Подвеска в автомобиле: Виды подвесок автомобиля: Неисправности Принцип работы

Содержание

Виды подвесок автомобиля: Неисправности Принцип работы

Не всегда во время движения автомобиля дорога гладкая и ровная. Зачастую на ней встречаются различные выбоины или трещины на асфальте, также водитель сталкивается с ухабами и кочками. Без внимания не стоит оставлять и «лежачих полицейских». Все вместе негативно бы отражалось на состоянии транспортного средства, если бы не такая замечательная система, как подвеска автомобиля.

Применение

При езде кузов машины получает волны колебания, вызванные ухабами, выступами или другими неровностями, встречаемыми на дорогах. Подвеска машины гасит или смягчает возникающие колебания, предотвращая деформацию железного коня. Назначение подвески заключается в обеспечении связи между колесами и кузовом.

Благодаря деталям подвеска колеса перемещаются отдельно от кузова, из-за чего и изменяется направление движения машины. Также посредством подвески удается правильно организовать ходовую часть авто. Что касается строения, то в конструкцию входят:

  1. Упругие элементы.
    Изготавливаются как из металла, так и из других материалов. Упругие характеристики способствуют изменению и перераспределению получаемых колебаний на кузов.
  2. Гасящие устройства. С их помощью удается добиться нивелирования колебательных волн.
  3. Направляющие. Представляют собой набор различных деталей, имеющих строение рычага. За счет них обеспечивается соединение подвески с кузовом, а также определяется движение колес относительно кузовной оси и плоскости.
  4. Стабилизатор поперечной плоскости. Выглядит как штанга. Выполняется из металла. Стабилизатор используют для соединения подвески с кузовом. Таким образом, крен транспортного средства при движении минимален.
  5. Опоры. Их называют поворотными кулаками. На них передается нагрузка от колес, а они ее уже потом распределяют на систему.

Также в конструкцию входят крепежные элементы. С их помощью осуществляется соединение деталей и устройств. Зачастую как элементы крепления используются болты, шарниры.

Принцип работы

Посредством работы схемы сила колебаний преобразуется в энергию, которая затем перемещает упругие элементы. Нагрузка от колес постепенно переходит на пружину, и кочка становится не такой страшной. При желании можно настроить жесткость перемещения элементов упругости, и, если есть такая необходимость, смягчить действие гасящих деталей.

Плавность хода авто обеспечивается за счет уменьшения силы удара. Чтобы убедиться в этом, стоит посмотреть видео в интернете — таких роликов полно.

Следует отметить, что автомобили обладают различными по типу жесткости подвески. И чем жестче конструкция, тем эффективнее будет управление транспортным средством, но от этого пострадает комфорт сидящих в салоне. И, наоборот, если будет обеспечено удобство эксплуатации, может пострадать управляемость. Ни то, ни другое недопустимо. Поэтому владельцы авто стремятся найти наиболее верное решение путем выбора подходящей системы подвеска.

Виды подвесок автомобиля

Существует множество типов подвесок автомобиля. Так, например, известен магнитный подвес и другие подобные конструкции. Главным их отличием является критерий, заложенный в основу градации. Если рассматривать классификацию в зависимости от расположения направляющих, то подвески бывают:

  • независимыми. В такой системе колеса друг от друга существуют автономно, за счет чего повышаются амортизационные характеристики конструкции. Применяют преимущественно на легковых авто;
  • зависимыми. Производятся исключительно с жесткой балкой в конструкции, за счет чего достигается параллельное движение колес. Конструкция довольно простая, благодаря чему считается надежной и долговечной. Обычно применяют внутри грузовых машин или на задней оси «легковушек»;
  • полунезависимыми. Конструкция подразумевает использование жесткой балки. Она ставится на кузов и фиксируется на нем посредством торсионов. Подобная схема позволяет добиться независимого положения подвески от кузова. Зачастую можно встретить на моделях компании ВАЗ.

Отдельный тип подвеса — активный. Схема конструкции подразумевает изменение параметров с помощью электронной системы управления. Таким образом, во время движения владелец авто может настраивать подвес так, как ему удобно. Среди параметров для настройки доступны:

  • степень жесткости упругой детали;
  • состояние стабилизатора;
  • длины элементов, направляющих подвес.

Активная подвеска — это система, соединившая в себе механику и электронику. Однако модели, в каких установлена подобная конструкция, стоят значительно дороже.

Основные виды

Большая часть современных автомобилей оснащена независимыми конструкциями подвесных конструкций. Выбор обусловлен достижением качественного управления авто и отсутствием необходимости в постоянном контроле за поведением машины на дороге и траекторией ее движения. Среди основных видов такой подвески стоит рассмотреть отдельно несколько наиболее популярных. Они будут разобраны далее.

С двумя рычагами

Конструкция подразумевает использование двух рычагов. Они крепятся к кузову с помощью сайлентблоков, которые обеспечивают их надежную фиксацию и работу. Также в конструкцию системы входят амортизатор, способствующий снижению колебаний, и витую пружину.

Подвеска макферсон

В качестве рычага используют амортизационную стойку. Данный вариант считается более упрощенным, но в то же время довольно надежным и востребованным. Стоит заметить, что большая часть выпускаемых моделей оснащается системой по схеме МакФерсон. Особенно это актуально для легковушек. Интересен факт, что эта конструкция — производная от предыдущего варианта.

Подвеска с большим количеством рычагов

По названию понятно, что в данной системе используется несколько рычагов вместо стандартных двух поперечных. Вариант считается усовершенствованным. Помимо поперечных деталей также присутствуют продольные. Схема также считается довольно распространенной и применяемой на сегодняшний день. Обычно встречается на задней оси легковых автомобилей.

