На сегодняшний день в автомобиле используются различные типы подвески, в том числе зависимые и независимые конструкции. Каждый из таких типов подвески имеет свои определенные преимущества и недостатки, которые влияют на расходы автовладельца на обслуживание и ремонт, на управляемость автомобиля, комфорт на борту и безопасность управления автомобилем. Поговорим поподробнее о том, что же представляет собой зависимая и независимая подвеска.

Подвеска с качающимися полуосями

Это один из наиболее простых и дешевых видов подвески. Основным ее элементом являются полуоси, имеющие шарниры на внутренних концах, посредством которых они соединяются с дифференциалом. Внешние концы жестко соединяются со ступицей. В роли упругих элементов выступают пружины или листовые рессоры. Особенность конструкции заключается в том, что при наезде на какое-либо препятствие положение колеса относительно полуоси остается неизменно перпендикулярным.

Дополнительно в конструкции могут присутствовать продольные или поперечные рычаги, предназначенные для гашения сил реакции дороги. Такое устройство имела задняя подвеска многих заднеприводных машин, выпускавшихся в середине прошлого века. В СССР в качестве примера можно привести подвеску автомобиля ЗАЗ-965.

Недостаток такой независимой подвески в ее кинематическом несовершенстве. Это значит, что при движении по неровным дорогам развал колес и ширина колеи меняются в больших пределах, что негативно сказывается на управляемости. Особенно это становится заметным на скоростях более 60 км/ч. Среди достоинств можно назвать простое устройство, дешевое обслуживание и ремонт.

Преимущества и недостатки

Основным преимуществом зависимой подвески является простота конструкции, соответственно это положительно сказывается на ее надежности и легкости ремонта. В такой подвеске практически нечему ломаться, её часто используют на бюджетных автомобилях, а также на машинах, которые в процессе эксплуатации подвергаются существенным нагрузкам. Такая зависимая подвеска часто используется на отечественных авто, а также на полноценных внедорожниках и кроссоверах.

К преимуществам независимой подвески относят великолепный комфорт на борту значительное улучшение управляемости автомобиля. Многочисленные тяги, рычаги и пружины работают по отдельности с каждым колесом, что позволяет лучше проглатывать имеющиеся на дороге неровности. Обычно на таких автомобилях с независимой подвеской используются более жесткие амортизаторы, что позволяет исключить крены в поворотах и минимизирует вероятность заноса. Таким типом подвески сегодня оснащаются многие современные автомобили премиум-класса, причём независимая подвеска может быть как спереди, так и сзади, используясь с передним, задним и полным приводом.

К недостаткам независимой подвески относят сложность конструкции. Многочисленные тяги и рессоры в процессе эксплуатации подвергаются существенным нагрузкам, они быстрее изнашиваются, соответственно требуется на регулярной основе выполнять сервисное обслуживание таких автомобилей, а затраты на ремонт подвески могут быть достаточно высокими. Поэтому комфорт и улучшенная управляемость имеет обратную сторону, а именно снижение надежности и существенные расходы на ремонт автомобиля.

ВАЗ 2106 Работа задней подвески

Зависимая подвеска автомобиля

Подвеска на продольных рычагах

Существует две разновидности независимой подвески на продольных рычагах. В первой в качестве упругих элементов используются пружины, а во второй – торсионы. Колеса автомобиля крепятся к продольным рычагам, которые, в свою очередь, подвижно сочленяются с рамой или кузовом. Свое применение такая подвеска нашла во многих французских переднеприводных авто, выпускавшихся в 70-80-е годы, а также мотороллерах и мотоциклах.

Среди достоинств такой конструкции также можно назвать простое устройство, дешевое изготовление, обслуживание и ремонт, а также возможность сделать пол автомобиля абсолютно ровным. Недостатков она имеет куда больше: во время движения в значительных пределах меняется колесная база, а в поворотах автомобиль сильно кренится, а значит, и управляемость далека от идеала.

Понятие о подвеске

Прежде чем говорить про плюсы и минусы, а также превосходство одной подвески над другой, если это возможно, предлагаю разобраться в сути понятия подвески.

Подвеской называют компонент автомобиля, который входит в состав шасси. Это промежуточное звено, располагающееся между дорожным покрытием и кузовной частью шасси транспортного средства. Работа подвески заключается в том, чтобы преобразовывать в упругое перемещение все те удары, с которыми приходится сталкиваться колесам машины по ходу движения. А это всевозможные ухабы, ямы, неровности и пр. То есть подвеска гасит энергию от ударов и повышает плавность хода.

При этом различают конструкцию передней и задней подвески. Их можно разделить на несколько категорий. При этом ко всем конструкциям предъявляют одинаковые требования.

Автоподвеска обязана сохранять машину в горизонтально положении, вне зависимости от воздействующих сил, и гасить колебания. Плюс конструкции должны быть упругими, прочными и максимально долговечными. Иначе потребуется дорогостоящий ремонт.

Актуальная классификация предусматривает разделение подвесок на 3 категории.

• Зависимая. Бывает с продольными и поперечными рессорами, может использовать направляющие рычаги, упорную трубу. Также выделяют торсионно-рычажную конструкцию и систему типа De Dion;
• Независимая. Такие системы отличаются между собой по использованию косых и двойных расположенных поперечно рычагов, могут иметь качающиеся полуоси. Встречаются варианты с двойными и одинарными продольными рычагами и с поперечными. Но все же самым популярным вариантом считается подвеска типа МакФерсон;
• Активная или полузависимая. Здесь меняется жесткость и положение в зависимости от подаваемой команды через управляющее устройство. Активные системы делятся на пневмогидравлические, гидравлические и пневматические.

