Подвеска автомобиля как устроена


Подвеска автомобиля: назначение, устройство, виды подвесок

Подвеска автомобиля представляет собой совокупность элементов, обеспечивающих упругую связь между кузовом (рамой) и колесами (мостами) автомобиля. Главным образом подвеска предназначена для снижения интенсивности вибрации и динамических нагрузок (ударов, толчков), действующих на человека, перевозимый груз или элементы конструкции автомобиля при его движении по неровной дороге. В то же время она должна обеспечивать постоянный контакт колеса с дорожной поверхностью и эффективно передавать ведущее усилие и тормозную силу без отклонения колес от соответствующего положения. Правильная работа подвески делает управление автомобилем комфортным и безопасным. Несмотря на кажущуюся простоту, подвеска является одной из важнейших систем современного автомобиля и за историю своего существования претерпела значительные изменения и усовершенствования.

История появления

Попытки сделать передвижение транспортного средства мягче и комфортнее предпринимались еще в каретах. Изначально оси колес жестко крепились к корпусу, и каждая неровность дороги передавалась сидящим внутри пассажирам. Повысить уровень комфорта могли лишь мягкие подушки на сиденьях.

Зависимая подвеска с поперечным расположением рессоры

Первым способом создать упругую “прослойку” между колесами и кузовом кареты стало применение эллиптических рессор. Позже данное решение было позаимствовано и для автомобиля. Однако рессора уже стала полуэллиптической и могла устанавливаться поперечно. Автомобиль с такой подвеской плохо управлялся даже на небольшой скорости. Поэтому вскоре рессоры стали устанавливать продольно на каждое колесо.

Развитие автомобилестроения повлекло и эволюцию подвески. В настоящее время насчитываются десятки их разновидностей.

Основные функции и характеристики подвески автомобиля

У каждой подвески существуют свои особенности и рабочие качества, которые напрямую влияют на управляемость, комфорт и безопасность пассажиров. Однако любая подвеска вне зависимости от своего типа должна выполнять следующие функции:

  1. Поглощение ударов и толчков со стороны дороги для снижения нагрузок на кузов и повышения комфорта движения.
  2. Стабилизация автомобиля во время движения за счет обеспечения постоянного контакта шины колеса с дорожным покрытием и ограничения чрезмерных кренов кузова.
  3. Сохранение заданной геометрии перемещения и положения колес для сохранения точности рулевого управления во время движения и торможения.

Как работают автомобильные подвески | HowStuffWorks

Когда люди думают об эффективности автомобиля, они обычно думают о лошадиных силах, крутящем моменте и ускорении от нуля до 60. Но вся мощность, создаваемая поршневым двигателем, бесполезна, если водитель не может управлять автомобилем. Вот почему автомобильные инженеры обратили свое внимание на систему подвески почти сразу, как только освоили четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

Работа автомобильной подвески состоит в том, чтобы максимизировать трение между шинами и поверхностью дороги, обеспечить стабильность рулевого управления при хорошей управляемости и обеспечить комфорт пассажиров.В этой статье мы рассмотрим, как работают автомобильные подвески, как они развивались на протяжении многих лет и как движется дизайн подвесок в будущем.

Если бы дорога была идеально ровной, без неровностей, подвески не были бы необходимы. Но дороги далеко не ровные. Даже у недавно проложенных шоссе есть тонкие недостатки, которые могут взаимодействовать с колесами автомобиля. Именно эти недостатки прикладывают силы к колесам. Согласно законам движения Ньютона, все силы имеют как , , так и , направление .Удар на дороге заставляет колесо двигаться вверх и вниз, перпендикулярно поверхности дороги. Величина, конечно, зависит от того, ударяет ли колесо по гигантскому удару или крошечному пятнышку. В любом случае, колесо автомобиля испытывает вертикальное ускорение , когда оно преодолевает несовершенство.