Подвеска торсионная

Основу системы представляет деталь с упругими свойствами. При производстве ей дали название — торсион. С его помощью осуществляют соединение между собой используемых рычагов и кузова машины. Принцип работы — скручивание. Вариант считается современным и еще не пользуется особой популярностью, так как не до конца опробован. В основном такую подвеску предпочитают устанавливать на внедорожниках и крупных машинках.

Регулировка

За счет правильной регулировки системы владелец авто сможет обеспечить комфортную езду на любом типе дорог. Под регулировкой понимают выбор угла установки колес. Многие подобный метод называют еще «сход-развал».

Известно, что колеса стоят не перпендикулярно оси кузова и не параллельно дороги во время движения. В большинстве случаев выдержан небольшой угол, обеспечивающий наклон колеса и транспортного средства в обеих плоскостях.

Преимущества правильной регулировки:

  • уменьшение сопротивления движению;
  • снижение степени износа протектора;
  • уменьшение расхода масла внутри двигателя.

Выполнить установку углов подвески автомобиля своими руками сложно, так как данная процедура требует наличия особого оборудования и хотя бы минимального опыта в проведении подобных работ. Рекомендуется за этим обращаться в автосервис или станцию технического обслуживания, где также могут провести акустическую диагностику по доступной цене.

Неисправности

Порой возникают ситуации, когда амортизатор подвесной системы выходит из строя. И. несмотря на то, что такая проблема не относится к специальному «Перечню…» неисправностей, из-за которых может быть запрещено движение, эксплуатация автомобиля станет невозможной. Дело в том, в процессе дальнейшей поездки каждая неровность будет вызывать раскачку кузова, и в скором времени автомобилем будет невозможно управлять. Далее лопнет упругий элемент подвески, и владельцу авто ничего не останется, кроме как остановить железного коня.

Чтобы подобных ситуаций не возникло, рекомендуется регулярно выполнять проверку подвески автомобиля. Любое же возникновение скрипов, шумов или стуков должно насторожить водителя и убедить его в посещении СТО, где проводится акустическая диагностика. Также довольно распространена диагностика подвески автомобиля на вибростенде.

Также читайте:

Что такое VIN CODE ? Как расшифровать вин код автомобиля Мерседес

Что означает индикатор Check Engine и почему может гореть?

Топ 5 самых надежных Мерседесов

Компрессор Мерседес: Виды компрессоров Плюсы и Минусы

Система полного привода 4MATIC Как работает?

Тюнинг подвески — зачем нужен и все за и против

Сегодня поговорим о подвеске автомобиля, а точнее о том, как её тюнинговать, и на что при этом обратить внимание.

Дороги в России оставляют желать лучшего, на ней попадаются многочисленные кочки, ямы, трещины в асфальте. Все это не сильно ощущается во время движения автомобиля т.к. для устранения этой проблемы существует подвеска.

Содержание статьи

Что же такое подвеска

Это конструкция в виде элементов, которая связывает между собой кузов и ходовую часть автомобиля. Выполняет функцию амортизации. Т.е. при движении авто, она служит для уменьшения неровностей проезжей части. Стабилизирует положение машины при движении.

Основные составляющие подвески

  • Упругие элементы — элементы имеющие характеристики распределять нагрузку колебаний, при неровной поверхности по которой движется автомобиль.
    • Они состоят из металлических элементов: рессоров (в основном используются в грузовых автомобилях) пружины (предназначены для легковых авто) торсионов (преимущественно во внедорожниках)  
    • Неметаллических: пневматические элементы (распространены на прицепах и грузовиках) гидропневматические (используются в дорогостоящих авто)
  • Гасящие устройства — они уменьшают колебания кузова. Устанавливается в большую часть легковых автомобилях и в основном объединяется с упругим элементом. Из чего получается стойка.
  • Направляющие элементы -они обеспечивают характер движения колёс относительно кузова.
  • Стабилизатор поперечной устойчивости — при повороте и дороге с поперечным уклоном обеспечивает устойчивость транспорта. В основном устанавливается на независимую подвеску
  • Опора колес — другие составляющие подвески соединяются с колесом с помощью этой опоры.
  • Элементы крепления –это детали с помощью которых крепится все элементов между собой

Виды подвесок

Подвеска может быть:

  • пневматической-это подвеска способна подстраиваться под дорожную ситуацию.  это происходит за счет накачивание и стравливание воздуха в установленных на амортизаторов баллонов.
  • гидропневматическая- ее главной особенностью является автоматическое регулирование клиренса. Автомобиль при высокой скорости и ровной поверхности(магистраль) автоматически опускает авто на несколько миллиметров, это предназначено для динамики и устойчивости Автомобиля. При меньшей скорости и плохой дороге, авто автоматически поднимается. Плюс в том, что при “нагруженности” авто клиренс не изменяется, а за счет автоматике сохраняет положение.

Подвеска может быть:

  • Зависимая — колеса на одной балки между собой связаны. К примеру, при попадании на кочку одним колесом, изменяет угол всей оси. Такой вид прост по своей конструкции и считается бюджетным вариантом.
  • Независимая- колеса на оси не связаны друг с другом. В таком случае при попадании на кочку одним колесом, угол всей оси не изменяется. Применяется в более дорогостоящих автомобилях.

Также подвеска разделяется по степени жесткости:

  • Жесткая подходит больше для быстрой езды, как правило она устанавливается на спортивных автомобилях
  • Мягкая она достаточно хорошо сглаживает дорожные неровности, в основном предназначена для легкового авто.

Что нужно учесть

Прежде чем приступить к изменениям ходовой части вашего авто, необходимо определиться какие свойство своей ходовой части вы хотите усовершенствовать. При этом необходимо соблюдать некие правила. Т.к., например, при уменьшении высоты подвески, автомобиль во время движения может цеплять неровности дороги днищем. Это может привести к нежелательным повреждениям.

