Устройство подвески автомобиля

Плюсы и минусы MacPherson

Целый комплекс преимуществ позволил этой системе достичь такого повсеместного распространения, которое мы можем с Вами наблюдать. Приведем основные из их числа:

• относительно небольшие производственные издержки;
• простота устройства;
• значительный срок эксплуатации;
•  хорошая ремонтопригодность;
• высокое качество креплений в местах соединения с кузовом.

Конечно, не обошлось без отрицательных характеристик. Например, стоит выделить:

• необходимость усиления кузова в точке фиксации верхней стойки;
• повышенный шум в работе, отсюда необходимость улучшения шумоизоляции колесных арок;
• необходимость периодической процедуры контроля развала колес;
• сниженная кинематика.

Учитывая сравнительно небольшие затраты на производство системы, она была и остается популярной у ведущих мировых производителей транспорта.

Многорычажная подвеска

Данный тип подвески немного похож на двухрычажную схему, но он гораздо сложнее и совершеннее. Неудивительно, что к ней перекочевали и все достоинства предыдущего вида. Это набор из рычагов, сайлент-блоков и шарниров, которые крепятся на специальный подрамник. Большое количество шаровых опор и «сайлентов» обеспечивают не только завидную плавность хода, но и отлично гасят удары в случае резкого наезда на какое-либо препятствие, а еще они уменьшают уровень шума в салоне от колес.

При такой схеме достигается наилучшее сцепление покрышки с дорогой (любой тип покрытия), отточенная управляемость и плавность хода.

Достоинства «многорычажки»:

• малые неподрессоренные массы;
• оптимальная поворачиваемость колес;
• независимость каждого отдельного колеса от остальных;
• отдельные поперечные и продольные регулировки;
• хороший потенциал при условии полного привода.

Однако у многорычажной подвески есть один существенный недостаток – высокая стоимость. Хотя в последнее время наметился перелом: если раньше данный тип подвески применяли только на представительских авто, то сейчас ею оснащают даже машины гольф-класса.

Отличие амортизационной стойки от амортизатора

Амортизатор – демпфирующий элемент подвески, предназначенный для гашения колебаний. Амортизационная стойка, в свою очередь, состоит из амортизатора и пружины. Таким образом, помимо конструктивных особенностей, стойка выполняет намного больше функций, а именно является одновременно несущим, упругим и демпфирующим элементом конструкции.

Амортизационная стойка подвески

Отличие стойки от обычного амортизатора:

1. Представляет собой более сложный механизм.
2. Имеет усиленную конструкцию и больший диаметр штока.
3. Является упругим элементом, воспринимающим нагрузки от дорожной поверхности.
4. Удерживает вес автомобиля.
5. Поворотная опора амортизатора участвует в повороте колес автомобиля.
6. Воспринимает осевые и боковые нагрузки.

Типы независимых подвесок

Подвеска с качающимися полуосями

В такой подвеске применяется две полуоси вместо одной. Каждая ось закрепляется на шасси с помощью шарнира, благодаря чему обеспечивается перпендикулярное положение колеса по отношению к полуоси. Помимо этого, при поворотах боковые силы подвески могут подбрасывать машину, из-за чего страдает устойчивость автомобиля. Чаще всего этот вид подвески используется для грузовых машин.

Подвеска на продольных рычагах

Этот тип подвески заключается в том, что каждое колесо на одной оси с обеих сторон прикрепляется к рычагу, намертво закрепленного на раме. При использовании этой подвески может изменяться колесная база, но колея остается такой же, как и была. Устойчивость этого типа независимой подвески автомобиля не отличается хорошими характеристиками, из-за чего колеса могут поворачиваться вместе с кузовом. Это негативно сказывается на сцеплении шин с дорогой. При движении продольные рычаги берут на себя всю нагрузку со всех направлений. По этой причине данному типу подвески не хватает жесткости и утяжеления. Плюсом подвески на продольных рычагах является возможность сделать ровный пол в машине, благодаря чему внутри увеличивается объем салона. Такая подвеска нередко применяется в производстве легких прицепов.

Подвеска Дюбоне

Этот тип независимой подвески автомобиля применялся на машинах в первой половине ХХ века. На каждом борте автомобиля был рычаг с реактивной тягой. Рычаг оказывал действие на пружину, а реактивная тяга соединялась с кожухом, в котором находилась пружина и передавала усилия при торможении. Этот тип подвески не прижился, потому как из кожуха постоянно вытекала жидкость.