Но этого объективно мало, дабы понять, в чем разница между ними, какие существуют отличия и ход подвески какого типа предпочтительнее в плане комфорта. А также можете почитать полезный материал о проверке амортизаторов на работоспособность.

Зависимые конструкции

Сначала определим, что это такое и что значит понятие зависимости автомобильной подвески. Если говорить простым языком, то это пара противоположных колес (левое и правое), которые соединяется между собой жестко с помощью единой балки. Это один из ключевых способов, как отличить конструкции между собой. Просто взгляните, как левое и правое колесо соединяются друг с другом.

Когда начинается воздействие на одно колесо, меняется положение второго. Зависимость одного колеса от другого и объясняет название конструкции. Подобные узлы в большей степени ориентированы на автотранспортные средства, которые эксплуатируются в достаточно тяжелых эксплуатационных условиях. Зависимая подвеска крайне редко встречается на обычных легковых автомобилях, предназначенных для езды в городе. Потому отыскать машину не так просто, если вам нужна просто легковушка. Но система все равно востребована и находит свое место на рынке авто.

Зависимые узлы автоподвески имеют сильные и слабые стороны.

Начнем с недостатков. Здесь стоит выделить несколько основных пунктов:

• худшие показатели устойчивости;
• недостаточно четкая управляемость;
• сниженный уровень комфорта;
• высокие требования к покрытию на дороге, если двигаться на высокой скорости;
• низкая информативность управления.

Все это при сравнении с автомобилями, оснащенными независимым типом подвески.

Слабые стороны довольно весомые, и проявляются в больше степени на обычных автодорогах. Но если выехать в идеальные условия для такой подвески, машина покажет свой максимум.

Именно в стихии зависимой конструкции открываются ее истинные преимущества. А именно:

• Низкая стоимость обслуживания. ТО и ТР (техобслуживание и технические работы) достаточно дешевые, что позволяет заметно экономить на ремонте;
• Устойчивость к повреждениям. Такая подвеска не боится ударов, активной езды по плохим дорогам и пр. Конструкция хорошо ведет себя при сильных нагрузках;
• Высокая прочность. Независимая подвеска в этом плане не конкурент;
• Постоянный дорожный просвет. Клиренс не меняется, что дает ряд преимуществ;
• Отличная адаптация к бездорожью и плохим дорогам;
• Небольшое количество компонентов конструкции, что упрощает обслуживание и делает ремонт более доступным. Также это прямо влияет на надежность.

Как видите, в своей стихии зависимая система позволяет рассчитывать на солидный перечень достоинств. Но на обычных дорогах все не так идеально.

Независимая подвеска

В отличие от предыдущей конструкции, здесь противоположные колеса не имеют прямой конструктивной связи между собой. Каждое из колес действует и работает независимо относительно друг друга.

Подобные узлы прекрасно себя показывают при движении на трассах, в городе, великолепно ведут себя на высокой скорости. Потому независимые конструкции встречаются преимущественно на легковых автомобилях, кроссоверах и паркетниках.

Рекомендуем: Основные характеристики масел для дизельных двигателей

Здесь тоже есть свои сильные и слабые стороны. К числу преимуществ можно отнести:

• великолепное сцепление с дорожным полотном;
• превосходный уровень комфорта;
• отличная управляемость;
• незначительные отклонения по продольной оси.

Все это влияет на комфорт, маневренность и управляемость. Зависимые подвески на такое не способны.

Но не делайте поспешные выводы о превосходстве независимой системы. У нее есть и недостатки:

• ремонт значительно дороже, как и обслуживание;
• ход рычагов короткий, от чего клиренс может уменьшаться;
• конструкция состоит из множества компонентов;
• из-за сложности компоновки возрастает вероятность поломок;
• в полевых условиях выполнить ремонт почти невозможно.

Если за основу брать изначально качественную подвеску независимого типа, и эксплуатировать машину в условиях, для которых она предназначена, все эти недостатки не будут столь явными.

Подвеска на косых рычагах

Устройство такой подвески во многом сходно с предыдущей, различие состоит только в том, что оси качания рычагов располагаются под косым углом. Благодаря этому сводится к минимуму изменение колесной базы машины, а крены кузова почти не влияют на угол наклона колес автомобиля, однако на неровностях, изменяется ширина колеи, и меняются углы схождения и развала, а значит, ухудшается управляемость. В роли упругих элементов использовались витые пружины, торсионы или пневмобаллоны. Данный вариант независимой подвески чаще применялся для задней оси автомобилей, исключение составлял лишь чешский Trabant, передняя подвеска которого была выполнена по такой схеме.

Существует две разновидности подвесок на косых рычагах:

1. одношарнирные;
2. двухшарнирные.

Статья в тему: Оцениваем норму потребления горючего на Chevrolet Epica 2.0
В первом случае полуось имеет один шарнир, а ось качания рычага проходит через шарнир и располагается под углом 45 градусов к продольной оси машины. Такая конструкция дешевле, но и кинематически не совершенна, поэтому применялась только на легких и медленных машинах (ЗАЗ-965, Fiat-133).

Во втором случае полуоси имеют по два шарнира, внешний и внутренний, а сама ось качания рычага не проходит через внутренний шарнир. К продольной оси авто она располагается под углом 10-25 градусов, это предпочтительнее для кинематики подвески поскольку отклонения величин колеи, колесной базы и развала остаются в пределах нормы. Такое устройство имела задняя подвеска автомобилей ЗАЗ-968, Ford Sierra, Opel Senator и многих других.