Так же водителю необходимо понимать, что при тюнинге, автомобиль может полностью поменять привычную управляемость, характеристики, маневренность и т.д. Перед модернизацией своего авто желательно рассчитать свой бюджет.

При проведении тюнинга меняются обязательно все узлы. Т.к. при частичной замене ваш автомобиль, во время движения может стать непредсказуемым.

Спорным вопросом остается распорка верхних опор амортизаторных стоек. Но все же если водитель предпочитает ездить по городским дорогам, этого делать необязательно.

Что касается амортизаторов, здесь выбор огромный. Разные фирмы производят множество пружин и амортизаторов разных типов.

Самые распространенные виды это:

  • однотрубные используются,в основном в машинах для гонок, у них один цилиндр, использующий как корпус для штока и соответственно поршня. В нем находится камера наполненная газом, для наполнения объема этого штока. Что бы жидкость и газ распределялись, устанавливается поршень способный двигаться. Его главным достоинством способность хорошо охлаждать;
  • двухтрубный— следуя из названия в нем установлено два цилиндра, размещенных один в другом. Один расположен внутри, в нем находится поршень и масло, они соединены с рычагом подвески. Внешний цилиндр наполнен воздухом, он выполняет функцию компенсационного резервуара. Его преимущество в доступной цене, хорошо срабатывает в обычных условиях и имеет небольшой размер;
  • комбинированные— они включают в себя все достоинства однотрубных и двухтрубных амортизаторов. Но больше похожи на двухтрубные, только вместо воздуха, заполнен газом;
  • регулируемые— они нужны для выбора режима работы: комфорт, спорт и промежуточный между ними;

Но при таком тюнинге надо понимать, что автотранспорт будет не настолько комфортный. Так как авто будет жесткое и клиренс уменьшиться.

Еще одним вариантом является полная замена на гидропневматическую. Но этот вариант может ударить по кошельку.

Демпфирование подвески

Это свойство осуществляют амортизаторы. Его задача состоит в том, чтобы не давать резко распрямиться пружинам при наезде на кочку. Это позволяет быть автомобиля более устойчивым на неровной дороге. То есть колесо плавно преодолеет кочку, не подкидывая транспорт. На эффективность амортизатора влияет жесткость пружины и вес авто.

Амортизаторы с одинаковой жесткостью, могут иначе работать при малом ходе подвески. В одной ситуации она может резко нарастать сначала и оставаться неизменной в конце. В другой медленно нарастает вначале, а затем интенсивней.

Авто с прогрессивными амортизаторами практически не ощущает небольшие неровности дороги и хорошо срабатывают на больших. Но может раскачиваться на длинных дорожных волнах.

Дигрессивные имеют другой характер езды. Автомобиль повторяет поверхность дороги, и при движении руля, более отзывчив, чем с прогрессивными амортизаторами.

Кинематика подвески

Еще один способ для улучшения маневренности, уменьшить клиренс и изменить ход и жесткость подвески. Для этого мы заменяем стандартные амортизаторы и пружины на более спортивные. Тем самым, мы делаем подвеску жестче и уменьшаем клиренс авто.

При такой доработке требуется заменить стандартные сайлентблоки, на более прочные, к примеру, полиуретановые. Что продлит срок эксплуатации ходовой автомобиля. Следует учесть, что на переднеприводной машины необходимо дополнительно установить растяжку на стаканы, для увеличения жесткости кузова. В таком случае мы уменьшаем подвижность металла, во время движения по неровностям дороги.

Угловая жесткость

При входе в поворот машина изменяет свою траекторию движения. В этот момент произойдет увеличение нагрузки на одно из внешних колес. То колесо, у которого больше угловая жесткость, и возьмет на себя нагрузку.

При всей выше перечисленной доработке необходимо учитывать точные параметры подвески. Т.к. слишком большая жесткость подвески, может привести к дискомфортной езде и ухудшению динамики транспорта.

Мы рассмотрели из чего состоит подвеска, какие функции она выполняет и что можно изменить, для улучшение вашей комфортной езды. Вам следует определить, каких нюансов не хватает именно вашему автомобилю и как их исправить.

 

Самые популярные типы подвесок автомобилей

Подвеска МакФерсона

Подвеска МакФерсона – это пожалуй самый популярный вид автомобильной подвески, основным элементом которой служит амортизаторная стойка. Она была получена путем развития подвески с двойными поперечными рычагами, но в отличие от своих предшественников, МакФерсон имела только один поперечный рычаг снизу. Заменой второго рычага служил шарнир, расположенный высоко под крылом, — крепление на брызговике крыла поворотной стойки. Эта стойка также выполняет работу амортизатора, она скрепляет шарнир с нижним рычагом. Роль растяжки в такой конструкции играет стабилизатор поперечной устойчивости, но также встречаются типы подвесок автомобилей, где используются Г-образные и треугольные рычаги.

Самая распространенная схема подвески легковых машин

Наверно основным параметром подвески МакФерсона является наклон амортизаторной стойки. В процессе корректировки ходовых качеств машины применяется и поперечный, и продольный наклон. Иногда упорным элементом в МакФерсоне может служить торсион вместо пружины. Помимо этого, пружина в такой подвеске не обязательно находится вокруг стойки амортизаторов – в некоторых моделях авто, как показала диагностика подвески автомобиля, сделанная своими руками, амортизаторная стойка, линки, установленные на авто, и пружина могут быть смонтированы отдельно друг от друга.

