическими, сайлент-блоками) — а поворот колёс обеспечивается за счёт наличия отдельного от стойки поворотного кулака, который крепится к ней при помощи вращающейся в подшипниках оси.


1) Шкворневой узел переднего моста Ford T
2) Шаровые шарниры

В настоящее время шкворни используются как правило в подвесках грузовиков, автобусов, тяжёлых пикапов и внедорожников, а в подвесках легковых автомобилей при необходимости обеспечения поворота колёс применяются стойки с шаровыми шарнирами, так как они не требуют частой смазки.
Если в подвеске на двойных поперечных рычагах упругий элемент соединён с нижним рычагом, то все вертикальные усилия, возникающие при проезде неровностей дорожного покрытия, будут передаваться через шаровую опору (или, в случае шкворневой подвески, нижний шарнир стойки), нагружая её на разрыв, что требует значительного усиления этого узла, а также самого нижнего рычага. Если прочность шаровой опоры недостаточна, то при эксплуатации на плохих дорогах будет происходить их ускоренный износ и даже имеется угроза разрушения, что нередко наблюдается в передней подвеске «классических» моделей ВАЗ.


Проблемы с передней подвеской у «классической» модели ВАЗ

Иногда могут применять перевёрнутую шаровую опору, которая нагружается не на разрыв, а на сжатие, что намного более выгодно с точки зрения прочности и долговечности — этот приём используется на многих грузовиках, пикапах и внедорожниках.


«Волга» ГАЗ-31105

Однако наиболее технически совершенным решением является соединение с упругим элементом подвески не нижнего, а верхнего рычага.



Ford Falcon 1964

В этом случае все вертикальные усилия будут передаваться через поворотный кулак и работающий на сжатие верхний шаровой шарнир на верхний рычаг, а затем — через упругий элемент на усиленный брызговик крыла («чашка подвески»). Шаровая опора практически полностью разгружена от вертикальных усилий, за счёт чего она может быть существенно облегчена, как и нижний рычаг подвески — правда, ценой необходимости пропорционального усиления брызговика крыла, что несколько уменьшает выигрыш в весе. Кроме того, в пружинной подвеске появляется возможность применить более длинные и мягкие пружины, повысив тем самым комфортабельность. Главным недостатком такого решения является появление повышенной передачи на кузов возникающих при езде толчков и вибраций, что несколько снижает его долговечность, особенно при эксплуатации на плохих дорогах. Другим её недостатком является сравнительная громоздкость в вертикальном направлении.

То же самое наблюдается и в подвеске, в которой роль верхнего рычага играет поперечная рессора.


шаровая опора и нижний рычаг в ней разгружены от вертикальных усилий и могут быть существенно облегчены. Вертикальные усилия в такой подвеске передаются через поворотный кулак и верхний шаровой шарнир непосредственно на саму рессору, причём такая подвеска лишена описанного выше недостатка в отношении необходимости усиления брызговика крыла и снижения долговечности кузова — поперечная рессора как правило крепится к весьма прочной поперечине подрамника, через которую передаёт усилия на прочный нижний силовой пояс кузова, а не на сравнительно слабые брызговики крыльев.

Упругие элементы в подвеске "На двойных поперечных рычагах"
1) Пружинная
Классический вариант передней независимой подвески для легковых автомобилей. Первые передние подвески такого типа стали появляться на массовых автомобилях в начале 1930-х годов, поначалу на моделях дорогих марок, а к концу сороковых годов они применялись уже практически повсеместно. Реже используется и на задней оси.


Cadillac La Salle

В качестве упругого элемента в такой подвеске используются винтовые пружины, как правило расположенные между рычагами, реже — вынесенные в пространство над верхним рычагом и упирающиеся в брызговик крыла.

2) Торсионная
В качестве упругих элементов используются торсионы — работающие на скручивание стержни. Как правило торсионы крепятся к нижним рычагам.