Подвеска на косых рычагах

Данный тип подвески – это всего лишь усовершенствованная подвеска на продольных рычагах. Она используется для ведущей оси. Конструкция подвески делает минимальной вероятность изменения ширины между колесами, а также оказывает влияние кренов на наклон колес. Когда во время поворота усиливается подача топлива, задняя часть машины немного приседает, из-за чего происходит развал передних колес. Когда уменьшается подача топлива, передняя часть становится ниже, а задняя часть машины поднимается.

Подвеска на двойных поперечных рычагах

С каждой стороны подвески есть два рычага, которые крепятся на раму внутри на эластичном креплении. Снаружи они соединяются со стойкой колеса. Преимущество данного типа подвески в том, что у Вас есть возможность отрегулировать все необходимые параметры и ее характер во время работы. Эта подвеска очень популярна на спорткарах, потому как на ней можно отрегулировать:

• Высота центров крена;
• Ширину колеи;
• Развал колес;
• Продольные и поперечные показатели;

Подвеска «МакФерсон»

В данном типе подвески имеется направляющая стойка и дополнительный нижний рычаг. Это позволяет качаться, когда работает верхний шарнир. Макферсон – это продолжение свечной подвески. Поворотный кулак скользит вверх и вниз по раме направляющей, которая обеспечивает поворот. Тип подвески макферсон очень популярен, потому как подвеска этого типа проста, компактна и недорогая.

Многорычажная подвеска

Многорычажная подвеска – это подвид подвески на двойных поперечных рычагах. Они применяются на машинах с задним приводом. Долгое время ее использовали спереди, но потом конструкторы смогли повысить управляемость и устойчивость машины. В новой подвеске уже не было ввинчивания.

Неисправности и обслуживание подвески авто

Несмотря на то, что производители активно улучшают износостойкость оборудования, из-за плохого состояния дорог их усилия сводятся на «нет» и водители сталкиваются с таким проблемами, как:

1. Деформация рычагов подвески. Причиной такого рода поломки можно назвать низкое качество материала, из которого изготовлена деталь. Проявляется, как правило, при наезде на высокое препятствие или наоборот, въезде в глубокую яму. При достаточно серьезной поломке, появляется характерная вибрация от работы двигателя. Обслуживание на СТО заключается в снятии деформированного рычага, замене вышедших из строя деталей или полной замене оборудования.
2. Изменение углов установки передних колес. Зачастую это происходит в результате изнашивания шарниров передней подвески и приводит к ухудшению вращения колес, чрезмерному расходу топлива. При такой поломке помогает регулировка развала схождения.
3. Износ или поломка амортизатора, нарушение герметичности. Происходит из-за длительной работы, большой нагрузки или попадания мусора. При перемещении жидкости, неисправно работающие клапаны подвержены излишней нагрузке, что со временем приводит к их поломке — образовании течи. Использование неисправных амортизаторов может серьезно навредить транспортному средству, вплоть до разрушения деталей подвески.
4. Поломка опоры амортизатора. Обычно происходит по двум причинам: а) в опоре изнашивается резина; б) выходит из строя подшипник. Характерным признаком поломки является стук, даже при езде по незначительным неровностям.
5. Износ креплений подвески. Крепления можно отнести к расходному материалу, во время эксплуатации их износ неизбежен. Своевременная замена не позволит разрушениям перейти на остальные детали.

Основной причиной поломок подвески является некачественное дорожное покрытие. Кроме того, на срок службы агрегата влияет стиль вождения водителя, качество технического обслуживания или низкопробные комплектующие.

Изучив строение, принцип работы и характеристики подвески, мы можем сделать вывод, что это сложный механизм, требующий внимательного контроля и качественного обслуживания, прежде всего, в целях безопасности в пути. Подвеска оказывает огромное влияние на работу всего автомобиля и условий вождения. Классификация подвесок разнообразна, поэтому каждый сможет выбрать авто по своим критериям.

Плюсы и минусы амортизационной стойки

Безусловный плюс конструкции – ее простота и ремонтопригодность. Для производителя простота означает малые расходы на производство, а для водителя – легкое и своевременное распознание неисправностей и их ограниченное количество. При разрушении опорного подшипника появившиеся звуки легко различимы, поэтому опытный водитель в состоянии определить проблему вскоре после ее возникновения.

Кроме того, между верхней и нижней опорами, к которым крепятся концы стойки, обеспечивает снижение ударных нагрузок на кузов, насколько это возможно при такой конструкции. Это означает, что опорные элементы, особенно, верхний подшипник, разгружены и, при условии качества изготовления, имеют большой ресурс.

