Преимущества и недостатки

Задняя зависимая подвеска имеет ряд преимуществ, которые отличаются:

1. великолепной устойчивостью, отличной прочностью,
2. простейшей конструкцией,
3. неизменностью пути движения, что очень удобно при езде на грунтовой дороге,
4. большим ходом, что помогает легко обходить препятствия на дороге.

Спереди у авто всегда устанавливается независимая подвеска. Что же касается задней, то она может быть трех видов: зависимой, независимой и полузависимой. Рассмотрим отличия между зависимой и полузависимой, выделив преимущества и недостатки.

У такой подвески два колеса тесно связаны, поэтому, когда поворачивается одно, поворачивается и другое. Для того, чтобы облегчить управление устанавливают поперечную реактивную штангу.

Преимущества:

• Легко смотреть за устройством, и просто отремонтировать.
• Повышенная выносливость.
• Всегда виден просвет дороги.

Недостатки:

• Высокая масса балки, что ведет к вибрированию машины на большой скорости, труднее управлять автомобилем.
• Крепость связи между колесами высока.

Теперь обратим внимание на полузависимую подвеску. Она все чаще устанавливается на легковушках

Она является торсионно-рычажной. Ее можно встретить на хэтчбеках и седанах.

Преимущества:

• Легко обслуживать и ремонтировать.
• Дешевая при изготовлении.
• Повышенная выносливость.
• Небольшая масса.

Недостатки:

• Крепость между колесами высокая, что обеспечивает их высокую связь друг с другом.
• Если автомобиль заднеприводной, то ее использовать нельзя.

ЧТО ВХОДИТ В ПОДВЕСКУ АВТОМОБИЛЯ

К современным машинам предъявляется множество требований. Они должны быть хорошо управляемыми и при этом устойчивыми, бесшумными, комфортными и безопасными. Чтобы претворить в жизнь все эти пожелания, инженерам требуется тщательно продумать устройство подвески.

На сегодняшний день не существует какого-либо универсального эталона. В арсенале каждого автопроизводителя свои хитрости и современные разработки. Однако, для всех типов подвесок характерно наличие таких объектов:

• Упругий элемент.
• Направляющая часть.
• Стабилизатор устойчивости.
• Амортизирующие устройства.
• Колесная опора.
• Крепежи.

УПРУГИЙ ЭЛЕМЕНТ

Автомобильная подвеска содержит упругие элементы, изготовленные из металла и неметаллические части. Они необходимы для перераспределения ударной нагрузки, получаемой колесами при встрече с неровностями дороги. К металлическим упругим деталям относятся рессоры, торсионы и пружины. Неметаллические элементы — это резиновые отбойники и буферы, пневматические и гидропневматические камеры.

МЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

Исторически самыми первыми появились рессоры. С точки зрения конструкции — это металлические полосы разной длины, соединенные между собой. Помимо эффективного перераспределения нагрузки, рессоры хорошо амортизируют. Чаще всего они используются в ходовой части грузовиков.

Торсионы представляют собой наборы пластин или стержней, работающих на скручивание. Обычно торсионной бывает задняя подвеска автомобиля. Устройства этого типа используют, кроме того, японские и американские производители машин увеличенной проходимости.

Металлические пружины входят в состав ходовой части любого современного авто. Эти элементы могут иметь постоянную или переменную жесткость. Их упругость зависит от геометрии прутка, из которого они изготовлены. Если диаметр прутка меняется на всем протяжении, то пружина имеет переменную жесткость. В противном случае упругость является постоянной.

НЕМЕТАЛЛИЧЕСКИЕ ОБЪЕКТЫ

Упругие неметаллические детали используются совместно с металлическими. Резиновые элементы – отбойники и буферы – не только участвуют в перераспределении динамических нагрузок, но и амортизируют.

Пневматические и гидропневматические камеры используются в конструкциях активных подвесок. Их действие определяется свойствами только сжатого воздуха (пневмокамеры) или газа и жидкости (гидропневматические камеры). Эти упругие элементы дают возможность менять клиренс транспортного средства и жесткость системы амортизации автоматически.

Кроме того, они обеспечивают высокую плавность хода. Первыми были разработаны гидропневматические камеры. Они появились на машинах марки Citroen в 1950-х годах. Сегодня пневматическими и гидропневматическими подвесками опционно оснащают авто бизнес-класса: Mercedes-Benz, Audi, BMW, Volkswagen, Bentley, Lexus, Subaru и др.