Подвеска на продольных торсионах. Citroen, 1935 год

Торсионы могут располагаться как продольно (в этом случае они служат одновременно и осями рычагов), так и поперечно (во втором случае каждый из них может быть уподоблен половине стабилизатора поперечной устойчивости — с той разницей, что поперечные торсионы имеют с одной стороны неподвижное крепление, а стабилизатор закреплён лишь на рычагах подвески, в точках же крепления к раме или кузову он может свободно проворачиваться, и поэтому не работает при сжатии или отбое подвески одновременно с двух сторон — только при разноимённом ходе противоположных колёс).
Характеризуется высокой плавностью хода благодаря выгодной с этой точки зрения упругой характеристике торсиона, компактностью. Позволяет осуществлять регулировку высоты подвески в процессе эксплуатации автомобиля, изменяя статический угол закручивания торсиона.

Рессорная
В этой подвеске в качестве упругого элемента используются поперечные рессоры: одна, две, очень редко — более двух, при сохранении общей схемы параллелограмма.
Поперечная рессора может выступать в качестве одного из рычагов параллелограмной подвески.


1) Рессора выступает в виде верхнего рычага.
2) Рессора как нижний рычаш
3) Подвеска на двух поперечных рессорах.

Поперечная рессора может быть закреплена на шасси автомобиля в двух точках или в одной. Рессора с жёсткой центральной заделкой, неподвижно закреплённая на шасси в своей середине, ведёт себя по сути как две четверть-эллиптические рессоры, каждая из которых заменяет один длинный поперечный рычаг.
Эластично закреплённая в двух точках поперечная рессора также заменяет два поперечных рычага, но при этом их работа оказывается связанной — часть рессоры, расположенная между креплениями, работает как стабилизатор поперечной устойчивости, зачастую вообще исключая его из конструкции подвески. Во втором случае подвеска является независимой лишь до определенного предела, так как приложение существенного усилия к колёсам одной стороны оказывается влияние на колёса противоположной.


Стабилизатор (чёрного цвета) на автомобиле Porsche

Таким образом, рессора с креплением в двух точках более целесообразна для дорожных автомобилей, заменяя не только пару рычагов, но и стабилизатор поперечной устойчивости, — в то время, как поперечная рессора с центральной заделкой наиболее пригодна для использования в подвеске внедорожной техники, для которой критична независимая работа подвески слева и справа, что способствует улучшению проходимости.


Volkswagen Iltis

Из-за намного большей податливости рессоры в продольном и поперечном направлениях по сравнению с рычагами, качающимися на резьбовых или резинометаллических шарнирах, геометрия подвески с поперечной рессорой сильно меняется в ходе её работы, что отрицательно сказывается на управляемости автомобиля. Поэтому подвеска с двумя поперечными рессорами или с поперечной рессорой снизу и рычагами сверху широко применялась лишь до пятидесятых годов.


Tatra 30


В Fiat 600 получалась очень рациональная конструкция, так как появлялась возможность продвинуть вперёд пассажирский салон, разместив ноги водителя в нише, расположенной над поперечной рессорой и между короткими верхними рычагами подвески, что было очень выгодно для заднемоторного автомобиля с точки зрения распределения массы по осям; кроме того, рессора, закреплённая в двух точках заменяла стабилизатор поперечной устойчивости.

Введение в такую подвеску дополнительных реактивных тяг устраняет избыточную податливость, но существенно усложняет конструкцию и как правило делает её применение экономически невыгодным. Подвеска с двумя поперечными рессорами иногда применялась также на тракторах и малоскосростной сельскохозяйственной технике благодаря своей дешевизне и простоте.
Рессор могло быть и четыре — две сверху, две снизу, в этом случае несколько снижались продольная податливость подвески и устранялось закручивание нижней рессоры про разгоне и торможении.
Расположенная сверху поперечная рессора подвергается меньшим нагрузкам по сравнению с расположенной снизу, поэтому компоновка подвески с поперечной рессорой сверху и поперечными рычагами снизу была более распространена. Её часто использовали в передней подвеске переднеприводных автомобилей, так как на них между рычагами проходят приводы передних колёс, зачастую не оставляя места для пружин. В этом случае подвеска на поперечной рессоре оказывалась сравнительно удачным, экономичным и недорогим решением для малоскоростных автомобилей.


