Підвіска машини: типи підвісок та конструкція

Підвіска автомобіля - комплекс вузлів та елементів у складі ходової частини (шасі), основним завданням якого є забезпечення пружних зв'язків між колесами та кузовом. Також підвіска приймає на себе різні навантаження, відчуває вплив сил, гасить коливання тощо. Якщо просто, підвіска на машині відповідає за з'єднання коліс або мостів з несучою конструкцією (кузов, рама).

При цьому через підвіску на кузов передаються сили та моменти, що виникають внаслідок контакту коліс із дорожнім покриттям. Також підвіска відповідає за необхідні особливості переміщення коліс стосовно кузова або рами. Від конструкції підвіски залежатиме плавність ходу, стійкість автомобіля, частково прохідність, керованість тощо. Далі ми розглянемо конструкцію підвіски, принцип роботи та види підвісок автомобілів.

Підвіска авто: конструкція

Отже, підвіска - це сукупність елементів, які з'єднують колеса та кузов, причому такий зв'язок не жорсткий, а пружний. Якщо розглядати підвіску, у конструкцію включено:

• напрямні та пружні елементи;
• пристрої для гасіння коливань;
• стабілізатор поперечної стійкості;
• опора колеса та різні кріплення.

Напрямний елемент відповідає за з'єднання та передачу сил на кузов. Також зазначені елементи підвіски визначають, як колеса переміщатимуться по відношенню до кузова авто. Напрямними елементами в підвісці є важелі. Важель підвіски може бути поздовжнім, поперечним, здвоєним і т.д.

Наступною деталлю є пружний елемент. На такий елемент припадають навантаження, що передаються від колеса. З огляду на те, що колесо рухається по нерівностям, пружні елементи накопичують енергію, після чого відбувається передача на кузов авто.

• Пружний елемент може бути металевим або не металевим. До першої групи відносять пружини, ресори та торсіони. Сьогодні у підвісках легкових авто зазвичай використовуються кручені пружини.

Пружина може бути з постійною чи змінною жорсткістю. Листові ресори зазвичай ставляться на вантажні автомобілі. У свою чергу торсіон є металевим пружним елементом, який працює на скручування. Серед неметалічних пружних елементів у конструкції підвісок можна виділити деталі з гуми, пневматичні та гідропневматичні рішення.

Як правило, гумовими є всілякі відбійники та буфери, які ставляться на додаток до металевих пружних елементів. Що стосується пневматичних елементів, то деталь працює за рахунок стисненого повітря. До речі, саме пневмопідвіска дозволяє змінювати дорожній просвіт і є найкомфортнішою.

Ще можна виділити гідропневматичний елемент. В основі лежать дві камери, в одній з яких є спеціальна робоча рідина, тоді як в іншій закачаний газ. Камери розділяються особливою перегородкою, що відрізняється еластичністю.

• Пристрій для гасіння коливань, відоміший як амортизатор або стійка, необхідний для того, щоб зменшувати амплітуду коливань кузова, які неминуче виникають під час роботи пружних елементів підвіски.

Амортизатори бувають різними (масляний, газо-масляний, газовий). Принцип роботи схожий, проте за властивостями є відмінності. Для ознайомлення масляний амортизатор (стійка) працює за рахунок опору рідини, яка тече з однієї порожнини в іншу через спеціальні клапани (отвори).

Ще амортизатори бувають однотрубними, тобто мають один циліндр, а також двотрубними, коли таких циліндрів вже два. Двотрубні амортизатори по довжині коротші і сьогодні набагато активніше використовуються, ніж однотрубні.

Однотрубний амортизатор має як робочу, так і компенсаційну порожнину в одному циліндрі. Двотрубний має дві труби, які розташовуються одна всередині іншої. Внутрішня труба виступає в ролі робочого циліндра, тоді як зовнішня є компенсаційною порожниною.

Ще слід додати, що також є амортизатори, які дозволяють змінювати властивості, що демпфують:

1. за допомогою ручного регулювання клапанів;
2. за рахунок використання електромагнітних клапанів;
3. завдяки зміні в'язкості рідини, на яку впливають електромагнітні поля.

Такі пристрої дозволяють гнучко адаптуватися з урахуванням різних умов та навантажень, стилю їзди тощо. При цьому рішення складніші і найдорожчі, найчастіше використовуються штатно на дорогих машинах і спорткарах, також зустрічаються на окремих версіях тюнінгованих авто.

• Ще в конструкції підвіски можна виділити стабілізатор поперечної стійкості, який перерозподіляє вагу по колесах авто в поворотах, щоб уникнути нахилів.

Вказаний стабілізатор є пружною штангою, яка через стійки приєднана до елементів підвіски. Такий стабілізатор може стояти як на передній, так і задній осі.

• Опора колеса (поворотний кулак) ставиться на передню вісь, приймає він зусилля від колеса, після чого здійснює перерозподіл на важелі, амортизатори та інші елементи.

Деталі підвіски з'єднані з кузовом, а також між собою різними кріпленнями. Як правило, у підвісці зазвичай використовують 3 види кріплень: болтове з'єднання (жорстке), з'єднання з використанням еластичних деталей (втулки з металу та гуми, сайлент-блок), а також з'єднання з використанням шарового шарніра (кульової опори).

Втулки та сайлент-блоки потрібні для того, щоб з'єднувати деталі підвіски, кріпити елементи до кузова тощо. (Наприклад, кріплення підрамника). Необхідність використання еластичних елементів продиктована тим, що потрібно зменшувати вібрації, а також унеможливити прямий контакт металевих деталей. В результаті знижується вібронавантаженість підвіски, сама підвіска менше шумить під час роботи.