Энергоемкость и кинематика

Так же как и торсионная подвеска автомобиля МакФерсон уступает подвеске на двойных рычагах разве что в параметрах кинематики (из-за весомого изменения развала колес во время хода отбоя и сжатия). Она занимает больше места по высоте, ощутимо передает вибрации и шумы на кузов и сложна в ремонте, так как приходится проводить демонтаж всей стойки.

Но подвеска МакФерсона выигрывает в цене и технологичности в производстве, имеет маленькую массу, что, несомненно, важно для современного автомобилестроения. Такая подвеска может быть вмонтирована в машину своими руками и в домашних условиях. Конструкция не особо сложная, опытный водитель должен справиться.

Двухрычажная подвеска

Этот тип подвески автомобиля состоит из двух, как правило, треугольных рычагов, один из которых шарнирно подсоединен к раме, либо к подрамнику, а второй опирается на кузов. Упругий элемент находится между двумя рычагами. Его задача – гасить колебания. Также в состав упругого элемента входят телескопический амортизатор и пружина, установленная вертикально. Устройство автомобиля, а именно передней его подвески имеет конструктивные особенности, от которых зависит поведение машины на дороге. Наверно самым важным моментом является расположение А-образных рычагов и их длина.

Особенности конструкции

Конструктора автомобилей редко применяют короткие рычаги с одинаковой длиной, ведь при соприкосновении колес с неровностью на дороге произойдет не только вертикальный импульс, но и импульс по горизонтали. А это значит, что движение будет изменяться случайным образом, и управлять автомобилем будет крайне затруднительно. Конечно же, назначение подвески автомобиля – сохранять управляемость и плавность передвижения даже по самому разному покрытию. Теперь поговорим о плюсах и минусах данной системы.

Если сравнивать двухрычажную подвеску с популярной амортизаторной стойкой МакФерсона, то она обладает ощутимыми преимуществами: во-первых, акустический комфорт в салоне автомобиля выше, во-вторых, кузов меньше подвержен неровностям дороги из-за подрамника. Эта информация пригодится студентам автомобильных техникумов, если им понадобится сделать реферат на тему: как устроена подвеска автомобиля.

Естественно, что без недостатков тоже не обойтись: двухрычажная подвеска дороже МакФерсона не только в ремонте, но и в изготовлении. Также она требует более сложных решений кузова с деформируемыми областями, чтобы обеспечить необходимую безопасность для пассажиров и водителя.

Схема двухрычажки

Многорычажная подвеска

Многорычажная подвеска похожа на независимую двухрычажную подвеску на двойных рычагах, где каждый рычаг разделен на два самостоятельных звена. Каждое звено и рычаг контролирует конкретный аспект поведения колеса, к примеру, его смену развала или поперечного перемещения. Обычно звенья сконструированы так, что не влияют на работу друг другу, но встречаются модели подвесок, где им придается определенная форма.

Это делается для того, чтобы освободить место, которое необходимо для интерьера кузова, либо других особенностей конструкции. Вы можете увидеть пример того, как устроена нестандартная подвеска автомобиля, фото см. ниже.

Многорычажка Lamborghini Aventador

Процесс проектирования такой подвески достаточно сложен, и может выполняться только при помощи компьютера. Также она дорога в производстве и ремонте. Это были «отрицательные» стороны, хотя их сложно назвать проблемными. Многрычажка подойдет для всех пассажиров. Большое количество шарниров, звеньев и сайлент-блоков отлично смягчают удары при резкой встрече с препятствием.

Благодаря этим же мощным сайлент-блокам значительно увеличивается изоляция шума, что делает поездку более комфортной. Касаемо подвески, вы сможете ознакомиться с информацией о том, как поднять подвеску автомобиля, как сделать ее более спортивной и многое другое вы найдете на нашем сайте.

Задняя зависимая и независимая подвеска

Независимая система

Независимые подвески устроены так, что колеса одной и той же оси могут вращаться независимо друг от друга. К примеру, когда правое наехало на бугорок, левое, не вздрогнув, продолжает свой путь по траектории. В этом-то и вся соль: водители, чьи автомобили оборудованы независимыми подвесками, комфортнее чувствуют себя на дороге. Они легче в контроле и безопаснее, особенно это касается высоких скоростей. Опять же, все зависит от качества. Если это передняя подвеска, например, автомобиля таврия, то, скорее всего, вам придется раз в два года, а то и каждый год, заниматься ее профилактикой и ремонтом.

Зависимая система

Теперь о зависимых подвесках. Обычно они представляют собой балку-мост. Колеса будто посажены на единую ось, которая управляет ими во время движения. Если в случае с независимой подвеской колеса живут своей жизнью, то здесь придется платить за одну кочку всеми колесами. Наверно это главный минус такой подвески. Основным же плюсом является ее «неубиваемость». Ведь недаром американские инженеры говорили, что в машине не ломается только та деталь, которой нет.

Подвеска спортивного автомобиля. Часть #1: теория

Начиная рассказ про подвеску спортивного автомобиля, особое внимание нужно уделить амортизаторам.

У всех на слуху такие фирмы, как Reiger, Ohlins, Proflex, EXE-TC, KW, TEIN, KONI, AST и другие. Часть производителей специализируются на ралли, часть на кольце. Кто-то делает подвески для тюнинга. Есть и менее известные производители как с простыми, так и с очень сложными и дорогими продуктами.

У всех достойных производителей самым сложным элементом подвески является амортизатор, именно он либо позволяет быстро ехать, либо нет.

В чем состоит задача амортизатора? В способности гасить колебания кузова автомобиля при движении по различным покрытиям. Если амортизатор не справляется – машина слишком раскачивается. Если амортизатор слишком жесткий – машина «подпрыгивает». Но это слишком просто. На самом деле, амортизатор должен по-разному работать в разных условиях, обеспечивая постоянство контакта колеса с дорогой и не передавая излишние колебания на кузов.