Trabant

Наиболее же технически совершенным типом параллелограммной подвески на поперечной рессоре является подвеска на двух поперечных рычагах с каждой стороны с прикреплённой к одной из пар (верхней или нижней) поперечной рессорой.



Такая подвеска не имеет существенных отличий от подвески на двойных поперечных рычагах с пружинами или торсионами — рессора в ней играет роль исключительно упругого, а не направляющего элемента.
Главное её достоинство — относительная компактность поперечной рессоры, что сделало её выгодным выбором для конструкторов спорткаров с характерной для них плотной компоновкой.


На Chevrolet Corvette многих поколений, включая самые последние, в передней или задней подвесках используются поперечные рессоры, расположенные под нижним рычагом и шарнирно соединённые с ним (или с верхним рычагом, в зависимости от модели).

Изредка применялась схема подвески на четырёх (по две на борт) поперечный полурессорах, или четвертьэллиптических рессорах.


Подвеска на восьми поперечных полурессорах.

Подвеска на поперечных рессорах рассчитана главным образом на хорошие дороги, поскольку из-за малой длины работающей части рессоры рабочие ходы такой подвески получаются сравнительно небольшими (при больших ходах стальная рессора просто переломится), причём это в особенности чувствительно для небольших автомобилей с узкой колеёй. По той же причине автомобили с подвеской на поперечных рессорах имеют сравнительно жёсткий ход.


У «Фиата-500» динамический ход передней подвески на поперечной рессоре составлял менее 40 мм



Исключение составляет подвеска на поперечных рессорах, применённая на белорусских вездеходах конструкции В. В. Мазуркевича, выпускаемых фирмой «Литвина-Сервис», в которой использованы очень длинные и мягкие однолистовые или малолистовые рессоры, продольная податливость которых оказывается в данном случае большим преимуществом, так как позволяет без вреда для подвески гасить удары колёс о препятствия.

На резиновых упругих элементах

Вместо пружин в неё используются либо работающие на сжатие резиновые блоки, связанные с рычагами подвески при помощи толкателя, либо упругая резиновая диафрагма.


Brütsch Bussard

Гидропневматическая и пневматическая

В качестве упругих элементов используются пневмобаллоны или гидропневматические упругие элементы. Направляющий аппарат аналогичен пружинной подвеске того же типа.


Borgward P100 с пневматической подвеской

Многорычажные подвески

В большинстве случаев являются разновидностью подвески на двойных поперечных рычагах и так называемые «многорычажные» независимые подвески, обычно используемые на современных заднеприводных автомобилях в качестве задних (иногда также встречается термин «подвеска на пространственных рычагах»). С целью улучшения характеристик в них могут добавляться дополнительные рычаги, обеспечивающие более выгодное изменение геометрии в некоторых режимах работы подвески.



Долгое время подвеска на двойных поперечных рычагах, несмотря на свои кинематические преимущества, применялась только в качестве передней, за исключением гоночных и некоторых спортивных автомобилей. Причиной этого была чувствительность задней подвески данного типа к продольным силам, возникающим при изменении подачи газа и торможении во время поворота.
Cсо временем инженеры сумели использовать эластокинематику подвески таким образом, чтобы заданная при проектировании деформация её упругих частей не ухудшала, а улучшала устойчивость и управляемость автомобиля.
Первыми к реализации этой идеи пришли конструкторы спортивного Porsche 928, нижние рычаги задней подвески которого сделали составными: под воздействием тормозной силы передняя часть рычага немного подавалась в сторону кузова, в результате чего наружное в повороте колесо приобретало положительное схождение и «ввинчивания» не происходило. Эта подвеска получила название «мост Вайсзах» (Weissach-Achse) в честь испытательного полигона «Порше».


1)Porsche 928
2) «мост Вайсзах»

Свечная подвеска

Характерная подвеска спортивно-гоночных автомобилей 1910-х — 40-х годов, видимо, самая первая из независимых подвесок по времени изобретения (Decauville, 1898 год).