НАПРАВЛЯЮЩАЯ ЧАСТЬ

Направляющие элементы подвески – это стойки, рычаги и шарнирные соединения. Их основные функции:

• Удерживать колеса в правильном положении.
• Поддерживать траекторию движения колес.
• Обеспечивать соединение системы амортизации и кузова.
• Передавать энергию движения от колес на кузов.

СТАБИЛИЗАТОР ПОПЕРЕЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

Подвеска автомобиля не обеспечивала бы транспортному средству необходимой устойчивости без стабилизирующего устройства. Оно борется с центробежной силой, стремящейся опрокинуть машину при повороте, и уменьшает крены кузова.

В техническом отношении стабилизатор поперечной устойчивости – это торсион, связывающий систему амортизации и кузов. Чем выше его жесткость, тем лучше авто держит дорогу. С другой стороны, излишняя упругость стабилизатора уменьшает ход подвески и снижает плавность движения транспортного средства.

Стабилизаторами поперечной устойчивости оснащают, как правило, обе оси машины. Но если задняя подвеска автомобиля торсионная, устройство устанавливают только спереди. Полностью отказаться от него смогли инженеры Mercedes-Benz. Они разработали особый тип адаптивной подвески с электронным контролем положения кузова.

Подвеска на косых рычагах

В принципе устройство этого типа подвески схоже с подвеской на продольных рычагах, но оси качания рычагов у этой подвески расположены под косым углом. Из-за такого расположения рычагов изменение колесной базы удалось свести практически к нулю, при наклонах кузова угол наклона колес почти не меняется. Главный недостаток это то, что при езде по неровностям ширина колеи меняется и углы развала/схождения тоже, а поэтому ухудшается управляемость машины. Упругими элементами в этом типе подвески выступали торсионы, пружины и пневмобаллоны. Этот вид подвески разделяется на одношарнирный и двухшарнирный. Она ставилась на ЗАЗ-968, Ford Sierra, Opel Senator и др.

Независимая подвеска с качающимися полуосями

В устройство этой подвески входят 2 полуоси с шарнирными элементами с внутренней стороны, а с внешней стороны полуоси жестко прикреплены к ступице. Упругими элементами в этом типе независимой подвески выступают либо рессоры, либо пружины. Отличительной чертой данной конструкции является то, что положение колеса относительно оси не меняется, остается перпендикулярными даже при проезде каких-то неровностей. Также в данной конструкции могли применяться продольные или поперечные рычаги. Такой тип подвески чаще ставился на российские заднеприводные машины ВАЗ. Сейчас эту подвеску уже не устанавливают, т. к. ее главный недостаток в том, что при езде по плохой дороге, развал колес и ширина колеи могут изменяться в широких пределах, что сильно снижает управляемость. К достоинствам можно отнести ее несложное устройство и вполне недорогой ремонт.

Основные типы подвесок автомобиля

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

Зависимая подвеска

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

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

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

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

Независимая подвеска

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

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

К последним относятся подвески МакФерсона, к первым:

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

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

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

Комбинированная подвеска

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

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

Зависимая

Самой первой, которая берёт своё начало с гужевых повозок – зависимый вид автомобильной подвески. Эта схема устаревшая, но до сих пор применяется в грузовом и легковом транспорте.

Она прославилась своей надежностью и не прихотливостью в эксплуатации. Есть ряд недостатков, о них поговорим ниже. Главным плюсом этого типа подвески является – надежное соединение двух колес, расположенных на одной оси. Ниже вероятность «потерять» одно из колёс по дороге. Это гарантирует их параллельное расположение относительно друг друга и кузова.

Классический пример – зависимая задняя подвеска ВАЗ 2107. В её конструкции представлен неразрезной мост. Простыми словами – цельная труба, «мёртво» связывающая два колеса.

При таком типе они полностью зависят друг от друга. Изменение горизонтального положения левого колеса, сказывается на расположении в горизонтальной плоскости правого колеса. В связи с этим, возникают определенные сложности.

Недостатки

Увеличение крена кузова при прохождении поворотов, особенно на большой скорости. Дискомфорт на неровной дороге, элементы подвески стараются сгладить его, но подобная схема не позволяет его полностью убрать.