В обычных автомобилях сейчас широко используются двухтрубные газо-масляные амортизаторы. Они компактны, просты в изготовлении и служат достаточно долго. Из минусов можно отметить то, что газ смешан с маслом, при активной работе идет нагрев и появляются пузыри. Все это ухудшает стабильность работы.

Спортивный амортизатор, во-первых, должен позволять быстро ехать. Во-вторых, он должен быть надежным. Поэтому «размер не имеет значения». Спортивный амортизатор больше.

Вот пример того, как работает раллийная подвеска. Короткий кусочек видео.

Если кто бывал на гонке «Южный Урал», тот знает, насколько это покрытие требовательное. Нам удавалось несколько лет там выигрывать и занимать призовые места, в том числе благодаря правильно сконструированной и настроенной подвеске.

В спортивном амортизаторе гораздо больший объем масла, поэтому он более громоздкий и имеет выносную камеру, резервуар. Наличие выносного резервуара позволяет увеличить рабочий ход амортизатора, т.к. газ и разделительный поршень не находятся на оси движения штока амортизатора. Иногда выносной резервуар выполнен на гидравлическом шланге. В этом случае резервуар крепится где-то в подкапотном пространстве или в багажнике автомобиля. Некоторые амортизаторы выполнены с резервуаром, жестко закреплённым к корпусу в нижней части (рюкзачного типа). Все зависит от конструкции и компоновки. В любом случае суть одна. Больший объем масла внутри – большая стойкость к продолжительным нагрузкам с разной амплитудой и как следствие, меньший нагрев. Большая стойкость, в данном случае – отсутствие эффекта вспенивания масла и потери рабочих характеристик. Гонка может быть и в пустыне, где температура на улице плюс 40-50 градусов.

Также в выносном резервуаре имеется отсек для закачки инертного газа (как правило, азота), который имеет низкий коэффициент расширения при нагреве, что обеспечивает практически одинаковую характеристику газового подпора во всем диапазоне работы.

Часто спортивная подвеска выполнена «перевернутой», а именно шток амортизатора «спрятан» внутри стойки, т.е. находится внизу. Из явных плюсов:

  • на шток нет изгибающих нагрузок;
  • на шток нет внешнего механического воздействия, т.к. не летят камни, пыль, влага.

То есть, когда вы смотрите через витки пружины и видите полированную трубу большого диаметра – это только корпус амортизатора, который по тефлоновым направляющим скользит в корпусе стойки.

Работа амортизатора обычного автомобиля осуществляется практически по линейным зависимостям, а именно, чем выше колебания в подвеске, тем выше сопротивление перемещению поршня. Но любой гражданский амортизатор имеет ограничение по работе гидравлики, и при скоростях перемещения поршня около 2 м/c амортизатор «пробивает», гидравлика не справляется.

Спортивный амортизатор рассчитан на гораздо большие нагрузки. К тому же есть принципиальная разница в базовом алгоритме работы амортизаторов на скользких (гравий, грунт, снег) и твердых (асфальт, особенно кольцевой) покрытиях.

В ралли автомобиль постоянно скользит и задача подвески – обеспечить максимально возможный контакт всех колес с поверхностью дороги в скольжении.

В кольце автомобиль движется без явных скольжений, на пределе сцепления шины с полотном, и в этих условиях важно максимально нагрузить опорное колесо, перемещая на него вес.

В гражданском же автомобиле задача сделать езду предельно комфортной, максимально уменьшив колебания кузова.

На рисунке ниже схематически показаны алгоритмы работы подвески (пружина и амортизатор) на гражданском, раллийном и кольцевом автомобиле.
Эскиз графика создан исключительно для наиболее наглядной иллюстрации различных процессов, это не результаты замеров на стенде конкретных амортизаторов.

Здесь хочу остановиться подробнее и разобрать работу каждого типа подвески в различных условиях для разных характеристик.

Сжатие – способность подвески сжиматься при внешнем воздействие на колесо. Обратите внимание, насколько абсолютные величины по сопротивлению сжатию для кольцевого автомобиля больше, чем для раллийного, при скорости штока до 1 м/c. Это важно для понимания анализа ниже.

Диапазон 1 (см. рисунок) – «Low speed» или низкая скорость перемещения штока поршня. Пусть это будут скорости от 0 до 0,25 м/c. На практике это движение по ровной дороге или вход в поворот.

Кольцевой автомобиль должен быть пропорционально жестким в этом режиме. Вся энергия должна уходить в разгон или поддержание скорости, а не теряться на «отработку» раскачки. Если на входе в поворот подвеска мягкая на сжатие, то выберется весь ход амортизатора (который достаточно короткий) и машину «сорвет».

Раллийный автомобиль здесь должен быть гораздо мягче кольцевого, и сопротивление на сжатие должно быть небольшим для обеспечения максимального пятна контакта колес с дорогой и постоянного плавного перераспределения веса. Если на входе в поворот подвеска будет сильно сопротивляться приходу веса на колесо, то автомобиль «сорвет», а не «загрузит».

Диапазон 2а – «Medium Speed», скорость перемещения штока поршня от 0,25 до 1 м/c.

Для кольцевого автомобиля задача – уменьшить сопротивление сжатию, т.к. любая неровность может начать его подбрасывать и разбалансировать. Конструктивно усилие уменьшить практически невозможно (только сложной системой клапанов с электронным управлением), поэтому сопротивление сжатию стараются сохранить хотя бы на постоянном уровне.

На неровной дороге сопротивление сжатию для раллийного автомобиля растет пропорционально самим неровностям, но график пока не резкий.

Диапазон 2b – «Medium Speed», скорость перемещения штока поршня от 1 до 1,5 м/c.