1898 DECAUVILLE

Поворотный кулак, сверху подпираемый пружиной, скользит вверх-вниз по жёстко закреплённой на раме автомобиля трубчатой или точёной круглого сечения направляющей, она же обеспечивает его поворот, играя роль шкворня. Иногда пружины могли заменяться на поперечную рессору, связанную с поворотным кулаком тягой. Очень компактна, сравнительно проста, весьма надёжна, имеет небольшую массу.



Fournier Voiturette BaBy, 1912 год

Движение колеса задаётся направляющей очень жёстко, и при наезде на препятствие оно поднимается вертикально вверх, не изменяя углов установки, что обеспечивает постоянство кинематических параметров подвески, но при этом в повороте колёса накреняются вместе с кузовом.
Из-за указанного недостатка, а также высокой стоимости производства и очень «жёсткой» езды (передача усилия без посредства рычага непосредственно на упругий элемент при конструктивно обусловленных очень небольших рабочих ходах вынуждает делать упругий элемент очень жёстким), распространения за пределами очерченного выше круга конструкций в чистом виде практически не получила.


Принцип работы свечной независимой подвески.

Подвеска «Макферсон» (качающаяся свеча)

Представляет собой с одной стороны дальнейшее развитие свечной подвески, в которой направляющая стойка (свеча) была дополнена нижним рычагом и получила возможность качаться в поперечном направлении при рабочих ходах благодаря верхнему упругому шарниру, а с другой — упрощённый вариант подвески на двойных поперечных рычагах, в которой направляющая стойка заменяет верхний рычаг.


Ford Vedette — первый автомобиль с подвеской системы Макферсона

Это самый распространённый в наши дни тип независимой подвески легкового автомобиля. Характеризуется простотой, дешевизной, компактностью и приемлемой для массовых автомобилей общего назначения кинематикой.


Схематичное изображение

Преимущества
1) Малые затраты на изготовлении, упрощение сборки автомобиля на заводе-изготовителе — вся подвеска такого типа (поперечина, рычаги, стойки) как правило подсобирается на отдельном конвейере и устанавливается за один приём.
2) Компактность в продольном и поперечном направлениях.
3) Большое расстояние по высоте между опорными узлами, что уменьшает боковые и продольные силы, возникающие в местах крепления к кузову.
4) Возможность осуществления больших конструктивных ходов.
5) Меньшая масса неподрессоренных частей.
6) Верхняя опора стойки представляет собой упорный подшипник качения, с огромным ресурсом. Рычаг и шаровой шарнир в этой конструкции разгружены от передаваемых при проезде неровностей дороги вертикальных усилий, вследствие чего имеют значительный ресурс и могут быть предельно облегчены, причём диагностика неисправности шарниров облегчена благодаря наличию чётких симптомов их износа — постукивание и неустойчивость на скорости, на что водитель сразу обращает внимание.



Недостатки
1) Несколько худшие параметры кинематики по сравнению с подвеской на двух поперечных или продольных рычагах: при большом ходе подвески развал (угол наклона колеса к вертикальной плоскости) будет меняться в значительных пределах, и тем больше, чем больше ход подвески[1]. При ходе сжатия подвески выставленный изначально положительный развал колёс быстро сменяется отрицательным, что в случае передней подвески означает ухудшение устойчивости и управляемости автомобиля из-за снижения сцепления его колёс с дорожным покрытием.
2) Передача усилия на сравнительно слабый брызговик крыла, что требует его усиления[1]; при езде по плохим дорогам и при работе подвески «на пробой» начинается разрушение точек крепления стоек на брызговике крыла с образованием на нём усталостных трещин и началом коррозионного процесса, поэтому подвеска «макферсон» пригодна главным образом для эксплуатации на хороших благоустроенных дорогах. При эксплуатации на плохих дорогах она малодолговечна по сравнению с иными типами подвесок.
3) Амортизаторная стойка является высоконагруженным элементом подвески, через который передаются на несущую систему автомобиля все воспринимаемые подвеской вертикальные усилия и толчки, и в ходе эксплуатации достаточно часто выходит из строя, особенно при езде по неровным дорогам. При этом её стоимость и сложность работ по её замене достаточно велики. При пробое подвески может не выдержать нижний клапан стойки, что выводит из строя её амортизаторную часть, при этом большинство современных стоек являются неразборными и заменяются исключительно в сборе. Езда с «пробитой» стойкой, в свою очередь, приводит к повреждению узла крепления стойки к брызговику крыла и, в конечном итоге, оканчивается деформацией кузова с нарушением геометрии подвески, устранимым лишь дорогостоящим кузовным ремонтом.
4) Сложность изоляции от дорожных шумов.
5) Трение между штоком и направляющей, ухудшающее работу подвески.