Так как колеса жёстко «сидят» на мосту строго вертикально, при наезде на яму, они наклоняются вместе с мостом, меняя угол относительно поверхности. Наклоняясь, уменьшается пятно контакта с дорогой. Это сказывается на управляемости и безопасности движения.

Данный вид имеет массивную конструкцию. Это требует дополнительного места под кузовом. Сзади машины он не позволяет увеличить объём багажника. Если используется в передней подвеске – уменьшается полезный объём подкапотного пространства. Из-за этого производителям приходится поднимать двигатель и его узлы, что поднимает центр тяжести автомобиля. Это ухудшает устойчивость кузова в поворотах и управляемость транспортом в целом.

Достоинства

1. Надежность и выносливость.
2. Дешевизна в производстве, что снижает общую стоимость машины.
3. Простота обслуживания и ремонта. Любой автовладелец может самостоятельно отремонтировать такой вид подвески в гараже.
4. Так как элементов в этом типе ходовой мало, то стоимость обслуживания и их замена значительно ниже, чем у независимой или пневматической, например.

Подвеска на двойных поперечных рычагах

Этот тип подвески устроен следующим образом: с обеих сторон машины 2 рычага установлены поперечно, одна сторона рычагов подвижно прикреплена к кузову (раме), а 2-ая с амортизационной стойкой. В случае с передней подвеской амортизационная стойка поворотная, с шаровыми шарнирами с 2-я степенями свободы, а в задней подвеске с данной конструкцией стойка является не поворотной, с цилиндрическими шарнирами. В данной подвеске упругими элементами могут быть:

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

На большинстве машинах элементы этого типа подвески крепятся к поперечине, а она жестко прикреплена к кузову. Благодаря этому есть возможность снять всю конструкцию как самостоятельный узел, это удобно при ремонте. Производитель имеет возможность выбрать более подходящий вариант расположения рычагов, жестко задавая при этом требуемые параметры. Таким образом удается получить отличную управляемость. Поэтому в основном данный тип подвески используется на спортивных машинах.

Виды подвесок

Если вы думаете, что количество разновидностей этого узла ограничивается двумя-тремя наименованиями (как это имеет место в отношении двигателя или коробки), то глубокого ошибаетесь.

Только по типу конструкции различают следующие разновидности подвески:

• типа McPherson;
• двухрычажные/многорычажные;
• независимые/зависимые;
• полузависимые;
• адаптивные;
• типа «Де Дион»;
• задние зависимые.

Заметим, что речь идёт не о модификациях, а о зачастую принципиально разных конструкциях, одни из которых обеспечивают мягкость хода, другие более надёжны, третьи обеспечивают улучшенную управляемость автомобиля. В дальнейшем мы попробуем выяснить, какая подвеска для автомобиля лучше в условиях плохих дорог, жесткая или мягкая, а также опишем лучшие способы построения задней подвески.

В самом общем случае можно выделить следующие крупные узлы любой подвески:

направляющие элементы, которые как раз и служат для соединения колёс с кузовом

Именно они первые воспринимают момент движения от колёс (неважно, в каком направлении) и передают его на корпус машины. Если быть конкретным, то к направляющим элементам относятся различные рычаги крепления и подсоединения других деталей подвески;
упругий элемент

Его задача – быть первым барьером на пути колебаний (преимущественно ориентированных вертикально), передаваемых от колёс через направляющие элементы. Большая часть нагрузки воспринимается металлическими упругими элементами – пружинами, торсионами, рессорами (да, они всё ещё в ходу, преимущественно на грузовых авто), продольные и поперечные колебания гасятся в основном резиновыми элементами (отбойниками, буферами). Существуют также упругие элементы гидропневматического (рабочий элемент – жидкость и азот) и пневматического (сжатый воздух) типа;
гасящее устройство – второй, являющийся основным, автомобильный амортизатор. Его задача – по мере возможности полностью погасить колебания, которые переданы от упругого элемента. Принцип работы – гидравлический, но конструкция такого амортизатора может быть разной;
стабилизатор поперечной устойчивости используется для компенсации боковых кренов, возникающих при прохождении поворотов. Принцип действия этого элемента – распределение веса автомобиля на разные колёса в зависимости от конкретной ситуации. Может присутствовать только на передней оси или на обеих;
опора – элемент, устанавливаемый только на задней оси, служащий для восприятия нагрузки от колеса и перераспределения её между рычагами и собственно амортизатором. На передней оси аналогом опоры является «поворотный клак».