Отличия зависимой и независимой подвески

В независимой подвеске нет связей между колёсами, каждое может перемещаться только в рамках, задаваемых её направляющим аппаратом.

При этом она устроена значительно сложнее, поскольку у этого аппарата нет общих частей для левой и правой сторон, а значит многое приходится дублировать. Но для легковых автомобилей это не так существенно, им не требуется большой запас прочности, а значит детали могут иметь малые размеры и массу.

Что же касается джипов, то там споры по поводу желательности той или иной схемы идут постоянно. И касается это в основном вопросов обеспечения клиренса. У зависимой подвески он всегда постоянен под балкой и не зависит от ходов колёс. Меняется только просвет под днищем или рамой.

Независимая же позволяет обеспечивать не меньшую его величину, но при этом клиренс будет меняться при сжатии или разгрузке пружин. Что лучше – вопрос спорный. К тому же считается, что неразрезные мосты более прочны и выносливы, особенно при неизбежных контактах с поверхностью в глубоких колеях.

Подвеска на продольных и поперечных рычагах

Очень сложная, а потому и редко встречающаяся конструкция. Ее можно считать разновидностью подвески МакФерсон, но с целью разгрузить брызговик крыла пружины располагались горизонтально вдоль автомобиля. Задний торец пружины упирается в перегородку между моторным отсеком и салоном. Для того чтобы передать усилие от амортизатора пружине, потребовалось ввести дополнительный рычаг, качающийся в вертикальной продольной плоскости вдоль каждого борта. Один конец рычага шарнирно соединяется с верхом амортизационной стойки, а второй также шарнирно с перегородкой. Посередине рычаг имеет упор для пружины.

По такой схеме выполнена передняя подвеска некоторых моделей Rover. Особых преимуществ перед «МакФерсоном» она не имеет, и сохранила все кинематические недостатки, зато утратила главные достоинства, такие как компактность, технологическая простота, малое количество шарнирных соединений.

Основные отличия многорычажной подвески от МакФерсон и Балки

Основные отличия многорычажной подвески от Балки и МакФерсон
Многорычажная	МакФерсон	Балка
Полностью независимая подвеска	Простая конструкция и малые габариты	Надежная и простая конструкция
Подрессорная масса уменьшенная	Не дорогая в производстве и обслуживании	Не дорогая в производстве и обслуживании
Лучший комфорт и управляемость	Средний уровень комфорта	Простое обслуживание
Стабильное сцепление с дорожным покрытием	Универсальность (передняя или задняя ось автомобиля)	Легкость в монтаже
Независимость поперечной и продольной регулировки	Хороший запас хода подвески	Правильная кинематика колес
Дорогая в обслуживании	Сложность обслуживания (стойка амортизатора)	Плохой комфорт (вибрации и шум передаются на кузов)
Сложность ремонта и настройки	Постоянная нагрузка на стойку	Средний уровень управляемости
Сложная конструкция	Изменяемый развал-схождения и кинематика	Лучше устанавливать только на передний привод
Небольшой срок службы	Нагрузка на место крепление стойки	Подвеска тяжелая по весу

Подвеска на двойных продольных рычагах

Ее второе название «система Порше», по фамилии изобретателя. В такой подвеске с каждой стороны автомобиля присутствуют по два продольных рычага, а роль упругих элементов выполняют торсионные валы, расположенные друг над другом. Такое устройство имела передняя подвеска автомобилей, мотор которых расположен сзади (модели ранних спортивных машин Порше, Фольксваген Жук и Фольксваген Транспортер первого поколения).

Независимая подвеска на продольных рычагах отличается компактностью, кроме того, она позволяет вынести салон вперед, а ноги переднего пассажира и водителя разместить между колесными арками, а значит, сократить длину машины. Из минусов можно отметить изменения колесной базы при наезде на препятствия и изменение развала колес при кренах кузова. Также, вследствие того, что рычаги подвергаются постоянным сильным нагрузкам на изгиб и кручение, приходится усиливать их, увеличивая размер и массу.

Статья в тему: Автомобили с малым расходом топлива

Разновидности зависимых подвесок

Зависимая подвеска бывает двух видов: подвеска на продольных рессорах и подвеска с направляющими рычагами.

Подвеска на продольных рессорах

Шасси состоит из жесткой балки (моста), которая подвешивается на двух продольных рессорах. Рессора представляет собой упругий элемент подвески, состоящий из скрепленных металлических листов. Мост и рессоры соединяются с помощью специальных хомутов. В данном типе подвески рессора также выполняет роль направляющего устройства, то есть обеспечивает заданное перемещение колеса относительно кузова. Несмотря на то, что зависимая рессорная подвеска известна достаточно давно, она не потеряла свою актуальность и по сей день успешно применяется на современных автомобилях.

Подвеска с направляющими рычагами

Зависимая подвеска данного типа дополнительно состоит из четырех диагональных или трех-четырех продольных штанг (рычагов) и одной поперечной штанги, называемой «тягой Панара». Каждый рычаг при этом крепится к кузову автомобиля и к жесткой балке. Эти вспомогательные элементы призваны препятствовать боковому и продольному перемещению оси. Присутствует также демпфирующее устройство (амортизатор) и упругие элементы, роль которых в этом типе зависимой подвески выполняют пружины. Подвеска с направляющими рычагами активно используется на современных автомобилях.

Подвеска на двойных поперечных рычагах

Устройство данного вида независимой подвески следующее: по обеим сторонам автомобиля поперечно расположены два рычага, которые одной стороной подвижно соединены с кузовом, поперечиной или рамой, а вторым – с амортизационной стойкой. Если это передняя подвеска, то стойка поворотная, с шаровыми шарнирами, имеющими две степени свободы, если задняя – то стойка неповоротная, с цилиндрическими шарнирами, имеющими одну степень свободы.