Из-за этого, подвеска макферсон практически никог

Подвеска Автомобили Автомобильная подвеска Ходовка

Автомобильная подвеска ч. 2 "Зависимые подвески"

Ссылка на первую часть
Третья часть

Зависимые подвески
На поперечной рессоре

Этот очень простой и дешёвый тип подвески широко применялся в первые десятилетия развития автомобиля, но по мере роста скоростей движения почти совершенно вышел из употребления. В нём поперечная рессора играет роль как упругого, так и направляющего элемента.

1) Ford T

Подвеска состояла из неразрезной балки моста (ведущего или неведущего) и расположенной над ним полуэллиптической поперечной рессоры. В подвеске ведущего моста возникала необходимость размещения его массивного редуктора, поэтому поперечная рессора имела форму прописной буквы «Л». Для уменьшения податливости рессоры использовались продольные реактивные тяги или дышло.
Наиболее же существенным недостатком схемы с поперечной рессорой было то, что она, обладая большой податливостью в продольном направлении даже несмотря на наличие дышла, при движении непредсказуемо изменяла угол поворота моста, что было особенно чувствительно в передней подвеске с управляемыми колёсами и способствовало нарушению управляемости автомобиля на большой скорости. Даже по меркам конца сороковых годов такая подвеска спереди не обеспечивала автомобилю нормальной управляемости на скорости.

На продольных рессорах
В ней балка моста подвешена на двух продольно ориентированных рессорах. Мост может быть как ведущим, так и неведущим, и расположен как над рессорой (обычно на легковых автомобилях), так и под ней (грузовики, автобусы, внедорожники). Как правило, крепление моста к рессоре осуществляется при помощи стремянок примерно в её середине, часто с небольшим смещением вперёд. Передняя часть продольной рессоры воспринимает, помимо нормальных, также боковые и продольные силы реакции дороги, и по сути играет роль рычага подвески, задающего её кинематику. Таким образом, с точки зрения кинематики подвеска на продольных рессорах работает как подвеска на двух гибких продольных рычагах, имеющих длину, равную расстоянию между передним креплением рессоры и точкой закрепления на ней моста.
Рессора в её классическом виде представляет собой пакет из упругих металлических листов, соединённых хомутами, которые также ограничивают поперечное перемещение листов рессоры друг относительно друга при работе подвески.
Рессоры в такой подвеске могут быть четверть-эллиптическими, полуэллиптическими, 3/4-эллиптическими либо полностью эллиптическими, а также кантилеверными (консольно вывешенными) и балансирными.
Эллиптическая — в плане имеет форму, близкую к эллипсу; такие рессоры использовались в подвеске конных экипажей и ранних автомобилей.


Плюсы - большая мягкость и, как следствие, плавный ход, кроме того, такие рессоры были более надёжны в условиях слаборазвитой металлургии.
Минусы - громоздкость, технологическая сложность и дороговизна при массовом производстве, малая прочность, большая чувствительность к продольным, поперечным и боковым силам.

3/4-эллиптическая — имеет форму трёх четвертей эллипса.


Использовалась на экипажах и ранних автомобилях.
К двадцатым годам вышла из употребления по тем же причинам, что и эллиптическая.

Полуэллиптическая — имеет профиль в виде половины эллипса; наиболее распространённый тип. Представляет собой компромисс между комфортабельностью, компактностью и технологичностью.


Четверть-эллиптическая — конструктивно это половина полуэллиптической рессоры, наглухо заделанная одним концом на шасси. Второй конец консольно вывешен. Как упругий элемент достаточно жёсткая. Применялась как правило для создания независимой подвески, реже — зависимой.