Волны, подбросы и поребрики – враги кольцевого автомобиля. Характеристику в этом диапазоне стараются также сохранить ровной.

В ралли кочки и волны на траектории это норма. Сопротивление сжатию (усилие демпфирования) увеличивается достаточно сильно и пропорционально. Чем больше кочка или подброс, тем лучше подвеска должна сопротивляться перемещению колеса в арку.

Диапазон 3 – «High Speed», скорость перемещения штока поршня от 1,5 м/c и выше.

Малоактуально для кольца, разве что в случае внезапного наезда на высокий поребрик.

А вот тут начинается то, за что все любят ралли: полеты и трамплины! На некоторых спецучастках автомобиль проводит в воздухе не меньше времени, чем на земле. Усилие на шток поршня при приземлении очень большое, соответственно скорость перемещения резко растет – как видно на рисунке – кривая сжатия имеет резкий рост. При приземлении подвеску не должно «пробить», раллийный автомобиль должен «прилипать» к дороге. Этот эффект достигается и за счет правильной характеристики сжатия.

Отбой – способность подвески выталкивать колесо при потере пятна контакта. Это может быть как отрыв колеса при прыжке, так и наезд на яму. Отбой также вступает в работу, когда колесо сначала на кочке ушло в арку. Его тоже нужно вытолкнуть, вернув на землю и обеспечив контакт.

Вообще, настройка отбоя это всегда компромисс, тема неоднозначная. Если сопротивление отбою настроено слишком мягко, то возникает раскачка автомобиля, т.к. колесо слишком энергично выталкивается. Если сопротивление отбою слишком велико, колесо «подвисает» и не возвращается на землю. А дальше может возникнуть эффект «сбора» подвески, когда сопротивление отбою значительно превышает динамическую характеристику пружины и подвеска перестает отрабатывать.

В кольце сопротивление отбою масштабно всегда выше, т.к. используются более жесткие пружины.

Диапазон 1 – «Low Speed», скорость перемещения штока поршня от 0 до 0,25 м/c.

При движении по относительно ровной дороге (кольцо) задача отбоя «успокоить» колесо при наличии жесткой пружины, поэтому величина сопротивлению отбоя очень высокая при практически нулевой скорости хода штока. То есть пружина всегда стремится вытолкнуть колесо, гидравлика удерживает, компенсируя жесткость.

В ралли характеристика похожа, но диапазон сдвинут пропорционально мягкости пружины.

Диапазон 2 – «Medium Speed», скорость перемещения штока поршня от 0,25 до 1,5 м/c.

Идеология базово одинакова. При движении по неровностям, волнам и кочкам пружина стремится вытолкнуть колесо и неподрессоренную массу для возврата в пятно контакта, сопротивление отбою не должно мешать ей это сделать, поэтому по графику характеристика практически не растет. Разве что в ралли сопротивление увеличивается в абсолютном значении при больших неровностях.

В диапазоне быстрых скоростей тенденция такая же.

Как все просто в теории и как сложно порой настроить автомобиль!

Но это еще не все. Помимо трех характеристик (отбой, медленное сжатие, быстрое сжатие), которые мы можем самостоятельно регулировать в достаточно широком диапазоне, подбирая настройки под ту или иную трассу и погодные условия, у продвинутых спортивных амортизаторов бывают еще две системы с регулировками: быстрый отбой (fast rebound) и гидробуфер (сжатие).

На чертеже видно, что при нормальном режиме работы амортизатора (движение по дороге) работает калиброванный канал. Именно он определяет работу амортизатора на отбой. Вращая регулировку на штоке сверху между тестовыми заездами можно изменять проходное сечение, перемещая конус вверх или вниз. Тем самым подбирается наилучшее постоянно проходное сечение, что гарантирует наилучшую работу подвески по отбою на конкретной дороге в данных условиях.

Если же автомобиль прыгает, и особенно если прыжок высокий, но короткий по времени, то за время полета колесо не успевает полностью выйти из арки (не выбран весь ход отбоя) и приземление получается очень жёстким, потому что именно на такое же расстояние будет сжиматься подвеска при приземлении.

Но есть ноу хау. При резком перемещении штока поршня открывается канал большего сечения, вся жидкость моментально получает свободу движения из одной полости в другую и колеса как бы «выпадают» сами под силой тяжести (работа системы на рисунке усилия демпфирования показана черными линиями).

Пересмотрите на видео как прыгает машина WRC – колеса именно «выпадают»! Захватывающе выглядит!

Машина без проблем продолжает ускорение, поскольку полный ход сжатия амортизатора дает возможность «отработать» приземление.

Стоит хоть раз попробовать проехать с такой подвеской, ощущения изнутри непередаваемые. Кажется, ты совсем не прыгаешь, а когда тебе показывают фото, ты не веришь своим глазам – ты летишь и достаточно высоко.

Вы сталкивались с тем, что подвеска пробивается при слишком жестком приземлении или наезде на препятствие? Каким бы большим не был ход сжатия, порой его недостаточно. Инженеры придумали систему, которая называется гидробуфер. Это дополнительный гидравлический демпфирующий элемент, состоящий из клапана и поршня и установленный ближе к концу хода сжатия. При высокой скорости движения штока, когда на ход сжатия остается от 30 до 60 мм, он включается в работу и сопротивление сжатию резко возрастает, тем самым шансы пробить подвеску, получить жесткий подброс автомобиля при наезде на препятствие или пробить колесо сильно уменьшаются.

Исполнение такого элемента может быть разным, но цель у всех одна. У TEIN она называется “H.B.S. – Hydraulic Bump Stopper”, у Reiger – “Double Piston”. Нужная и полезная опция для современного спортивного автомобиля.