Использование подвески на амортизационных стойках подразумевает небольшое количество элементов, остающихся неподрессоренными. 

Меньшая масса неподрессоренных частей.

В силу конструкции амортизационная стойка обладает рядом недостатков. Будучи единственным силовым элементом, она принимает на себя всю нагрузку и достаточно часто выходит из строя.

Даже в рабочем состоянии стойка передает немалое усилие на брызговик крыла, выполненный из листовой стали посредством штамповки. Для надежности брызговик приходится усиливать, а значит, усложнять конструкцию и увеличивать вес. При езде по плохим дорогам стойка малодолговечна, так как постоянная вибрация и удары нарушают герметичность амортизатора. Проблема частично решается покупкой «усиленных» (по сути, более качественных амортизаторов), однако они стоят ощутимо дороже.

Устройство и принцип работы

Принято считать, что устройство подвески Макферсон является продолжением разработки конструкции с двумя поперечными рычагами, которая также принадлежит к группе независимых подвесок. Одной из отличительных черт является в таких сборках установленная вверху пружина. Специалисты выделяют такие отличительные черты стоек в сравнении с амортизаторами:

• способность удержания массы машины;
• более сложное устройство механизмов;
• усиленная конструкция и шток с увеличенным диаметром;
• рассчитаны на перепады нагрузок и осевое/радиальное усилие;
• при повороте задействуется поворотная опора.

В схеме присутствует несколько базовых обязательных элементов. По их взаимодействию можно понять общий принцип работы подвески.

Главным несущим элементом служит подрамник. К кузову он фиксируется благодаря прорезиненным сайлентблокам. Подобное конструкционное решение позволило существенно снизить шум и минимизировать вибрации.

Для задней либо передней подвески типа Макферсон характерно наличие опоры поперечного рычага и стабилизатора поперечной устойчивости. Их закрепляют к подрамнику, к боковой части которого фиксируются поперечные рычаги колёс. В большинстве случаев рычажное крепление двойное, что обеспечивает повышенную продольную жёсткость всей системы. Ко второму концу поперечного рычага прикреплён кулак благодаря шаровой опоре.

Верхняя часть поворотного кулака на задней либо передней подвеске Макферсона крепится к амортизационной стойке, а нижняя часть находится в тесном контакте с рычагом поперечным. В качестве дополнительной степени свободы используется и придания плавности хода на рычаге стоит ступичный подшипник с тормозным суппортом.

Неотъемлемым атрибутом работающей подвески служит амортизаторная стойка. Она включает в себя как сам амортизатор, так и соосную с ним пружину и буфер сжатия. Последний позволяет варьировать пружинное усилие и линейные характеристики. Нижняя часть в тесном контакте с кулаком, а вверху посредством резиновых втулок происходит крепление к брызговику крыла.

В конструкции также работает стабилизатор поперечной устойчивости. В его функционал включено снижение боковых кренов машины в общем. Крепление детали проводится на подрамнике благодаря двум опорам, а свободные концы из-за шарнирного соединения фиксируются с амортизаторными стойками.

Начинает работать подвеска Макферсон как только авто выезжает на неровную дорогу или совершает маневр. Например, когда машина наезжает на небольшое препятствие или попадается неровность на дорожном полотне, происходит смещение колеса в вертикальном направлении. Далее пружина сжимается, ведь на неё воздействуют основные силы в первые мгновения, а поглощением удара занимается амортизатор, который принимает на себя всю энергию.

Подвеска автомобиля: виды, устройство и принцип работы

Также на колесо действует сила, благодаря которой оно сдвигается в продольной оси. Удержать его на своей позиции помогают рычаги, смонтированные под определенным углом либо один фигурный рычаг. Во втором случае пара вершин его фиксируется на кузове, а третья вершина – на ступице.

После того как неровность преодолели, начинаются другие манипуляции. Пружина возвращается в первоначальную позицию, что провоцирует выравнивание колеса относительно кузова

Важно знать, что смещение колес осуществляется при движении вне зависимости друг от друга. Хотя часть вибраций и нагрузок поглощается такой подвеской, но всё же водитель и пассажиры ощущают определённые вибрации на неровных дорогах. В тех случаях, когда оба колеса перемещается по неровностям, то вне зависимости от состояния и качества элементов подвески машину всё равно немного раскачивает по сторонам

Для подобных ситуаций в конструкции предусмотрен стабилизатор поперечной устойчивости. Он замыкает элементы двух колёс в единую систему. Фактически это балка-торсион, установленная для гашения колебаний и препятствования скручивания

В тех случаях, когда оба колеса перемещается по неровностям, то вне зависимости от состояния и качества элементов подвески машину всё равно немного раскачивает по сторонам. Для подобных ситуаций в конструкции предусмотрен стабилизатор поперечной устойчивости. Он замыкает элементы двух колёс в единую систему. Фактически это балка-торсион, установленная для гашения колебаний и препятствования скручивания.