Що стосується кульової опори, це вид шарнірного з'єднання, що дозволяє забезпечити правильну геометрію повороту коліс за рахунок певної свободи. Дана опора стоїть на нижньому важелі передньої підвіски та на кінці тяги механізму кермового управління.

Залежна, напівнезалежна (напівзалежна) та незалежна підвіска

Розглянувши загальний пристрій, також елементи підвіски, стає зрозуміло, що сама підвіска може бути різною по конструкції. Іншими словами, схема задньої підвіски та схема передньої підвіски може суттєво відрізнятися.

Ідемо далі. Визначають тип підвіски конструктивні особливості напрямних елементів її пристрої.

Фактично, існує два основних види підвіски автомобіля:

• незалежна підвіска автомобіля;
• залежна підвіска на авто.

Також фахівці виділяють так звану напівзалежну підвіску, яка має окремі елементи як одного, так іншого типу. Давайте розбиратися.

• Насамперед залежна підвіска передбачає, що колеса з'єднані між собою жорсткою балкою, яка утворює міст автомобіля. В результаті переміщення одного з коліс на осі у вертикальній площині впливає і на інше колесо.

Конструкція проста, надійна, стійка до навантажень та відрізняється великим терміном служби. Однак у разі використання такої підвіски знижується плавність ходу, погіршується керованість тощо.

• Щодо незалежної підвіски, зв'язку між колесами на одній осі просто немає. Це означає, що колеса переміщуються в площині, не впливаючи одне на одного.

З одного боку, це дозволяє помітно зменшити безпружинні маси, поліпшити керованість, підвищити плавність ходу і т.д. Однак, з іншого боку, конструкція помітно складніша і дорожча як у виробництві, так і в ремонті.

• Напівнезалежна (напівзалежна) підвіска є середньою ланкою між залежним та незалежним типом. Конструкція даного типу широко застосовується сьогодні на легкових авто різних класів як задня підвіска.

Не вдаючись у подробиці, такий тип включає два поздовжніх важелі, які з'єднані між собою поперечною балкою. Поздовжні важелі стоять з двох боків авто, одним кінцем прикріплені до кузова, а іншим до маточини.

З урахуванням того, що балка має високий опір на вигин і з легкістю скручується, така підвіска активно працює як пружний елемент, причому колеса, на відміну від залежної підвіски, переміщуються у вертикальній площині без сильного впливу один на одного.

Влаштування передньої підвіски та задня підвіска сучасних автомобілів

Як видно, передня підвіска та задня підвіска на різних авто може відрізнятись. Якщо відкинути старі машини, сьогодні в автомобілебудуванні для легкових автомобілів використовують такі схеми:

• повністю незалежна підвіска всіх коліс;
• незалежна підвіска спереду та напівнезалежна ззаду.

Зазначимо, що другий варіант ставиться на бюджетні авто та машини середнього класу. Що стосується авто з незалежною підвіскою та самих незалежних підвісок, вони також можуть бути представлені такими варіантами:

• підвіска МакФерсон;
• підвіска з подвійними поперечними важелями;
• підвіска на поздовжніх важелях;
• багатоважільна підвіска;
• незалежна торсіонна підвіска.

Як правило, для задньої підвіски автомобіля застосовується підвіска на поздовжніх важелях. Інші види підвісок можна ставити як на передню, так і задню вісь. При цьому на легкових автомобілях із незалежною підвіскою найчастіше на передній осі стоїть підвіска МакФерсон, а на задній осі ставиться багатоважільна підвіска.

Ще зазначимо, що на позашляховиках та автомобілях класу "люкс" може стояти пневматична підвіска (пневмопідвіска з пневматичними пружними елементами). Також зустрічається гідропневматична підвіска, яка також вважається відокремленим варіантом.

Так чи інакше, але конструкція пневмо та гідропневмопідвіски все одно в основі має розглянуті вище типи відомих підвісок. Різниця полягає лише в окремих вузлах та у конструкції ряду пружних елементів.

Насамкінець зазначимо, що ще на автомобілі може бути встановлена активна підвіска або адаптивна підвіска. Як правило, це сукупність існуючих рішень. У такій підвісці реалізовано автоматичне регулювання жорсткості амортизаторів, найчастіше є можливість міняти дорожній просвіт тощо.

В результаті автомобіль підлаштовується під конкретні умови, дозволяючи забезпечити необхідну жорсткість підвіски і стійкість для їзди на високій швидкості, а також максимальний комфорт на поганих дорогах. Рішення досить дорогі та складні у технічному плані. Тому активна і адаптивна підвіска ставиться тільки на автомобілі високого класу.

Підведемо підсумки

З урахуванням наведеної вище інформації стає зрозуміло, що підвіска на різних автомобілях, причому як на передній, так і задній осі, може істотно відрізнятися. При цьому кожен тип підвіски має свої плюси, так і мінуси.

Наприклад, повністю незалежна багатоважільна підвіска є комфортною, керованість автомобіля також на висоті, проте при їзді поганими дорогами окремі елементи погано переносять навантаження і швидко виходять з ладу.

У цьому випадку власнику доводиться виконувати не лише дорогий ремонт передньої, а й задньої підвіски. У свою чергу, схема, де попереду стоїть незалежна підвіска, а ззаду проста балка, дозволяє помітно здешевити сам автомобіль та підвищити загальну надійність задньої підвіски.

Однак у цьому випадку дещо страждає стійкість машини та комфорт. Тому перед вибором автомобіля з тим чи іншим типом підвіски слід звертати увагу на особливості конструкції, що дозволяє вибрати машину з урахуванням індивідуальних вимог і завдань.