Содержание
Дорога для руху транспортних засобів рідко буває ідеальною. Навіть на трасі з твердим покриттям завжди присутні тріщини, вибоїни та нерівності. Без системи амортизації комфортний рух був би неможливим, а кузов автомобілів довго не витримав ударних навантажень, що передаються з коліс. Підвіска автомобіля створена для гасіння такого навантаження, і, залежно від призначення та вартості, має різну конструкцію.
Призначення та влаштування підвіски автомобіля
Під час руху транспортного засобу всі коливання, що виникли від нерівностей дороги, передаються на кузов. Завдання підвіски – пом'якшувати чи гасити подібні коливання. Додатковою функцією є забезпечення з'єднання кузова та коліс, при цьому колеса мають можливість змінювати розташування незалежно від кузова, регулюючи напрямок руху. Разом з колесами, підвіска входить до обов'язкових елементів ходової частини машини.
Підвіска – це технічно складний пристрій, що складається з наступних частин:
- Пружних елементів - металевих і неметалевих деталей, що приймають він все навантаження від руху по нерівностях, і, в силу своїх властивостей, що розподіляють її на конструкцію кузова.
- Гасящих пристроїв (амортизаторів) - агрегатів з пневматичним, гідравлічним або комбінованим будовою, що нівелює коливання кузова, отриманих від пружних частин.
- Напрямних деталей – різних важелів, що з'єднують підвіску з кузовом, і контролюють зміщення коліс щодо один одного та кузова.
- Стабілізаторів поперечної стійкості – пружних штанг з металу, що зв'язують підвіску та кузов, та усувають можливий крен машини під час руху.
- Колісних опор - деталей передньої осі у вигляді поворотних кулаків, що приймають навантаження від коліс, і розподіляють їх підвіскою.
- Засобів кріплення деталей, агрегатів та вузлів, завдання яких – з'єднувати підвіску та кузов між собою. Це жорсткі з'єднання на болтах, кульові опори чи шарніри, композитні сайлентблокі.
Демпфуючі елементи
Частини підвіски, що гасять коливання під час руху автомобіля називають демпфуючими елементами. До них відносяться такі пристрої:
- Двотрубні амортизатори, що складаються з внутрішньої та зовнішньої труб, і виконують функцію резервуара та поршня, які повідомляються отворами та різноспрямованими клапанами, які через інерційність робочого середовища гальмують поворотно-поступальні рухи та гасять коливання.
Залежно від внутрішнього робочого середовища, амортизатори поділяються на:
- Гідравлічні;
- Газонаповнені;
- Газо-гідравлічні.
Пружні елементи
Завдання даних елементів підвіски - гасити удари, що надходять з коліс автомобіля на кузов, і є наступними деталями:
- Пружина. Найпростіший елемент, що є майже у всіх видах підвіски. Для ефективності роботи може мати різну форму.
- Ресору. Найдавніший елемент підвіски, являє собою набір сталевих листів, з'єднаних разом, і коливання, що гасять, за рахунок взаємного тертя.
- Пневматичний елемент. Виконує роль альтернативи пружині і є подушкою з гуми, куди закачується повітря.
- Торсіон. Пружний компактний елемент у вигляді стрижня, один кінець якого з'єднаний з важелем підвіски, а інший затиснутий на кузові кронштейном. При переміщенні важеля підвіски стрижень виконує роль пружного елемента та скручується.
- Підрамник. Являє собою проміжну деталь між кузовом та елементами підвіски, утворюючи з ними одну складальну одиницю.
- Стабілізатор поперечної стійкості. Є стрижнем, пов'язаним через стійки або важелі підвісок коліс для стабілізації руху автомобіля.
Принцип роботи підвіски
Автомобільна підвіска працює, перетворюючи силу удару від наїзду колеса на нерівне покриття, рух пружних частин (пружин). Жорсткість таких переміщень контролюється і пом'якшується пристроями, що гасять (амортизаторами). Завдяки цьому сила ударів, що передаються на кузов, знижується, що забезпечує плавність руху.
Жорсткість підвіски у різних автомобілів сильно відрізняється: чим вона жорсткіша - тим легше і більш передбачувано керування, але зменшується комфорт їзди. М'яка створює зручність експлуатації, але за рахунок помітно зниженої керованості (що не рекомендується допускати). З цієї причини виробники транспортних засобів завжди намагаються знайти компроміс між комфортом та безпекою.
Класифікація підвісок
У сучасному автомобілебудуванні найчастіше застосовуються такі види підвісок:
1. МакФерсон. Розроблена в 1960 р. інженером, який дав конструкції своє прізвище. Складається з наступних частин:
- Стабілізатора поперечної стійкості, або «свічки, що гойдається». Кріпиться до кузова шарніром і має властивість хитатися під час вертикального руху колеса.