Плюсы и минусы подвески McPherson

Всякий механизм или компоновочная схема имеет свои сильные и слабые стороны. Данное обстоятельство в полной мере касается и спроектированной американским инженером МакФерсон подвески, она тоже имеет свои плюсы и минусы. Выбор типа данного узла в ходе опытно-конструкторских работ всегда является предметом компромисса между технологичностью, компактностью и кинематическими свойствами.

Основные достоинства

По общему мнению специалистов и отзывам автомобилистов подвеска МакФерсон обладает целым рядом положительных свойств. Перечень их довольно значительный и в числе прочих можно назвать следующие:

• Высокая технологичность конструкции и относительно небольшие затраты на разработку и изготовление. Обычно узел поступает на сборочный конвейер единым блоком, что значительно сокращает временные затраты.
• Небольшие габариты подвески в поперечном и продольном направлении относительно хода автомобиля.
• Значительный размер по вертикали позволяет обеспечивать необходимый ход подвески в широких пределах.
• Расстояние между опорными точками конструкции велико, что способствует снижению нагрузок на кузов автомобиля.
• Меньшая в сравнении с иными конструктивными схемами масса неподрессоренных узлов.
• Большой ресурс деталей подвески.

В силу рационального распределения усилий в подвеске нижний рычаг и шаровая опора не испытывают значительных нагрузок. Это обстоятельство увеличивает срок службы не только названных элементов, но и сайлент-блоков, и резинометаллических втулок.

Существенно упрощается определение неисправных узлов. В силу названных выше преимуществ подвеска McPherson получила большое распространение на автомобилях с приводом на передние колеса и расположенными поперек хода двигателями.

Недостатки

Конструктивная схема наряду с названными выше сильными сторонами имеет и целый ряд слабых мест. К числу недостатков подвески типа McPherson можно отнести следующие:

• Некоторое ухудшение кинематики особенно при значительных ходах элементов относительно кузова. При этом происходит изменение нормального положительного развала на отрицательный. Управляемость и устойчивость машины в таком случае ухудшается.
• Основная нагрузка от работы подвески приходится на брызговик моторного отсека, который приходится укреплять. Длительная эксплуатация на плохих дорогах может привести к его постепенному разрушению.
• Телескопическая стойка – амортизатор подвергается большим нагрузкам, что при длительных поездках по плохим дорогам приводить к выходу из строя нижнего клапана. Это, в свою очередь, влечет за собой повреждение опорной площадки на кузове, устранение которых требует специального оборудования при дорогостоящем ремонте.
• Высокая шумность подвески и сложности в нанесении звукоизолирующих покрытий.
• Сильное продольное раскачивание кузова автомобиля, которое возникает при торможении. Клевок плохо компенсируется подвеской, а в силу особенностей расположения поперечных рычагов он даже несколько усиливается.
• Большой диаметр штока стойки амортизатора вызывает соответствующее увеличение трения. Дополнительные усилия необходимые для преодоления сопротивления вызывает ухудшение реакции подвески на неровности дороги.

Указанные недостатки делают практически невозможным применение изобретенной МакФерсоном подвески в конструкциях следующих классов машин: гоночные и спорткары, грузовиках, внедорожниках, автомобилях с рамой.

До недавнего времени подвеска такого рода не использовалась на транспортных средствах с гидропневматической подвеской. Элементы конструкции просто негде было размещать. Проблема была решена только в 90-е годы прошлого века.

Неисправности и обслуживание подвески

Сразу же оговоримся: согласно российским правовым нормам, ни одна неисправность подвески не отнесена к «Перечню…» неисправностей, с которыми запрещается движение. И это спорный момент.

Представим, что амортизатор подвески (передней или задней) не работает. Такое явление означает, что проезд каждой неровности будет сопряжен с перспективой раскачки кузова и потерей управляемости автомобиля. А что можно сказать о вконец разболтавшейся и пришедшей в негодность шаровой опоре передней подвески? Результат неисправности детали — «вылетела шаровая» — грозит серьезным ДТП. Лопнувший упругий элемент подвески (чаще всего пружина) приводит к возникновению крена кузова и подчас абсолютной невозможности продолжать движение.