Упругие элементы применяются различные:

• витые пружины;
• торсионы;
• рессоры;
• гидропневматические элементы;
• пневматические баллоны.

На многих автомобилях элементы подвески крепятся к поперечине, которая жестко соединена с кузовом. Это значит, что можно снять всю конструкцию целиком, как отдельный узел, и проводить ремонт в более удобных условиях. Кроме того, у производителя есть возможность выбрать наиболее оптимальный способ размещения рычагов, жестко задав тем самым требуемые параметры. Тем самым обеспечивается хорошая управляемость. По этой причине подвеска на двойных поперечных рычагах применяется в гоночных автомобилях. С точки зрения кинематики эта подвеска не имеет недостатков.

Сходство и различия

Обе подвески преследуют одинаковую цель. Она нужны, чтобы сделать поездки на автомобилях безопаснее и комфортнее.

В плане конструкции общее между ними то, что в обоих случаях используются упругие элементы, амортизаторы и направляющие. Ярким примером можно считать применение рессор. Некоторые активно монтируют пневмоподушки в пружины для увеличения комфорта.

Но отличий между ними куда больше:

Смотрите также

Как сделать открывающийся кнопкой багажник машины

• Колеса зависимой системы имеют жесткое соединение, делающие их зависимыми друг от друга. У конкурента колеса работают самостоятельно;
• У независимых узлов неподрессоренных масс больше, что обусловлено отсутствием моста;
• Независимая более чувствительная в отношении колес, которые не соответствуют требованиям автопроизводителя;
• Вероятность опрокинуться при резком повороте или при попадании в яму на машине с независимой автоподвеской меньше из-за отсутствия жесткого соединения колес.

Как видите, разница действительно есть, и она во многом существенная. На чем именно остановить свой выбор, каждый решает сам.

Многорычажная подвеска

Наиболее сложное устройство имеет многорычажная подвеска. Она сходна по своему строению с подвеской на двойных поперечных рычагах и применяется в основном на задней оси автомобилей класса D и выше, хотя иногда встречается и на машинах класса C. Каждый из рычагов отвечает за определенный параметр поведения колеса на дороге.

Многорычажная подвеска обеспечивает машине наилучшую управляемость. Благодаря ей можно добиться эффекта подруливания задних колес, который позволяет уменьшить радиус разворота автомобиля, и лучшепозволяет держать траекторию в поворотах.

Многорычажная подвеска имеет и недостатки, правда, они не носят эксплуатационного характера – велика стоимость конструкции, сложность проектирования и ремонта.

Почему подвеска называется зависимой

В определении термина заключена основная особенность механизма – жёсткая связь между колёсами одной оси. Любое изменение пространственного положения одного из них обязательно повлияет на второе. То есть колёса зависимы, что несколько упрощает конструкцию, но не всегда благотворно влияет на характеристики подвески.

Принцип работы

Как и любой другой тип подвески, зависимая включает в себя:

• упругие элементы в виде спиральных пружин, листовых рессор, или более экзотических устройств, встречающихся на легковых автомобилях довольно редко;
• демпферы колебаний, обычно это гидравлические амортизаторы телескопического типа;
• направляющий аппарат, поддерживающий более-менее неизменными углы установки колёс при рабочих ходах подвески на сжатие и отбой.

При наезде на препятствие одним из колёс, второе, расположенное на той же оси, по причине своей связи с первым через жёсткую балку начинает изменять свой угол развала, сохраняя схождение.

При этом смещается пятно контакта, изменяется его форма и площадь, что с точки зрения управляемости на большой скорости очень нежелательно. Для ослабления данного эффекта применяются разные технические ухищрения, но полностью избежать этого невозможно.

Устройство и схема зависимой подвески

Различаются схемы зависимой подвески для ведущих и свободных мостов автомобиля. При этом любой мост может быть управляемым, но рулевой привод не оказывает влияния на работу подвески и не относится к её узлам.

Наиболее просто выглядит зависимая подвеска неведущего моста. Чаще всего такое встречается на грузовых автомобилях, поскольку подобные конструкции на легковых давно ушли в прошлое, а у автомобилей повышенной проходимости, за которыми закрепилось фольклорное название джипов, все мосты являются ведущими.

Свободный мост представляет собой довольно мощную кованую профилированную балку, на концах которой смонтированы ступичные узлы колёс с подшипниками и тормозными механизмами.

В качестве упругого элемента могут быть применены рессоры или пружины. В первом случае достаточная прочность и жёсткость пакетов листовых рессор в продольном и поперечном направлении позволяет обойтись без прочих деталей направляющего аппарата, так как в вертикальном рессора обладает нужной упругостью.

Примерно так же устроен и ведущий мост с зависимой подвеской. Иногда его ещё называют неразрезным. Он представляет собой уже не швеллер, а полую трубу с картером (часто именуемым «яблоком») редуктора.

От редуктора по трубам балки (чулкам) к ступицам колёс идут жёсткие полуоси. Если мост является одновременно управляемым, то полуоси соединяются со ступицами через ШРУСы – шарниры равных угловых скоростей, что позволяет колёсам изменять положение своей плоскости вращения в повороте.

К яблоку моста подходит карданный вал. Подвеска всей балки с редуктором и колёсными узлами аналогична неведущему мосту. Те же рессоры, пружины и амортизаторы.