Без промежуточной конструкции вся вертикальная энергия колеса передается на раму, которая движется в одном направлении. В такой ситуации колеса могут полностью потерять связь с дорогой.Затем под действием силы тяжести вниз колеса могут врезаться обратно в дорожное покрытие. Что вам нужно, так это система, которая будет поглощать энергию колеса с вертикальным ускорением, позволяя раме и кузову двигаться без помех, пока колеса следуют за неровностями на дороге.

Исследование сил при работе на движущемся автомобиле называется Динамика автомобиля , и вам необходимо понять некоторые из этих концепций, чтобы понять, почему подвеска необходима в первую очередь.Большинство автомобильных инженеров рассматривают динамику движущегося автомобиля с двух точек зрения:

  1. Поездка - способность автомобиля сгладить неровную дорогу
  2. Управление - способность автомобиля безопасно разгоняться, тормозить и поворачивать

Эти две характеристики могут быть дополнительно описаны в трех важных принципах - дорожная изоляция , дорожная опора и на поворотах . В приведенной ниже таблице описываются эти принципы и то, как инженеры пытаются решать задачи, уникальные для каждого из них.

Подвеска автомобиля с его различными компонентами обеспечивает все описанные решения.

Давайте посмотрим на части типичной подвески, начиная от общей картины шасси до отдельных компонентов, которые составляют подвеску.

, Как работает подвеска автомобиля | Как автомобиль работает

Листовая рессора и Макферсон

Типичная система подвески на заднеприводном автомобиле. У этого есть живая задняя ось на листовых рессорах, и независимая передняя подвеска типа Макферсон-стойки с внутренним демпфером.

Существуют различные способы крепления колес автомобиля, чтобы они могли двигаться вверх и вниз на своих пружинах и демпферы и сделайте это с минимальным изменением расстояния между соседними колесами или почти вертикального угла шины на дорогу.

Передние колеса должны свободно вращаться на своих рулевое управление Шатуны. Ведущие колеса, передние или задние, также должны свободно вращаться вместе с приводные валы ,

Независимая подвеска

Автомобиль с задним приводом часто имеет ведущий мост трубка, содержащая как ведущие валы (полуоси), так и дифференциал шестерни , полноприводный автомобиль автомобиль может иметь прямую трансляцию ось также.

А мертвая ось - жесткая балка - теперь используется спереди только на фургонах и грузовиках.Некоторые переднеприводные автомобили имеют мертвый задний мост.

Жесткая ось будет иметь пружины и тяги для предотвращения бокового движения.

Независимая подвеска

Рычаг подвески

Двухрычажная подвеска. Треугольные рычаги установлены на их наружных концах сверху и снизу поворотного поворотного элемента. Две вилки каждого поперечного рычага проходят внутрь, чтобы поворачиваться на раме. Тяга - стабилизирующая штанга - соединена между рамой и нижним поперечным рычагом.

Вместо того, чтобы делить общую ось, каждое колесо на автомобиле независимая подвеска независимо прикреплен к кузову или подрамнику. Могут быть использованы разные комбинации пружин.

Когда ведомые колеса независимо подвешены, дифференциал фиксируется на Рамка и приводит колеса в движение соединенными приводными валами.

Есть пять типов система подвески в общем пользовании.

Двойной поперечный рычаг используются в основном на фронте. Есть два поперечных рычага, один над другим, чтобы держать колесо в вертикальном положении, когда оно поднимается и опускается.

Макферсон-подвеска может использоваться как спереди, так и сзади. Колесо хаб жестко закреплен на вертикальной, телескопической, трубчатой стойки который имеет свой верхний конец, прикрепленный к раме или к усиленному крылу.

На передних колесах вся стойка поворачивается для обеспечения рулевого управления. Поворотные рычаги выдвигаются внутрь и вперед к раме, чтобы держать колесо в вертикальном положении и противостоять ускорению и торможению сил ,

А продольный рычаг прикреплен к ступице колеса на одном конце и проходит вперед до шарнира на раме.

Рычаг может быть расширен в V-образную форму с двумя шарнирами, либо рядом, либо с внутренним шарниром, немного позади переднего - полуприцепного рычага. Задние рычаги обычно находятся только сзади.