- Блоку (пружинного елемента та амортизатора телескопічного типу);
- Важіль.
Перевага підвіски в невисокій ціні, простоті та надійності. Недоліком є помітна зміна кута розвалу на колесах.
2. Двоважільна. Складається із двох важелів різної довжини – верхнього короткого та нижнього довгого. Дана схема є однією з найдосконаліших, тому що автомобіль на ній має відмінну поперечну стійкість і низьке зношування шин у вигляді мінімальних поперечних переміщень коліс.
3. Багатоважільна. Має подібну будову з двоважелевою, але набагато досконалішою та складнішою. У ній усі шарніри, важелі та сайлент-блоки кріпляться до спеціального підрамника. Багато кульових опор і прогумованих втулок чудово гасять удари при наїзді на нерівність, і зменшують шумність в салоні. Дана схема підвіски забезпечує найкраще зчеплення шини з поверхнею, плавність ходу та керованість. Переваги багатоважільного підвіски такі:
- Оптимальна поворотність колеса;
- Ізольовані поздовжні та поперечні регулювання;
- Невеликі безпружинні маси;
- Незалежність коліс один від одного;
- Відмінний потенціал при повному приводі.
Але головним недолік підвіски - її велика вартість, хоча останнім часом таким агрегатом оснащують не лише представницькі машини, а й авто гольф-класу.
4. Адаптивна. Несе у собі принципові відмінності від інших типів механізмів, будучи логічним та вдосконаленим продовженням гідропневматичної підвіски, вперше реалізованої фірмами Сітроен та Мерседес. Її переваги такі:
- Мала розгойдування на високій швидкості та мінімальний крен кузова;
- Демпфування, що примусово змінюється;
- Автоматична адаптація до будь-якого дорожнього покриття;
- Відмінна стійкість при прямому русі;
- Адаптація під водія;
- Високий рівень безпеки.
Різні фірми при виготовленні агрегату розробляють свою оригінальну схему, але конструкція складається з наступних компонентів:
- регульованих стабілізаторів поперечної стійкості;
- Блок управління ходової;
- Активні амортизаторні стійки;
- Різними датчиками (дорожнього просвіту, нерівностей тощо).
Головний мінус пристрою полягає у його складності.
5. Типу «Де Діон». Винахід французького інженера має головну мету максимально розвантажити задній міст транспортного засобу відділенням корпусу головної передачі, при цьому він кріпиться безпосередньо до кузова. Крутний момент передається через півосі та ШРУСи, що дозволяє підвісці бути як залежною, так незалежною. Головні недоліки конструкції - "присідання" на задні колеса при різкому старті і "клювання" при гальмуванні.
6. Задня залежна. Пристрій можна спостерігати на класичних моделях ВАЗу, де відмінною рисою в ролі пружних елементів є циліндричні гвинтові пружини. На них "висить" балка заднього моста і кріпиться до кузова чотирма поздовжніми важелями. Поперечна реактивна тяга гасить крени та покращує керованість. Конструкція не забезпечує хорошого комфорту і плавності ходу через безпружинні маси, і масивного заднього моста, але актуальна при кріпленні до балки картера головної передачі, редуктора та інших масивних частин.
7. Напівзалежна задня. Широко застосовується в багатьох повнопривідних автомобілях, і складається з пари поздовжніх важелів, що кріпляться в центрі до поперечки. Така підвіска має такі переваги:
- Компактні розміри та відносно невелика вага;
- Простота ремонту та обслуговування;
- Помітне зниження безпружинних мас;
- Найкраща кінематика коліс.
Головний мінус підвіски – неможливість її встановлення на задньопривідних машинах.
8. Пікапів та позашляховиків. Залежно від призначення та ваги автомобіля, розрізняють три види підвіски:
- Незалежна передня та залежна задня;
- Повністю незалежна;
- Цілком залежна.
Найчастіше на задній осі ставиться ресора або пружинна підвіска, що взаємодіє з жорсткими нероз'ємними мостами. Ресори застосовують у важких джипів та пікапів через здатність витримати значне навантаження, невибагливість та надійність. Така підвіска недорога за вартістю, що вплинуло на оснащення окремих бюджетних автомобілів.
Пружинна схема - довгохідна, м'яка, і за будовою не складна, тому встановлюється частіше на легких позашляховиках. На передніх осях встановлюють пружинні та торсіонні схеми.
9. Вантажівок. На вантажівки встановлюють залежні підвіски з поздовжніми та поперечними ресорами, та гідравлічними амортизаторами. Така схема максимально проста та дешева у виробництві. Але на високих швидкостях водій стикається з поганою керованістю, тому що ресори погано виконують функцію напрямних елементів.