Вместо послесловия

В современном автомобилестроении применяется зависимая и независимая подвеска. Не следует считать, что одна из них лучше другой, поскольку их предназначение и область применения различны. Под цельным мостом дорожный просвет всегда остается неизменным, и это ценное качество для машины, которая ездит преимущественно по бездорожью. Именно поэтому у внедорожников применяется пружинная или рессорная задняя подвеска с неразрезным мостом. Независимая подвеска автомобиля не может обеспечить этого, и реальный клиренс может оказаться меньше заявленного, однако ее стихия – асфальтовые дороги, на которых она, бесспорно, выигрывает у моста в управляемости и комфорте.

Поделитесь с друзьями в соц.сетях:

Facebook

Telegram

Технические нюансы

А сейчас перейдём к технической стороне вопроса и разберёмся с конструкцией и устройством зависимой системы, а также её разновидностями. К подобным типам подвесок причисляют такие:

• на продольных рессорах (рессорная);
• с направляющими рычагами (зависимая пружинная);
• подвеска Де Дион.

Первый вариант является одним из самых старых. Состоит такая конструкция из балки моста, соединяющей два колеса, а также двух продольных рессор, на которых она крепится.

Рессора в данном варианте выступает в качестве универсального упругого элемента – она принимает на себя нагрузки в вертикальной и поперечной плоскости, а также гасит колебания кузова. Конечно, высокого комфорта от работы подвески подобной системы не добиться, к тому же на больших скоростях начинают появляться проблемы с управляемостью.

Более совершенной и современной можно назвать конструкцию с направляющими рычагами. Вариантов исполнения в плане количества рычагов и их конфигурации есть масса – это и подвеска с тягой Панара, и с механизмом Уатта или Скотта-Рассела. По сравнению с рессорными, у этих систем гораздо лучше управляемость и поведение в поворотах. Главным упругим элементом тут является пружина, а помогает ей амортизатор.

Что же касается подвески Де Дион, то тут есть один нюанс. Дело в том, что данную систему нельзя назвать полностью зависимой из-за хитрого расположения элементов, которое обусловлено тем, что разрабатывалась она для задней оси заднеприводных авто. В ней дифференциал и балка, соединяющая колёса, разделены.

Рекомендуем: Как правильно проверять уровень масла (жидкости) в АКПП?

Дифференциал жёстко соединён с корпусом автомобиля, а вращение от него на колёса передаётся через качающиеся ведущие валы. По мнению экспертов, подвеска Де Дион по многим параметрам превосходит лучшие образцы независимых конструкций, и единственным существенным её недостатком является цена, из-за чего встретить её можно не часто, да и то преимущественно на спорткарах.

Пружины в подвеске

Мы не станем рассматривать такое устройство рессорных упругих элементов, так как они сегодня используются очень редко и только на большегрузных автомобилях в задней подвеске или железнодорожных грузовых вагонах. Вместо этого мы рассмотрим пружинные элементы – их можно встретить практически на любой легковой машине.

Пружинные упругие элементы устанавливаются как в передней, так и в задней частях подвески. Они бывают двух видов:

• цилиндрические;
• бочкообразные.

Они различаются тем, что по-разному реагируют на разные неровности дороги. С цилиндрической все понятно и просто. Здесь используется пруток постоянного сечения, ширина и шаг витков пружины тоже одинаковы на всем протяжении пружины. Это обеспечивает полностью одинаковую упругость как в начале сжатия, так и в конце.

У бочкообразных пружин все сложнее: напряжение пружины динамически изменяется по мере ее сжатия. Это происходит потому, что она изготавливается из прутка переменного сечения. Витки в ней также имеют разный шаг и диаметр на всем протяжении. То есть, если в начале сжатия пружина поддается легко, то под конец для этого нужно приложить большее усилие. Это значит, что гасить энергию ударов от колес при преодолении больших неровностей им удается лучше, вместе с тем оставаясь комфортной для пассажиров.

Торсионы

А вы знаете, что почти в любом автомобиле с пружинной подвеской все равно есть торсионы? Ведь стабилизатор поперечной устойчивости, который сейчас ставят почти повсеместно, это и есть торсион. Вообще любой относительно прямой и длинный рычаг, работающий на кручение, представляет собой торсион. Как основные упругие элементы подвески торсионы стали применятся наряду с пружинами в самом начале автомобильной эры. Торсионы ставили вдоль и поперек автомобиля, использовали в самых разных типах подвесок. На отечественных автомобилях торсион использовался в передней подвеске Запорожцев нескольких поколений. Тогда торсионная подвеска пришлась кстати вследствие своей компактности. Сейчас торсионы чаще используют в передней подвеске рамных внедорожников.

Упругим элементом подвески является торсион — стальной стержень, работающий на кручение. Один из концов торсиона закреплен на раме или несущем кузове автомобиля с возможностью регулировки углового положения. На другом конце торсиона установлен нижний рычаг передней подвески. Усилие на рычаге создает момент, закручивающий торсион. Ни продольная, ни боковая силы на торсион не действуют, он работает на чистое кручение. Подтяжкой торсионов можно регулировать высоту передней части автомобиля, но при этом полный ход подвески остается прежним, мы только меняем соотношение ходов сжатия и отбоя.

Плюсы торсионной подвески

Минусы торсионной подвески

• Очень компактны и легки
• Возможно регулирование преднатяга торсиона, что позволяет перенастраивать подвеску под конкретные требования
• При поломке, что бывает крайне редко, легко заменить своими силами. Также упрощается ремонт передней подвески, которую всегда можно разгрузить просто ослабив торсионы.