Большинство из нас уверено, что спереди оптимальным вариантом является подвеска типа МакФерсон. Мы подвергнем анализу это предположение, а также выясним, какая подвеска лучше для задней оси.

Но для начала стоит рассмотреть принцип действия, преимущества и недостатки основных типов эластичных элементов.

Ходовая часть автомобиля

Назначение

Передняя и задняя подвески— неизменный элемент любого автомобиля, обеспечивающий возможность его эксплуатации и комфорт движения. Наличие такой системы позволяет решить следующие задачи:

• соединить колеса / мосты с кузовом / рамой;
• снизить вибрации, что особенно актуально при движении по ухабам;
• исключить чрезмерный наклон / раскачивание транспорта;
• увеличить срок службы деталей грузовика;
• уменьшить расход горючего, благодаря более простому прохождению трудных участков;
• обеспечить плавность хода и т. д.

Задняя и передняя подвески являются неизменной частью автомобиля, но конструктивно они могут отличаться. 

Гидропневматические подвески

Различные варианты гидропневматической подвески, например от компании Citroen, тоже остаются примером крайне оригинальной конструкции, но как экзотика в наше время уже не воспринимаются. Зато подвеска Magic Body Control от Mercedes в своем роде уникальна. Это гидравлическая активная подвеска с функцией сканирования поверхности дороги. Теоретически она может компенсировать любые неровности дорожного покрытия, не говоря уже о простой работе в «активном режиме», когда подвеска не допускает кренов и клевков в процессе движения, а также сохраняет оптимальный дорожный просвет на любой скорости.

Система использует в своей работе датчики оптического диапазона и мощный компьютер. Последний заранее просчитывает настройки всех элементов подвески, подстраивая ее под профиль полотна. В теории Mercedes, оснащенный подобной системой, мог пройти «лежачего полицейского», не сбавляя скорости и почти его не почувствовав. На деле же эффективность системы в целом оказалась не слишком высокой: электроника не всегда распознавала колдобины на дороге, а при высокой скорости не успевала подстроить под них подвеску.

Стоит упомянуть и активную электромагнитную подвеску разработки Bose, которая так и не стала серийной. Зато в 2004 году ее испытывали на машинах Lexus, и результаты были очень многообещающими. Как и система от Mercedes-Benz, эта подвеска с помощью компьютера просчитывала рельеф в колее автомобиля, подстраивая необходимую жесткость подвески и положение колеса. Но, в отличие от чисто гидравлических систем, она могла также при необходимости приподнимать каждую из четырех сторон автомобиля.

Виды независимых подвесок

МакФерсон

Данная подвеска является самой распространенной. Она устанавливается на передней оси в практически во всех современных машинах. В ней нижний рычаг соединяется со ступицей с помощью шаровой опоры. Также в зависимости от конфигурации может применяться продольная реактивная тяга. Амортизационная стойка с пружиной крепится к ступичному узлу, а верхняя опора закрепляется непосредственно на кузове. В роли стабилизатора выступает поперечная тяга. Она также крепится на кузове. Ее основная задача – противодействие крену машины. Поворот колеса в этом случае будет осуществляться за счет подшипника чашки стойки-амортизатора и нижнего шарнира.

Задняя система выполнена по аналогичному сценарию. Однако в этой части не допускается возможность поворота колес. Вместо нижнего рычага здесь размещены поперечные и продольные тяги, которые фиксируют ступицу. Недостатком такой системы можно назвать среднюю управляемость. При этом достоинств у нее больше. Подвеска МакФерсон достаточно проста в конструктивном отношении, отличается компактными размерами, надежностью и бюджетной стоимостью обслуживания.

Передняя двухрычажка

Конструктивно двухрычажка гораздо сложнее и отличается более высокой эффективностью. Здесь в роли верхней точки крепления выступает второй поперечный рычаг. У задней подвески строение аналогичное. Все автомобили, оснащенные подобной системой, демонстрируют высокий показатель управляемости.

Пневматическая

В этой системе главенствующую роль играют пневмобаллоны, которые заменяют стандартные пружины. Внутри них находится сжатый воздух. Пневмоподвеска выделяется тем, что благодаря ей у автомобилиста появляется возможность с помощью бортового компьютера регулировать высоту кузова. Также система улучшает плавность хода транспортного средства. Встретить такую конструкцию можно исключительно на авто, относящихся к премиальному сегменту.