Статическая функция пружины – поддержание высоты кузова автомобиля относительно дороги, динамическая – обеспечение плавности его перемещения при движении. В принципе, все просто. Упругий элемент подвески, в профессиональной терминологии – витая цилиндрическая пружина сжатия.

Не буду вдаваться сильно в подробности на тему пружин, т.к. все можно прочитать в интернете. Выделю только самое необходимое.

Обычно используется пружина постоянной жесткости, реже с переменным витком.

Тенденция последних десятилетий в автомобильном спорте – это более мягкая пружина, т.к. инженеры далеко продвинулись в разработках гидравлики амортизаторов и теперь могут добиваться энергоемкости именно амортизатором, а не пружиной.

В кольце обычно используют пружины жесткостью 70-150 Н/мм, в ралли 25-50 Н/мм на гравии и 50-90 Н/мм на асфальте. Конечно, это не догма, пружины могут быть и другой жесткости.

Я раньше и сам считал, что маленький подпружинник в подвеске служит для улучшения ее работы в строго определенном диапазоне. На самом деле его первая задача – это не давать «вывешиваться» основной пружине при максимальном ходе отбоя, что особенно актуально для асфальтовых настроек, когда машина низкая. Часто конструктивно невозможно разместить основную пружину нужной длины, не задирая автомобиль, и рабочий ход подвески получается больше рабочего хода пружины. Подпружинник обычно мягче пружины в несколько раз и не должен влиять на работу стойки. В статическом состоянии он полностью сжат.

Служит для минимизации кренов автомобиля в поворотах.

При крене автомобиля без стабилизатора центр масс (к которому прикладываются векторы ускорений) уходит наверх и смещается наружу, что негативно влияет на устойчивость автомобиля. Вообще, работа с точкой g-force – это сложная инженерно-практическая тема, не буду ее сейчас касаться, это повод для отдельного разговора.

Но есть и ряд негативных факторов при использовании стабилизатора.

Стабилизатор не дает разгружаться внутреннему колесу в повороте, что порой делает машину «недостаточной» на входе в поворот. Могут появляться дополнительные демпфирующие силы.

Если перевести в практическую плоскость, чем больше «зацеп», тем жестче нужен стабилизатор. Если двигаться по голому льду на нешипованном колесе, стабилизатор лучше отключить.

Обычно усилие сопротивления у стабилизатора неодинаково во всем диапазоне его работы. То есть сначала он работает мягко, по мере его скручивания усилие увеличивается.

Стабилизаторы бывают съемными и не съемными, регулируемыми и с постоянной жесткостью. В современныx раллийных автомобилях категории R омологируются по несколько стабилизаторов разной жёсткости для передней и задней оси. На тестах подбираются комбинации под конкретные условия. Но использование активных или регулируемых стабилизаторов запрещено, и сейчас уже не только в ралли. До введения запрета использование стабилизатора с механической регулировкой из салона (да, бывают и такие) позволяло, если пошел дождь посредине гонки, перевести его в самое мягкое положение прямо на ходу.

На гражданском автомобиле она выполнена из резинового материала с металлической обоймой. В центре стоит подшипник качения, чтобы шток амортизатора мог вращаться при повороте колеса автомобиля.

В спортивном автомобиле верхняя опора часто выполнена полностью из металла, без упругих элементов. Лишние упругие колебания тут ни к чему. В центре шарнир сферический, т.к. стойка амортизатора за счет кинематики подвески вращается в трех плоскостях, и подшипник качения работал бы на излом.

Часто опора имеет регулировку, и дает возможность изменять продольный (кастор) и поперечный углы наклона стойки.

Закончить первую часть я бы хотел, сказав пару слов про углы. Каждый из нас хотя бы раз сталкивался с регулировкой углов схождения и развала.

Для кольцевых автомобилей нужен больший угол развала, т.к. автомобиль движется по дуге поворота без скольжения, и, таким образом, мы можем обеспечить большее пятно контакта.

В ралли, наоборот, автомобиль скользит и чем «прямее» стоит колесо, тем больше пятно контакта. Конечно, абсолютно прямо колесо не ставится, небольшой угол развала есть всегда.

Схождение колес может влиять на прямолинейность движения автомобиля при разгоне. Если спереди выставлено расхождение, автомобиль будет «рыскать», но при этом более охотно заезжать в поворот в начальной фазе – входная поворачиваемость будет избыточной.

Если полноприводный автомобиль не стабилен на дуге поворота в небольшом скольжении и норовит «поехать боком», увеличение схождения задних колес поможет ему двигаться по дуге строже.

Иными словами, «углы» (схождение, развал, кастор) – это переменные параметры для разных погодных условий и разных трасс. Углы порой дают даже больше, чем щелчки настроек на амортизаторах.

Более того, углы схождения и развала влияют друг на друга. При больших отрицательных значениях углов развала нужно выставлять расхождение, т.к. иначе при прямолинейном движении колесо автомобиля будет стремиться внутрь по принципу катящегося «бочонка».

Вот мы и перешли плавно ко второй, практической части рассказа о работе подвески Renault Clio R3 Maxi на гравийном и снежно-ледовом покрытиях и особенностях ее настройки. Но это уже в следующей публикации, которая выйдет через неделю-две.

Надеюсь, у меня получилось рассказать про особенности подвески спортивного автомобиля понятным и несложным языком. Пост получился объемным, но надеюсь, легко читаемым.

Автор: Михаил Скрипников
Графика: Никита Абрамов

Что делает система подвески автомобиля? (с фотографиями)

Очень важная задача системы подвески — сгладить ход при сохранении отличного контроля. Это может показаться простой задачей, но с ускорением приходит сила, а сила превращается в чистую энергию. Система состоит из нескольких частей, которые могут различаться в зависимости от типа подвески, но обычно включают шасси или раму, винтовые пружины, листовые рессоры, амортизаторы, включая стойки и амортизаторы, а также стабилизаторы поперечной устойчивости или торсионы.Их различные комбинации могут образовывать особую систему.