Подвеска продольного рычага

Подвеска на задней подвеске на автомобиле с задним приводом. Рычаг прикреплен к ступице заднего колеса и расширяется в V, чьи два рычага выдвигаются вперед и поворачиваются на раме. Дифференциал крепится к раме, а приводные валы имеют универсальные шарниры.

А ведущая рука Используется только спереди, является противоположностью продольного рычага, с колесом перед шарниром.

Качающиеся оси может быть спереди или сзади. Система похожа на балку, разрезанную пополам и прикрепленную к шарнирам на раме.

Обычно полуоси расширяются в V с передними и задними шарнирами, чтобы не допустить скручивания.

Стабилизаторы поперечной устойчивости

стабилизатор поперечной устойчивости

Повороты позволяют стержню закручиваться, но в ограниченной степени, так что вращение контролируется.

Чтобы удержать автомобили от крена - наклонившись на поворотах, - используется стабилизатор поперечной устойчивости, часто спереди, иногда сзади, а иногда спереди и сзади.

Это торсион пересечение автомобиля через два шарнира на противоположных сторонах рамы.

Снаружи шарниров планка отгибается назад, и один конец прикрепляется к каждому колесу, обычно через одну или две гибкие резиновые втулки.

Когда одно колесо движется вверх, оно поднимает один конец планки, а другой конец поднимает другое колесо, поддерживая уровень автомобиля.

,

Как работают системы подвески автомобиля

На первый взгляд кажется, что подвеска автомобиля выполняет довольно простую работу. Если неровности оказываются менее ухабистыми, тогда все хорошо, верно?

На самом деле подвесная система имеет огромное количество работы, и ее компоненты должны выдерживать огромное напряжение по сравнению с другими основными системами в автомобиле. Система подвески расположена между рамой и колесами и служит нескольким важным целям. В идеале, хорошо настроенная подвеска будет поглощать неровности и другие недостатки на дороге, чтобы люди внутри автомобиля могли путешествовать с комфортом.Хотя это очень важно с точки зрения пассажира, водитель заметит некоторые другие признаки системы подвески. Эта система также отвечает за максимально возможное удержание колес на земле.

Колеса чрезвычайно важны для производительности и безопасности автомобиля. Колеса - единственная часть автомобиля, которая касается дороги. Это означает, что они должны одновременно подавать мощность на землю и управлять, одновременно отвечая за остановку транспортного средства.Без системы, способной поглощать неровности и выбоины на дорогах, автомобиль трясется и качается по неровной поверхности, что делает его практически непригодным для использования из-за отсутствия тяги. Хотя система подвески является отличным решением для ухабистых дорог, она значительно усложняет ситуацию, если учесть, что колеса теперь отвечают за все свои стандартные обязанности, и теперь им приходится перемещаться вверх и вниз, чтобы поглощать удары при ударах при выполнении ручка транспортного средства, как будто она не на пружинах, и ее бросают с каждым поворотом.

Вот почему система подвески очень сложна. Здесь задействовано много деталей, и один сломанный или согнутый кусок может саботировать всю установку.

Как работает система подвески?

По большей части современные автомобили имеют независимую подвеску спереди и сзади, что позволяет каждому колесу двигаться независимо от других. Некоторые автомобили, тем не менее, используют более базовую балочную ось из-за более низкой стоимости и более простой конструкции. Единственные балки мостов, которые еще используются в новых автомобилях, - это ведущие мосты.На ведущих осях установлены приводные колеса на каждом конце, а на мертвых осях - свободно вращающиеся шины на каждом конце. Проблема с задними шинами, которые не двигаются независимо, заключается в том, что они всегда держат один и тот же угол относительно друг друга, а не относительно поверхности дороги. Это означает меньшую тягу и меньшую предсказуемость в обращении. Вплоть до самой последней итерации Ford Mustang использовал ведущий мост и подвергался жесткой критике за то, что жертвовал производительностью ради ностальгической управляемости.