газ 67б

Кантилеверная — полуэллиптическая рессора, которая шарнирно заделана на раме или шасси в двух точках — в одном из концов и посередине, причём во втором случае крепление шарнирное. Второй конец консольно вывешен.

1) ГАЗ-АА


Балансирная — рессора шарнирно заделана на раме в середине, а её концы прикреплены к мостам. Используется на трёх- и четырёхосных грузовиках как с зависимой, так и с независимой подвеской. В такой подвеске рессора включается в работу в полной мере лишь при одноимённых ходах обоих колёс тележки, при разноимённых же их ходах работа подвески главным образом обеспечивается за счёт шарнира её заделки на раме, что позволяет резко увеличить рабочие ходы подвески и, следовательно, проходимость автомобиля.

2,3 картинка подвеска Урала

Продольные рессоры в такой подвеске воспринимают усилия во всех направлениях — вертикальном, боковом, продольном, а также тормозные и реактивные моменты, — что позволяет исключить из конструкции подвески дополнительные элементы (рычаги, реактивные тяги, растяжки, и т. д.).
До конца семидесятых годов продольные полуэллиптические листовые рессоры очень широко применялись в зависимой задней подвеске легковых автомобилей благодаря дешевизне, простоте и хорошей живучести. Длинные рессоры с относительно небольшим количеством листов (малолистовые), применённые на тяжёлом автомобиле, у которого неподрессоренные массы несоизмеримо меньше подрессоренных, обеспечивают благодаря своей мягкости высокую плавность хода, а также более мягко, чем рычаги, воспринимают продольные усилия и рывки, что повышает комфорт. Благодаря этому они долгое время применялись на больших, комфортабельных легковых автомобилях (примеры — «Чайки», легковые автомобили ЗИЛ, все полноразмерные «Крайслеры» вплоть до конца 1980-х годов, целый ряд британских моделей вроде Rolls-Royce Silver Cloud). На грузовых автомобилях продольные рессоры долгое время были основным типом упругих элементов подвески и продолжают использоваться сегодня.

1) Газ-14 "Чайка"
2) 1 – лонжерон рамы; 2 – задний мост; 3 – колесо; 4 – передний кронштейн рессоры; 5 – буфер хода сжатия; 6 – верхние рычаги; 7 – рессора; 8 – серьга


ЗИЛ-114

При работе рессора достаточно сильно изнашивается за счёт межлистового трения, а также издаёт специфический скрип (отчасти устраняется регулярной смазкой либо введением в конструкцию специальных прокладок между листами, однако они со временем изнашиваются, требуя трудоёмкой переборки рессоры).


Ремонт рессоры

С направляющими рычагами

Существуют самые различные схемы таких подвесок с различным количеством и расположением рычагов. Часто применяется четырёхрычажная зависимая подвеска с тягой Панара.


С тягой Панара на Газ-69

Её преимущество в том, что рычаги жёстко и предсказуемо задают движение ведущего моста по всем направлениям — вертикальном, продольном и боковом.

С упорной трубой или дышлом

В этой подвеске для восприятия продольных усилий используется либо англ. torque tube — защитная труба карданной передачи, упирающаяся в шарнир на картере коробки передач, внутри которой пропущен карданный вал, либо дышло (англ. torque rod) — Л-образный или А-образный рычаг, жёстко закреплённый на балке моста и шарнирно соединённый с рамой, кузовом или коробкой передач.


1) Задняя зависимая подвеска с упорной трубой (torque tube), упирающейся в расположенный на картере трансмиссии шаровой шарнир.
2) Задняя подвеска с дышлом (6, 8), упирающимся в поперечину рамы.

По кинематике подвеска с упорной трубой соответствует зависимой рычажной с одним продольным рычагом.
Поперечная рессора способна воспринимать поперечные нагрузки, а продольные рессоры воспринимают также и продольные усилия наряду с упорной трубой или дышлом, чем уменьшают нагрузку на шасси и смягчают возникающие при работе подвески толчки, повышая комфортабельность и долговечность.
Дышло в задней подвеске автомобилей также применяют в качестве вспомогательного элемента, для уменьшения продольных кренов при разгоне и торможении. При разгоне дышло за счёт сил, действующих на балку моста, подталкивает кузов вверх в точке крепления, а при торможении — подтягивает вниз, предотвращая «клевок» кузова. Подвески с дышлом обычно применяются на грузовиках и автобусах с пневмобалонной подвеской.