Хорошая система подвески делает поездку на автомобиле более комфортной для пассажиров, особенно при движении по лежачим полицейским или по ухабистой дороге.

Когда транспортное средство ускоряется на дороге, неровности вызывают преобразование поступательной энергии в вертикальную энергию, которая проходит через раму транспортного средства.Без спиральных и листовых рессор, поглощающих это, вертикальная энергия заставила бы транспортное средство отскочить от дороги, уменьшив трение в шинах и управляемость. Затем машина катилась вниз с еще большей силой, делая поездку очень неудобной и опасной.

Винтовые пружины — это всего лишь один компонент системы подвески.

Винтовые пружины и листовые рессоры предназначены для поглощения усилий вверх / вниз, чтобы шины надежно стояли на земле. Легковые автомобили обычно имеют винтовые пружины спереди и листовые рессоры сзади, в то время как многие полноприводные грузовые автомобили, внедорожники и грузовики имеют винтовые пружины спереди и сзади или независимую переднюю / заднюю подвеску. Амортизаторы, а именно стойки и амортизаторы рассеивают энергии, поглощаемой спиральными пружинами, поэтому движение вверх / вниз быстро прекращается до нуля. Если амортизаторы находятся в надлежащем рабочем состоянии, пассажирский салон не должен сильно пострадать от проезда по провалам или неровностям дороги. Когда амортизаторы старые или неисправные, после того как автомобиль начинает подпрыгивать, он продолжает подпрыгивать в течение продолжительных периодов времени.

Системы подвески в роскошных автомобилях обычно делаются для максимального комфорта.

Некоторые автомобили оснащены торсионами, также называемыми стабилизаторами поперечной устойчивости или стабилизаторами поперечной устойчивости. Эти планки охватывают раму, помогая выравнивать движения из стороны в сторону при поворотах. Торсионы — важная особенность высокопрофильных автомобилей, которые считаются тяжелыми.

Подвеска лифтового комплекта увеличивает расстояние между шасси автомобиля и его колесами.

В то время как легковые автомобили и автомобили повышенной комфортности имеют системы, разработанные для максимального комфорта, системы жесткой подвески типичны для грузовых автомобилей, предназначенных для перевозки тяжелых грузов. Транспортные средства, которые были подняты для более высокого профиля, часто для бездорожья, заменяют ключевые части системы. Подъемные комплекты предназначены для конкретной модели, чтобы компенсировать смещение веса и его влияние на рулевое управление и подвеску.

Автомобиль, который не сидит ровно, имеет чрезмерную подпрыгивание или плохую управляемость, демонстрирует проблемы, связанные с системой подвески. Это сильно влияет на безопасность автомобиля, поэтому перед поездкой его следует отремонтировать.

Система подвески автомобиля обеспечивает плавную езду по пересеченной местности.

Как работает подвеска — Vehicle Physics Pro

Подвеска представляет собой амортизирующую пружину, создающую противодействующую силу при сжатии.Спрингс выдержать вес автомобиля. Демпферы противодействуют движению пружины, рассеивая их энергию и не позволяя им бесконтрольно подпрыгивать.

Сила, создаваемая пружинами, зависит от расстояния, на которое они сжимаются, и определяется выражением Закон Гука:

где

— жесткость пружины или жесткость пружины дюймов и

глубина контакта или расстояние сжатия дюймов.

Сила, создаваемая амортизаторами, зависит от того, насколько быстро подвеска сжимается или растягивается. ( скорость контакта ), противодействуя движению.

Когда колесо отрывается от земли, подвеска не создает силы. При малейшем контакте возможно, это также не произведет никакой силы. По мере того, как пружина сжимается сильнее, увеличивается сила. производится пропорционально глубине контакта :

Предел сжатия составляет , расстояние подвески .За этой точкой весна достигла своего максимальная сила и не может сжиматься дальше. Создается жесткий контакт с твердым телом.

Наклон силовой линии определяется жесткостью . Чем больше жесткости , тем круче спуск.

Положение подвески — это глубина контакта , где сила пружины точно соответствует сила, приложенная к пружине. В транспортных средствах эта сила обычно вызывается весом поддерживается колесом:

  • Чем больше вес нагружено на колесо, тем более сжатой будет его пружина (подвеска положение заметно ниже).
  • Чем меньше вес нагружено на колесо, тем менее сжатая будет его пружина (подвеска положение заметно выше).
  • Если центр масс транспортного средства перемещается (груз, пассажиры …), вес будет перераспределены по колесам, и их подвески будут сжаты / удлинены в результате новая развесовка.
  • Если автомобиль ускоряется, тормозит или входит в поворот, вес будет временно смещен между колесами, соответственно меняя положение подвески.Например, ускорение делает определенный вес (в зависимости от фактического ускорения), переносимый спереди колеса к задним колесам. Подобные эффекты случаются при торможении и поворотах.
  • Аэродинамические поверхности снижают автомобиль со скоростью, увеличивая нагрузку на колеса и соответственно сжимая их суспензии.

Усилие подвески рассчитывается как:

Когда подвеска не движется, скорость контакта равна 0.Это происходит, когда автомобиль в состоянии покоя, при движении с постоянной скоростью или при постоянном ускорении. Положение подвески для конкретное колесо затем можно рассчитать как:

где — фактический вес, поддерживаемый этим колесом.

Изучение колебательного поведения

Свойства подвески можно изучать с точки зрения колебательного поведения. (Гармонический осциллятор). Связанные концепции используются для изучения реакций подвески в различных ситуациях.