Балки также вносят ненужный неподрессоренный вес.Вес неподрессоренной части - это вес, который не опирается на подвеску. Вес, опирающийся на подвеску, называется подпружиненным весом. Низкий неподрессоренный вес по сравнению с подрессоренным весом делает автомобиль более легким и оживленным. Противоположность обеспечивает резкую поездку и чувство того, чтобы иметь меньше контроля над транспортным средством. Если дифференциал, передающий мощность на колеса через оси, прикреплен к раме или кузову автомобиля, а не к самой оси, то существует значительная величина меньше неподрессоренной массы.Это одна из основных причин, помимо множества других преимуществ, связанных с возможностью перемещения одного колеса без значительного влияния на другие колеса, почему независимая подвеска практически повсеместно используется автопроизводителями для передних и задних колес своих автомобилей.

Независимая передняя подвеска позволяет каждому переднему колесу перемещаться вверх и вниз с помощью пружины и амортизатора, прикрепленных болтами к раме на одном конце и рычага управления или поперечного рычага на другом конце. Рычаг управления прикреплен к передней части автомобиля рядом с центром на одном конце рычага, а поворотный кулак - на другом.Треугольный рычаг делает то же самое, за исключением того, что он прикрепляется к раме в двух точках, поэтому деталь напоминает поперечный рычаг. Расположение каждого компонента в независимых системах передней подвески очень важно, поскольку передние колеса должны поворачиваться и поддерживать постоянное выравнивание для обеспечения безопасной эксплуатации автомобиля.

Независимая задняя подвеска использует ту же технологию, что и передняя, ​​без учета динамики рулевого управления, поскольку задние колеса обычно не поворачиваются. У заднеприводных и полноприводных автомобилей есть дифференциал, установленный на раме посередине рычагов управления или поперечных рычагов, в то время как переднеприводные автомобили имеют очень простую заднюю подвеску, для которой нужны только пружины и амортизаторы.

Амортизаторы и пружины обеспечивают амортизацию и сжатие при движении подвески. Пружины обеспечивают силу, чтобы удерживать подрессоренный вес от колес и противостоять сжатию. Амортизаторы представляют собой заполненные маслом цилиндры, которые заставляют подвеску сжиматься и разжиматься с постоянной скоростью, чтобы пружины не подпрыгивали вверх и вниз. Современные амортизаторы (или амортизаторы) чувствительны к скорости, то есть они более плавные при работе с легкими ударами и повышают устойчивость к большим ударам.Думайте о пружинах как о сторожевых собаках, готовых злобно защитить машину от ударов. Амортизаторы - это те, которые держат поводки сторожевых собак, следя за тем, чтобы они не заходили слишком далеко и приносили больше вреда, чем пользы.

Многие автомобили, в частности маленькие, используют распорки MacPherson, которые расположены в центре витой пружины и действуют как амортизаторы. Это экономит место и легче.

Как подвеска повышает комфорт пассажиров?

Если езда или комфорт автомобиля хороши, это означает, что подвеска имеет хорошую дорожную изоляцию.Подвеска может двигаться вверх и вниз при необходимости, не сотрясая автомобиль. Достаточно ощущения от дороги достигают водителя, поэтому они будут знать о любых тревожных дорожных условиях и чувствовать грохот, если они вступят в обочину высокоскоростной дороги.

Более старые роскошные автомобили, в частности американские роскошные автомобили, имеют репутацию такой удобной подвески, что водитель будет чувствовать себя так, как будто они водят лодку. Это не оптимально, так как ощущение дороги (по крайней мере, немного) важно для поддержания ситуационной осведомленности во время вождения.Спортивные автомобили и заводские компакты часто подвергаются критике за плохую изоляцию дорог. Производители этих автомобилей предполагают, что их демографическая группа ищет быстрое время прохождения круга на трассе из-за комфорта на дороге. Кроме того, транспортные средства, движущиеся на гоночной скорости, получают гораздо большую прижимную силу от воздуха, что может привести к непредсказуемым действиям удобной ориентированной на шоссе подвески, особенно на поворотах.