• Очень высокие требования к качеству изготовления, поскольку торсион представляет собой не просто пруток, а требует прочной заделки концов, обычно с помощью шлицевых соединений.
• Относительно дороги в производстве

Независимая пружинная…

Мы привыкли читать, слышать и произносить: передняя подвеска McPherson на винтовых пружинах. Задний мост на продольных рессорах. Торсионы, поперечные стабилизаторы, однотрубные амортизаторы… Вы уверены, что независимая подвеска лучше неразрезного моста? А пружины – предпочтительнее листовых рессор?

Все началось века тому назад; уже конные экипажи оснащались упругой подвеской – для плавности хода, чтобы не вытрясать душу из седоков. Так что первые автомобили унаследовали конструкцию подвески от карет, – естественно, в виде продольных (или поперечных) многолистовых рессор. С тех пор автомобильные подвески проделали большой путь – до независимых многорычажных с активными гидравлическими и гидропневматическими упругими элементами. Но в сути своей они остались теми же: во-первых, направляющий аппарат, во-вторых, упругие элементы и, в-третьих, гасители колебаний (или иначе – амортизаторы).

Рис.1 Проще некуда: все в одном пакете

Направляющий аппарат не всегда и отличишь от упругих элементов, а те и другие – от гасителей колебаний. Скажем, в классической подвеске с неразрезной осью на продольных многолистовых рессорах: все 3 компонента здесь слиты воедино. Рессоры и движения моста при прогибах направляют, и нагрузку воспринимают. А трение между листами работает как гаситель колебаний – простейший фрикционный амортизатор. Остроумная конструкция, но очень уж несовершенная.

Так или иначе, автомобильные подвески различаются по схеме направляющего аппарата (то есть, по кинематике), по типу упругих элементов (от рессор до гидропневматики) – и по способу гашения колебаний. Начнем разговор с главного – с кинематики подвески, с ее геометрии. Она определяет если и не все, то многое.

Направляющий аппарат

Обратите внимание: современные гоночные автомобили оснащаются подвеской одного и того же кинематического типа – и спереди, и сзади на двойных поперечных рычагах. Конструктивное исполнение разнообразно, но всегда двойные поперечные рычаги неравной длины: верхние короче, нижние – длиннее. Другой направляющий аппарат в гонках неизбежно уступает 2–рычажному.

Рис.2. Крен при неразрезной балке: колея неизменна

В гонках; а для легкового авто (или для «внедорожника») наилучшая схема совсем не обязательно такая же. Но и здесь за всеми конструктивными вариантами и многочисленными рычагами отчетливо проступает все та же трапециевидная схема. В чем ее преимущества?

Прежде чем ответить на первый риторический вопрос, зададимся другим. А каким требованиям должен отвечать направляющий аппарат подвески? Забавно, но ясность в самой постановке вопроса пришла сравнительно недавно – лишь к концу 50-х.

Неважно, неразрезный мост (ведущий или нет), либо независимая подвеска; главное, чтобы колея при ходах колес менялась как можно меньше – условие №1. Если при прогибах колея сильно изменяется, колеса проскальзывают поперек направления качения. Их сцепление с опорной поверхностью нарушается, держание дороги ухудшается – до раннего заноса (или сноса). Не вредят несколько миллиметров смещения вправо-влево; они легко компенсируются поперечной эластичностью шин. Понятно, что безукоризненное держание дороги нужно прежде всего гоночным машинам. Но и для наших с вами четырехколесных друзей – совсем не последнее дело.

Итак, постоянство колеи при ходах колес – до ограничителей. Такому требованию при кренах автомобиля, очевидно, отвечает… неразрезный мост (ось, балка). Если балка, связывающая два колеса, жесткая, то колея неизменна – просто потому, что колеса остаются на месте. Вот так; древнейшая и простейшая конструкция оказывается кинематически самой совершенной. Спрашивается, а зачем же тогда городить огород с замысловатыми схемами независимых подвесок?

Не все сразу; требований-то к подвескам много, они подчас противоречат друг другу. И удовлетворить им всем неразрезная балка не в состоянии. Скажем, дорога неровная, и прогиб справа и слева неодинаковый (рис.3). Тогда, как видите, и колея меняется, и мост смещается в сторону; ничего хорошего. Вот почему, между прочим, для «внедорожников» независимая подвеска даже важнее, чем для легковушек, предназначенных для усовершенствованных дорог.

Рис.3. На неровной дороге неразрезный мост ведет себя неважно. При одностороннем прогибе пружин изменяется колея – и сама балка смещается вбок

Но на ровной дороге… Неслучайно шведские SAAB и Volvo держались неразрезного моста сзади – до последнего. Именно сзади; если перефразировать старый лозунг «Передняя подвеска – ничто, задняя – все», то спереди сойдет, скажем, и McPherson. А вот задние колеса – будьте любезны. Скандинавы строили машины с расчетом – кроме прочего – на зимнюю эксплуатацию по дорогам с высококачественным покрытием. Но скользким, когда шины особенно чутки к изменениям колеи. Неудачная подвеска, – прежде всего задняя, и машину крутит на ровном месте. Так что для зимней (скользкой) дороги годится, ох, не всякая независимая подвеска. Скажем, простенькие разрезные полуоси – никуда. Да и распространенная McPherson… А вот на двойных поперечных рычагах – вполне; не случайно и SAAB, и Volvo, отказавшись в конце концов от неразрезных мостов, восприняли именно 2-рычажную схему.