«Де Дион»

Тип «Де Дион», изобретённый Шарлем-Арманом Трепарду и названный так в честь запатентовавшей её в 1893 году французской фирмы De Dion-Bouton et Trepardoux, подразумевает такое устройство зависимой подвески ведущих колёс, при котором они соединены сравнительно лёгкой, так или иначе подрессоренной неразрезной балкой, а редуктор главной передачи — неподвижно крепится к раме или кузову и передаёт вращение на колёса через полуоси с двумя шарнирами на каждой.


1) De Dion-Bouton Landaulet, 1901 год.
2) Альбер де Дион

Направляющий аппарат и упругие элементы при этом могут быть любого типа — продольные или поперечные рессоры, продольные рычаги в различном количестве с винтовыми пружинами или пневмобаллонами, и так далее.
Такое устройство подвески ведущих колёс позволяет свести к минимуму неподрессоренные массы — даже по сравнению со многими видами независимой подвески.
При работе такой подвески изменяется длина полуосей, что вынуждает либо устанавливать на них подвижные в осевом направлении шарниры равных угловых скоростей (как на переднеприводных автомобилях), либо использовать наряду с карданными шарнирами специальные скользящие шарниры со шлицами.
Сохраняя кинематику зависимой подвески, «Де Дион» объединяет её преимущества — в первую очередь отсутствие изменения установочных параметров (колеи, развала колёс и так далее) при прохождении поворота и одноимённых ходах обоих колёс — с малой неподрессоренной массой, сравнимой с таковой при независимой подвеске или даже меньшей, благодаря чему она не имеет общего недостатка большинства зависимых подвесок ведущих колёс — нарушающего сцепление колёс с дорогой «подпрыгивания» моста при проезде повторяющихся неровностей покрытия.
При этом и себестоимость такой подвески достаточно высока — выше, чем у многих типов независимой, кроме того, она достаточно громоздка из-за необходимости выделения места под рабочие ходы балки и не обеспечивает высокой комфортабельности при движении по неровной дороге — поэтому применялась сравнительно редко, обычно — на спортивных автомобилях, рассчитанных на быстрое перемещение по хорошим дорогам.


Гоночный Miller с передней подвеской типа «де Дион»

Торсионно-рычажная (со связанными или с сопряжёнными рычагами)

Очень распространённый во второй половине 1970-х — 1990-х годах тип полузависимой подвески задних колёс переднеприводного автомобиля с двумя продольными рычагами, соединёнными работающей на скручивание поперечиной, вместе с которой они образуют упругую Н-образную балку.
Первая подвеска со связанными продольными рычагами появилась в 1974 году на Volkswagen Golf I и Volkswagen Scirocco, в ней рычаги были связаны податливым на кручение, но жёстким на изгиб Т-образным профилем, расположенным между точками креплений рычагов к кузову.


Задняя подвеска "Оки"

В середине 1990-х появился улучшенный вариант такой подвески, у которого рычаги соединены U-образным профилем, открытой частью обращённым книзу, что улучшило её характеристики — за счёт более сложного характера деформации балки подвеска приобрела свойство «подруливающего эффекта» (положительное схождение на наружном по отношению к центру поворота колесе).

В следующей части будут описаны независимые подвески.

Подвеска Автомобили Автомобильная подвеска Ходовка

Автомобильная подвеска ч. 1

Вторая часть
Третья часть
Подвеска автомобиля, или система подрессоривания, — совокупность деталей, узлов и механизмов, играющих роль соединительного звена между кузовом автомобиля и дорогой. Входит в состав шасси.