Описанные выше неисправности – это уже конечные, наиболее одиозные неисправности подвески автомобиля. Но, несмотря на их крайне негативное влияние на безопасность движения, эксплуатация транспортного средства с такими проблемами не запрещается.

Большую роль в обслуживании подвески играет контроль за состоянием автомобиля в процессе движения. Скрипы, шумы и стуки в подвеске должны насторожить и убедить водителя в необходимости сервисного обслуживания. А длительная эксплуатация автомобиля вынудит его применить радикальный метод – «поменять подвеску по кругу», то есть заменить практически все детали и передней, и задней подвески.

Что еще стоит почитать

Стояночный тормоз

Регулировка стояночного тормоза

Торсионная подвеска автомобиля

Виды кузовов легковых автомобилей

Стабилизатор поперечной устойчивости

Какие подвески бывают

В связи с особенностями конструкции подвески принято разделять на 3 вида: зависимая, независимая и полунезависимая подвеска

Зависимая подвеска

Подразумевает жесткое соединение противоположных колес, при котором перемещение одного колеса в поперечной плоскости влечет за собой перемещение другого. В состав моста автомобиля входит жесткая балка, заставляющая колеса двигаться параллельно. Изначально в качестве направляющих и упругих элементов использовались рессоры, но в современных автомобилях связующая колеса поперечина фиксируется двумя продольными рычагами и поперечной тягой.

Преимущества:

• невысокая стоимость
• легкость конструкции
• высокий центр поперечного крена
• постоянство развала и колеи

Другими словами, на ровной поверхности, не зависимо от раскачки, угол наклона колес относительно дороги не меняется, а машина имеет наилучшее сцепление с дорожным покрытием. На плохой дороге, к сожалению, это преимущество теряется, т. к. провал одного колеса влечет за собой провал и второго, в результате чего сцепление ухудшается.

Конструкция очень простая и надежная, потому широко используется для грузовых автомобилей и на задней оси легковых.

Полунезависимая

Включает в себя жесткую балку, которую торсионы удерживают на кузове. Эта конструкция делает подвеску относительно самостоятельной по отношению к кузову. Для примера можно изучить подвеску переднеприводного автомобиля ВАЗ.

Независимая подвеска

Предполагает автономную работу каждого колеса. Т.е. их перемещения не зависят друг от друга, что приводит к более плавному ходу. Независимая подвеска может быть как передней так и задней, и в свою очередь ее принято разделять на:

• Подвеска с качающимися полуосями — основным элементом конструкции выступают полуоси. При наезде на неровности колесо всегда сохранит перпендикулярное положение относительно полуоси.
• Подвеска с косыми рычагами — оси качания рычагов находятся под косым углом. Преимуществами такого вида прибора можно назвать уменьшение колебаний колесной базы и крена авто на поворотах.
• Подвеска на продольных рычагах — самый простой тип, среди независимых. Каждое колесо удерживается при помощи рычага, воспринимающего боковые и продольные усилия. Обычно рычаг крепится к кузову при помощи шарниров и обладает высокой устойчивостью. Недостаток такой подвески заключается в том, что на поворотах колеса наклоняются вместе с кузовом, создавая большой крен.
• С продольными и поперечными рычагами. Этот вид подвесок сложен в техническом плане и громоздок, поэтому слабо популярен (использовался на таких марках как Rover, Glas и т.д.).
• С двойными продольными и поперечными рычагами.
• Торсионно-рычажная подвеска — включает в свою конструкцию два продольных рычага и торсионную скручиваемую балку. Используется на задней оси переднеприводных автомобилей, в современном автомоделировании в основном на бюджетных китайских моделях. Преимуществом считается надежность и простота, а недостатком — излишняя жесткость, лишающая комфорта пассажиров заднего ряда.
• Подвеска МакФерсон — самая распространенная схема передней подвески современных автомобилей. Это обусловлено небольшой шириной, легкостью и простотой конструкции. Однако у такой подвески есть и существенный минус: высокое трение в амортизаторной стойке и, как следствие, снижение фильтрации дорожных шумов и неровностей.
• Гидропневматическая и пневматическая подвеска. Роль упругих элементов исполняют пневматические баллоны и гидропневматические элементы, объединенные в одно целое с системой гидроусилителя руля и гидравлической системой тормозов.
• Адаптивная подвеска отличается тем, что степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от качества дорожного полотна, параметров движения и запросов водителя. Результатом можно отметить повышенную маневренность и безопасность.

Все подвески имеют свои положительные характеристики и недостатки. Некоторые до сих пор широко используются, а какие-то давно не актуальны.