Рис.4. Подвеска на двойных поперечных рычагах: колея почти не меняется

Условие №2: при ходах подвески колеса не имеют права подруливать – ни влево, ни вправо (точнее, могут подруливать только так, как предписано). Понятно; если колеса передней, а еще хуже – задней оси самопроизвольно подруливают при прогибах подвески и кренах, то хорошего от такого шасси ждать нечего. И вот здесь неразрезные оси того… подруливают. Возьмите «Волгу» ГАЗ… с ведущим мостом на продольных рессорах [Листовые рессоры («Волга») – простой и дешевый, но несовершенный направляющий аппарат. Они ведь, по определению, эластичны, сильно деформируются на ходах колес, а значит, и геометрия подвески «гуляет», поведение машины на дороге неоднозначно. Поэтому пусть неразрезная ось, но с рычажным направляющим аппаратом – с четко заданной кинематикой. Как у вазовской «классики» или у «Москвича» 2141]. Если нагрузка сзади мала и рессоры не прогнулись, то при крене в виражах балка моста разворачивается против передних колес, в противофазе. Слегка, но разворачивается, а значит, возникает избыточная поворачиваемость, склонность к заносу. Увы.

Такой бедой страдают не только неразрезные мосты, но и некоторые схемы независимых подвесок. Скажем, конструкция для задних колес на продольных рычагах (в том числе на так называемых связанных или сопряженных); прикиньте. Вираж, крен, упругие опоры подвески слегка деформируются (они всегда деформируются!) под действием мощных боковых сил так, что задние колеса опять же доворачиваются – в противофазе с передними (рис.5). См. выше… И на косых (диагональных) рычагах тоже; приходится специальные меры принимать – для компенсации.

Рис.5. Независимая задняя подвеска на продольных рычагах подруливает в повороте

Вернемся к неразрезному мосту; если его грамотно подвесить, то проблема подруливания снимается. Взгляните: 2 продольных рычага слегка опущены вперед и вниз (рис.6). Поиграйте в стереометрию и убедитесь, что колеса если и подруливают, то в нужную сторону – в пользу недостаточной поворачиваемости. Годится.

Рис.6. Правильная кинематика неразрезного моста. Балка подвешена на 4-х продольных рычагах; при крене пружины с внешней стороны поворота сжимаются (на рис. слева), а с внутренней (справа) — растягиваются. Мост слегка доворачивается в сторону поворота — в пользу недостаточной поворачиваемости и стабильности автомобиля.

К названному примыкает условие №3: подвеска не должна остро реагировать на изменение «газа». Иначе, представьте, заруливаете вы в поворот и видите, что скорость высоковата. Естественно, прибираете «газ»; торможение двигателем, деформация упругих опор и шарниров, кинематика (задней!) подвески релейно меняется. Плюс действие боковых сил в вираже; не очень удачно сконструированная подвеска доворачивает задние колеса наружу от поворота, и ваш аппарат мгновенно переходит от легкой недостаточной – к выраженной избыточной поворачиваемости. В ответ на сброс «газа» автомобиль, как говорят, «ввинчивается» в поворот – в самый неподходящий момент. Неожиданный сюрприз оборачивается (хорошо, если) приземлением на обочине.

Вот и опять: неблагоприятная реакция на изменение «газа» характерна для независимых подвесок. Особенно на поперечных рычагах – двойных или McPherson; они отгибаются на эластичных шарнирах вперед или назад, а колеса слегка доворачиваются туда, куда не надо. Градус-другой – и дело сделано. И на косых (диагональных) тоже; не случайно такая схема не применяется больше ни на одном новом легковом автомобиле.

Рис.7. Треугольник задней подвески «формульного» автомобиля

У гоночных машин конструкцию (задней) 2-рычажной подвески делают чрезвычайно жесткой: взгляните на треугольник рычагов с широчайшим основанием (рис.7). И шарниры совершенно неподатливые. Но для легковушек такой подход не годится: качение колес очень уж грубое. Зачем грести против течения? Поступают иначе: пусть конструкция деформируется, но в нужную сторону – по программе (рис. 8). Так схема с двойными поперечными рычагами развилась во многорычажную, где хитроумные вспомогательные тяги компенсируют нежелательный доворот задних колес при торможении двигателем.

Рис.8. Программируемое подруливание задней многорычажной подвески. При торможении двигателем (сброс «газа») рычаги деформируются так, что колеса чуть-чуть доворачиваются в нужную сторону и «ввинчивания» в поворот не происходит

Грамотно сконструированный неразрезный мост (рис.9) таким поведением не грешит. Впрочем, у всех свои недостатки.

Рис.9. Образцовая конструкция неразрезного заднего моста de Dion автомобилей ALFA Romeo Alfetta/Giulietta: схема с «дышлом». Здесь 1 и 2 — «дышло», 3 — шаровая опора «дышла», 4 — неразрезная балка, 5 и 6 — рычаги параллелограмма Уатта. Как видите, хороший неразрезный мост — очень непростая конструкция. Обратите внимание: (дисковые) тормоза вынесены из колес на главную передачу, объединенную с коробкой передач и сцеплением

Условие №4: при кренах (в виражах) колеса не должны подламываться под кузов. Как известно, шина лучше всего держит боковые усилия, когда она катится вертикально или (еще выгоднее) легонько – на 2-3° – наклоняется внутрь поворота [У «формульных» болидов невооруженным глазом виден легкий отрицательный развал передних колес. Казалось бы, мелочь – 2-3°…]. Как у мотоциклов, которые идут в поворотах с креном внутрь. Итак, если удается задавать внешнему переднему колесу (именно оно играет ключевую роль в вираже) отрицательный развал, вы можете проходить повороты быстрее. Вопрос победы или поражения в гонках.