Подвеска выполняет следующие функции:
- Физически соединяет колёса или неразрезные мосты с несущей системой автомобиля — кузовом или рамой;
- Передаёт на несущую систему силы и моменты, возникающие при взаимодействии колёс с дорогой;
- Обеспечивает требуемый характер перемещения колёс относительно кузова или рамы, а также необходимую плавность хода.

Основными элементами подвески являются:

- Упругие элементы, которые воспринимают и передают нормальные (направленные по вертикали) силы реакции дороги, возникающие при наезде колеса на её неровности;
- Направляющие элементы, которые задают характер перемещения колёс и их связи между собой и с несущей системой, а также передают продольные и боковые силы и их моменты.
- Амортизаторы, которые служат для гашения колебаний несущей системы, возникающих вследствие действия дороги.

Немного истории.

Гужевой транспорт очень долго обходился без подвески как таковой, так как при небольших скоростях движения настоятельной необходимости в ней не возникало.

Старая русская телега

Между тем, с развитием дорожной сети скорости движения повышались, как и требования к комфорту. Первой по времени изобретения системой подрессоривания стала подвеска (в самом буквальном смысле) салона кареты на длинных цепях или кожаных ремнях. При небольших скоростях движения она достаточно эффективно гасила возникающие при проезде неровностей дороги толчки, снижая частоту колебаний салона до комфортного уровня.

Римская карета (реконструкция) Фото: de.academic.ru

Первая подвеска современного типа, включающая направляющие и упругие элементы — на продольных рессорах — была запатентована англичанином Обадией Элиоттом (Obadiah Elliott) в 1804 году, и вскоре получила распространение в Западной Европе. Рессоры могли делаться как из стали, так и — для лёгких экипажей — из упругого дерева, на манер луков. Примерно тогда же на лёгких двухколёсных экипажах появилась подвеска с одной поперечной рессорой. Однако в менее развитых странах ещё долго использовалась подвеска на кожаных ремнях, так как на плохой дороге рессорная подвеска не обеспечивала должного комфорта из-за передаваемых ей толчков и часто ломалась из-за несовершенства тогдашней металлургии.

Рессора Элиотта

В 1898 году французской фирмой Decauville была применена первая независимая подвеска — свечная, с неподвижными направляющими стойками и прикреплённой к скользящим по ним поворотным кулакам поперечной рессорой.

1898 DECAUVILLE

Первое применение в автомобильной подвеске амортизаторов относится к 1901 году, когда француз Морс оснастил ими гоночный автомобиль, 20 июня 1901 года под управлением Анри Фурнье первым пришедший к финишу престижной гонки Париж-Берлин.

Mors Tonneau - 1901

Витые пружины вместо рессор были впервые применены в 1906 году американской фирмой Brush Motor Company на модели Runabout.
(Забавно то что компания Brush Motor Company делала автомобили с 1907 года судя по ВИКИ, и были они на рессорах, или я что то не понимаю).
К 1920 году относится первое применение в подвеске торсионов, осуществлённое на модели английской фирмы Leyland.

Виды подвесок.

В целом, все подвески делятся на два больших типа, имеющих принципиально различный характер работы — зависимые и независимые.
В зависимой подвеске колёса одной оси так или иначе жёстко связаны между собой, и перемещение одного колеса оси однозначно влияет на другое — как при их одноимённых, так и при разноимённых ходах.

Задняя подвеска ЗИЛ 130(кардан видать украли)

Недостатки зависимых подвесок связаны с наличием в них так или иначе реализованной неразрезной балки, соединяющей колёса друг с другом, из-за чего при наезде на неровность дороги одним колесом наклоняются оба колеса, что вызывает их кинематический увод в сторону наклона оси.

В независимой подвеске колёса одной оси не имеют жёсткой связи, и перемещение одного из них либо никак не влияет на второе, либо имеет на него лишь небольшое влияние. При этом установочные параметры — такие, как колея, развал колёс, а в некоторых типах и колёсная база — меняются при сжатии и отбое подвески, иногда в весьма значительных пределах. Кинематические схемы независимых подвесок весьма многообразны, что не позволяет дать им однозначной общей характеристики.

Передняя подвеска от ВАЗ-2109

В следующей части будут описаны зависимые подвески.