Некоторые возможные проблемы с кузовом или поездкой, на которые стоит обратить внимание:

  • Рулон кузова: Когда кузов автомобиля наклоняется наружу при прохождении поворотов.Все автомобили делают это до некоторой степени, когда едут за поворот, но если кузов автомобиля слишком сильно кренится, то изменение веса может привести к тому, что автомобиль начнет вращаться, преждевременно отклониться от поворота или потерять сцепление с одним или несколькими колесами. ,

  • Снизу: Когда шины соприкасаются с кузовом автомобиля при сжатии подвески. Это происходит, когда у автомобиля недостаточно подвески, чтобы выдержать силу удара, по которому он движется. Отбойники могут предотвратить это, обеспечив подушку между подвеской и рамой, которая предотвращает движение шины достаточно высоко, чтобы ударить по кузову автомобиля, но если они неадекватны или отсутствуют, то может возникнуть эта проблема.Днище может легко повредить кузов, колеса или систему подвески.

Как система подвески помогает автомобилю оставаться на связи с дорогой?

Способность автомобиля удерживать дорогу измеряется тем, насколько хорошо автомобиль может поддерживать хорошую тягу и равномерное распределение веса при воздействии различных сил. Чтобы чувствовать себя устойчиво при остановке, автомобилю нужна подвеска, которая не позволяет переднему опускаться при каждом нажатии на тормоза. Для плавного ускорения требуется подвеска, которая препятствует приседанию автомобиля сзади при открытии дроссельной заслонки.Сдвиг веса дает половине колес большую часть тяги, тратя впустую мощность и вызывая противоречивые характеристики управляемости.

Как упомянуто выше, тело, слишком много вращающееся в поворотах, плохо для управления. Крен кузова также плох, потому что он смещает тягу к одной стороне автомобиля больше, чем к другой при повороте угла. Это приводит к тому, что внутренние шины теряют сцепление и, возможно, покидают поверхность дороги. Подвеска, обеспечивающая хорошее сцепление с дорогой, по большей части предотвратит это.

Некоторые проблемы тяги, которые могут быть связаны с неидеальной системой подвески, включают:

  • Bump Steer: При столкновении с отбойником автомобиль поворачивает влево или вправо без поворота колеса водителем. Плохое выравнивание подвески может привести к повороту колес таким образом, который вызывает эту проблему.

  • Избыточная поворачиваемость: Когда задняя часть автомобиля теряет сцепление с дорогой и ослабевает за углом. Если кузов поворачивает слишком сильно в поворотах, то смещение веса может привести к потере сцепления задних колес.Задние колеса под углом, который недостаточно позволяет шине прилипать к дороге, когда в поворотах также может вызвать эту проблему.

  • Понижение: Когда передние колеса теряют сцепление за поворотом и вызывают движение автомобиля по направлению к внешней стороне поворота. Как и в случае избыточной поворачиваемости, чрезмерный крен кузова или неправильно повернутые колеса могут стать причиной плохого сцепления передних колес при прохождении поворотов. Понижение скорости особенно опасно, потому что машины с передним приводом управляют и обеспечивают мощность передними колесами.чем меньше сцепление передних колес, тем меньше автомобиль может эффективно управлять.

  • И избыточная поворачиваемость, и пониженная поворачиваемость усугубляются скользкими дорожными условиями.

Обслуживание подвески

Поскольку основная работа системы подвески состоит в том, чтобы поглощать удары, чтобы защитить автомобиль и его пассажиров, части изготовлены так, чтобы быть достаточно долговечными. Есть несколько других компонентов на современных автомобилях, которые так же сильно перепроектированы, как и те, что есть в системе подвески.

Тем не менее, так как внутри подвески происходит такое большое движение и усилие, детали неизбежно изнашиваются или становятся поврежденными. Серьезные выбоины могут настолько сильно опустить автомобиль, что опоры, удерживающие пружины, изгибаются или ломаются.

Скрипы обычно сопровождают проходные изоляторы и другие соединения. Если при прохождении неровностей один угол транспортного средства становится слишком бодрым, то немедленно осмотрите амортизаторы или стойки. Проблемы с подвеской должны решаться немедленно, поэтому, если изменяется управляемость или амортизация автомобиля, следует как можно скорее осмотреть его.

,

Смотрите также