Здесь невыигрышно смотрятся независимые подвески на продольных рычагах. Колеса перемещаются строго в плоскости кузова, а значит, когда машина кренится в вираже, шины наклоняются – в той же степени – наружу. Ничего страшного (не так плохо, как подруливание задних колес), но особого держания дороги от такой конструкции не ждите. Занятно, еще в середине 50-х этого не понимали – и строили гоночные машины с подвеской всех колес на продольных рычагах (Gordini в 1955). Неудивительно, что результатов на трассах они не показывали.

Подвеска со связанными (сопряженными) продольными рычагами – она применяется для задних колес – ведет себя лучше. Из-за легкой (и эластичной) балки, связывающей два продольные рычага, колеса наклоняются не так сильно. Поэтому-то (и благодаря простоте) она и получила такое широкое распространение на переднеприводных легковушках [Занятно, что из всего многообразия для задних колес в последнее время применяют только две схемы подвески. На продольных рычагах (чаще всего сопряженных) – и на двойных (или многочисленных) поперечных. Неразрезный мост стал редкостью.]. Но у такой конструкции свои недостатки (см. условие №2).

Наименьшее из зол – опять же трапециевидная схема. У грамотно сконструированной подвески с двойными поперечными рычагами колеса хоть и наклоняются наружу от поворота, но все же меньше, чем кузов (рис.10). У гоночных же машин крены почти нулевые, так что все в порядке.

Рис.10. Крен автомобиля и наклон колес при трапециевидной схеме независимой подвески

А неразрезный мост? Великолепно: как бы ни кренился кузов, шины стоят вертикально. А для неведущей оси нетрудно задать еще и легкий постоянно отрицательный развал колес; в виражах резина прямо-таки упирается в дорогу. Ни одна другая схема подвески такого замечательного эффекта не дает.

Условие №5: неподрессоренные части (то есть, колеса и те детали, которые перемещаются вместе с колесами) не должны быть тяжелыми. Особенно массивны неразрезные ведущие мосты; кроме прочего, там еще и увесистая главная передача с дифференциалом. Если неподрессоренные массы велики, то при быстром наезде на неровность и подскоке они запасают немалую кинетическую энергию. Поэтому по инерции колесо продолжает движение вверх уже после того, как машина минует кочку. А если неровности следуют одна за другой (как на усовершенствованных российских дорогах)?

Скажем, волнистая поверхность. Кто водил, знает: «Волга» (с тяжелым ведущим задним мостом) на скорости «всплывает», корму «ведет». Колеса с большими неподрессоренными массами попросту не успевают приземлиться на серии последовательных неровностей, машина буквально летит над дорогой [У неразрезных ведущих мостов с главной передачей есть еще одно прелестное свойство. Тяговый крутящий момент разгружает одно из задних колес (зависит от направления вращения карданного вала) – и дополнительно нагружает другое. Для «Волги» эффект невелик, а вот у классического американского «крейсера» с максимальным крутящим моментом сотен в 5 Нм – неслаб. Скажем, выруливаете вы из быстрого виража и придаете «газу». Машина идет в повороте, естественно, с креном, то есть внутренние колеса разгружены, а внешние – нагружены. И тут заднее внешнее колесо еще догружается – через балку моста – мощным крутящим моментом от силового агрегата. Внутреннее – напротив – разгружается, оно пробуксовывает, и автомобиль ни с того, ни с сего срывается в занос. Так что неразрезная ведущая ось (при грамотной геометрии направляющего аппарата) – очень даже неплохая вещь. Но только в варианте de Dion, с небольшими неподрессоренными массами и без влияния крутящего момента на сцепление колес с дорогой.]. Не для слабонервных – и не для новичков.

Неприятный эффект удается ослабить установкой особо мощных (лучше однотрубных газонаполненных – вроде Bilstein) амортизаторов. Страдает плавность хода, так что неподрессоренные массы лучше все же поменьше. У независимых подвесок они обычно невелики, так как главная передача и дифференциал здесь крепятся на подрессоренном шасси. По этой причине и тормоза нередко выносят на ведущих полуосях из колес к главной передаче. Но даже и неразрезный ведущий мост делается легким: знаменитая схема de Dion, когда жесткая балка связывает ведущие колеса, но главный редуктор (тормоза) и диффер подрессорены. Ну, а у неведущего неразрезного моста (передний привод) неподрессоренные массы совсем невелики [Скажем, «Москвич» 2141 c неразрезной неведущей (и поэтому легкой) задней осью ведет себя на волнистой дороге вполне нормально. И геометрия подвески (на двух продольных рычагах с поперечной тягой Панара) удовлетворительная.] – порой меньше, чем у независимой подвески.

Что такое подвеска?

Подвеска — это совокупность устройств, обеспечивающих упругую связь между подрес­соренной и неподрессоренными массами Подвеска уменьшает динамические нагрузки, действующие на подрессоренную массу. Она состоит из трех устройств:

• упругого
• направляющего
• демпфи­рующего

Упругим устройством 5 на подрессоренную массу передаются вертикальные силы, действующие со стороны дороги, уменьшаются дина­мические нагрузки и улучшается плавность хода.

Направляющее устройство 7 – механизм, воспринимающий действующие на колесо продольные и боковые силы и их моменты. Кинематика направляющего устройства определяет характер перемещения колеса относительно несущей системы.

Демпфирующее устройство (амортизатор) 6 предназначено для гашения колебаний кузова и колес путем преобразования энергии колебаний в тепловую и рассеивания ее в окружающую среду.

Конструкция подвески должна обеспечивать требуемую плавность хода иметь кинематические характеристики, отвечающие требованиям устойчивости и управляемости автомобиля.