Гидравлическая

В этой конструкции стойки соединены в единый замкнутый круг с гидравлической жидкостью. В такой системе также есть возможность регулировать высоту клиренса, но при этом дополнительно можно еще и управлять жесткостью. Делается это с помощью электроники через экран бортового компьютера или специальными физическими переключателями.

Электромагнитная

У такой подвески вместо амортизаторов установлены электромагниты. Чаще всего встретить данную конструкцию можно на машинах премиального класса. Так как электромагниты потребляют большое количество энергии, то подобная система, как правило, совмещается с гидравлической. Таким образом экономится заряд аккумуляторных батарей.

Спортивная или винтовая

Колойверы или винтовая подвеска состоит из амортизационных стоек, жесткость которых можно настроить непосредственно на машине. Нижний упор пружины имеет резьбовое соединение. Это позволяет регулировать ее высоту и величину клиренса. В гоночных автомобилях с открытыми колесами устанавливают специальные подвески типа push-rod и pull-rod. Они базируются на двухрычажке. Основная особенность таких систем заключается в том, что демпфирующие элементы установлены внутри кузова.

Подвеска типа МакФерсон

Этот тип подвески самый популярный тип передней подвески у всех современных авто класса A-C. В ее конструкцию входят такие элементы как: амортизационная стойка, пружина, подрамник, поперечный рычаг, поворотный кулак и стабилизатор поперечной устойчивости. Подвеска является весьма популярной из-за того, что она простая в устройстве, надежная, дешевая, имеет малый вес и компактность. Из минусов можно выделить: плохая кинематика (из-за изменяющегося развала колес при больших ходах подвески); малая долговечность в сравнении с другими типами подвески и плохая компенсация “клевка” передней части машины при торможении.

Независимая подвеска, разновидности

Более востребованная сегодня независимая подвеска колес. Она состоит из группы узлов, обеспечивающих независимость каждого колеса. Иными словами, здесь не предусмотрено единой жесткой связи. К примеру, при изменении одним колесом позиции второе может оставаться в прежнем положении.

При этом развал / сход меняются в моменты сжатия / отбоя. Наиболее популярным представителем серии является подвеска MacPherson, на которой мы подробно остановимся в отдельной главе. 

Если говорить в целом, задняя / передняя независимая подвеска может быть следующий видов:

• С качающимися полуосями. Выделяется наличием пары полуосей, каждая из которых имеет шарнирное соединение и обеспечивает 90-градусный угол колеса относительно полуоси. При резких боковых маневрах грузовик может подбрасывать, что ухудшает устойчивость.
• Дюбоне. Независимая задняя подвеска, которая пользовалась спросом еще на автомобилях 20-го века. С обеих сторон предусмотрен рычаг, оборудованный реактивной тягой, воздействующий на пружину и передающий усилия при нажатии на тормоза. Такой вариант конструкции не применяется из-за постоянного вытекания рабочей смазки из корпуса.
• Продольные рычаги. Для каждого колеса предусмотрен рычаг независимой подвески, зафиксированный на рамной части. При использовании такой конструкции производитель может менять колесную базу, но колея остается неизменной. К минусам системы относится плохое качество сцепления с дорожным покрытием. Кроме того, рычаги принимают на себя 100% нагрузки, что приводит к дефициту жесткости. Но есть и плюсы — возможность выравнивания пола в авто и, соответственно, увеличения внутреннего пространства.
• МакФерсон. Конструктивно состоит из нижнего рычага, пружины и стойки. Пользуется большим спросом, благодаря компактности, небольшой цене и простоте исполнения. Подробнее на ней остановимся ниже.
• На косых рычагах. Оптимизированный вариант продольной версииподески, применяемой для ведущего моста. В такой системе минимальная возможность изменения ширины между колесами. При вхождении в поворот задняя часть авто подсаживается, что приводит к развалу колес на передней оси.
• Двойные поперечные рычаги. С обеих сторон имеется по паре рычагов. Изнутри они фиксируются с помощью эластичного крепежа, а на внешней части объединяются с колесной стойкой. Плюсы системы в возможности регулирования почти всех параметров, а именно колейности, высоты крена, развала и т. д.
• Многорычажка. Один из типов подвески на сдвоенных поперечных рычагах. Используется на заднеприводных авто. Продолжительное время применялась только на переднеприводном транспорте, а после оптимизации стала использоваться на передней оси.