Принцип работы подвески современного автомобиля

Мосты автомобиля

Как уже было сказано, ходовая автомобиля включает в свой состав передний и задний мосты. Их назначение в том, чтобы соединить колеса на одной оси и присоединить их к кузову машины. Когда мост ведущий, он передает движения на колеса.

Мост – это сложный агрегат, включающий в себя множество деталей или элементов. Мосты бывают нескольких видов. Вид устанавливаемого моста напрямую зависит от привода машины. Итак, бывает четыре типа мостов.

• Первый – это ведущий, на чертеже такого моста изображено много различных деталей и механизмов, которые входят в его состав. Чаще всего в этой же схеме написано, для чего нужны все эти агрегаты, как они работают, их параметры.
• Второй тип – это управляемый, чаще всего установлен в передней части, как понятно из названия, главной его целью является поворот колеса.
• Третий тип – это управляемые ведущие, здесь устройство выполняет две роли, это приводить в движение машину и управлять ей одновременно.
• Четвертый тип – это поддерживающий, этот мост просто связывает колеса на одной оси и крепит их к кузову. Это устройство принимает на себя всевозможные нагрузки, поэтому его корпус должен быть выполнен из крепкого металла. По этой же причине мост не может быть плотно связанным с кузовом, для этого и была придумана подвеска.

Элементы ходовой части, обеспечивающие качественный контакт с покрытием

Бытует мнение, что качество контакта с поверхностью дороги зависит только от покрышек, упругих и демпфирующих узлов (амортизатора, пружин).

На практике не меньшее значение имеют дополнительные элементы ходовой части, взаимодействующие друг с другом и кинематикой направляющих устройств.

Так, для обеспечения достаточного уровня безопасности и комфорта в промежутке между кузовом и покрытием должны находиться следующие элементы:

Шины — устройства, которые первыми принимают на себя негативные воздействия ям или «наростов» на поверхности дорожного покрытия. Благодаря определенной упругости, покрышки уменьшают колебания и играют роль индикаторов состояния подвески. Если рисунок истирается неравномерно, это говорит о нарушении работы элементов ходовой части (к примеру, об уменьшении сопротивления подвески автомобиля).
Упругие детали (рессоры, пружины) — устройства, в задачу которых входит удерживание кузова транспортного средства на определенном уровне и поддерживание качественной связи машины с покрытием. Продолжительное применение этих изделий приводит к постепенному старению металла, его «усталости» из-за регулярных перегрузок. В итоге характеристики автомобиля, влияющие на уровень комфорта, ухудшаются. Изменению подвергается величина клиренса, параметр симметричности нагрузки, углы расположения колес и другие параметры

Важно понимать, что пружины, а не амортизаторы поддерживают массу машины. Если уменьшается дорожный просвет и транспортное средство «просаживается» без нагрузки, пора устанавливать новые пружины

Направляющие детали. К этим элементам ходовой части относятся торсионы, рессоры и рычажная система, обеспечивающие кинематику взаимодействия кузовной части и колес. Главной функцией узлов заключается поддержание перемещающегося вверх или вниз колеса в одной плоскости вращения. Другими словами, последнее должно находиться приблизительно в одной позиции, под 90 градусов к дороге. При нарушении геометрии направляющих узлов автомобиль становится непредсказуемым на дороге, протектор покрышек быстро изнашивается, уменьшается ресурс амортизаторов и других элементов подвески.
Вспомогательные упругие узлы автомобиля. Сюда можно отнести резинометаллические шарниры, которые часто называются буферами сжатия. В их задачу входит подавление вибраций и ВЧ колебаний, возникающих от взаимодействия металлических элементов ходовой части. Наличие этих узлов способствует повышению ресурса деталей подвески автомобиля, а именно амортизаторов. Вот почему так важно проверять состояние резинометаллических деталей, обеспечивающих соединение подвески. Чем лучше выполняют работу вспомогательные упругие элементы, тем дольше служат амортизаторы.
Стабилизатор поперечной устойчивости (СПУ) — элемент ходовой части автомобиля, необходимый для улучшения управляемости и снижения уровня крена ТС при вхождении в поворот. При резком маневре одна сторона транспортного средства прижимается к поверхности дороги, а вторая — наоборот, «отрывается» от покрытия. Задача СПУ — предотвратить этот отрыв и обеспечить достаточное прижатие «отрывающейся» стороны автомобиля к дороге. Кроме того, в случае наезда машины на препятствие СПУ закручивается и гарантирует быстрый возврат колеса на первоначальную позицию.
Элемент демпфирования (амортизатор) — устройство ходовой части, обеспечивающее гашение кузовных колебаний, возникающих из-за наезда на неровности дорожного покрытия, а также по причине появления инерционных сил. Амортизатор также ограничивает колебания неподконтрольных элементов (балки, мостов, шин, ступицы и прочих) по отношению к кузову. В итоге качество контакта колеса и поверхности дорожного покрытия улучшается.

Мы рассмотрели основные элементы ходовой части автомобиля, которые конструктивно отличаются друг от друга на разных моделях машин, но в итоге несут в себе основное назначение – обеспечить комфортное и безопасное движение транспортного средства.

Ремонт ходовой части (подвески) автомобиля

Каждый компонент ходовой части выполняет свои задачи и имеет свое назначение, направленное на обеспечение комфорта.

Исправная ходовая часть – это гарантия комфорта и безопасности эксплуатации автомобиля по дорогам. Она в ответе за гашение вибраций, снижение тряски машины при движении по бездорожью. Задняя и передняя подвеска достаточно сложная конструкция, состоящая из множества механизмов. От ее исправности зависит Ваша безопасность на дороге.

Ничто не вечно, и для поддержания безотказной работы подвески, нужно проводить систематическое ТО. А если автомобиль часто используется, то пристальней необходимо контролировать состояние ходовой.

Диагностика и ремонт ходовой – комплекс мероприятий, направленный на осмотр и устранение явных и скрытых неполадок, влияющих на работоспособность машины.

Диагностика и ТО ходовой части (подвески) автомобиля необходимо выполнять через каждые 10-15 тыс. км пробега, особенно при частой езде по дорогам плохого качества либо по бездорожью.

Периодическая диагностика дает возможность обнаружить неполадку в работе ходовой на раннем этапе. Несвоевременно обнаруженная поломка может стать причиной быстрого износа других узлов и механизмов автомобиля. Не стоит пытаться сэкономить на собственной безопасности.

Что входит в ремонт ходовой части

Что входит в ремонт ходовой части легкового автомобиля:

• Диагностика и замена амортизаторов
• Замена рычагов
• Диагностика и замена шаровой опоры
• Диагностика и замена подшипников ступиц

От исправности отдельного механизма, детали зависит работоспособность и надежность всей системы в целом. Об неполадках в работе ходовой можно понять по скрипам, стукам, странному шуму во время езды, и это уже сигнал о том, что Ваш железный друг нуждается в квалифицированной помощи.

Строение подвески и основные детали

Всем известно, что дороги в России далеко не идеальные. Трещины асфальтированного покрытия, ямы и ухабы вызывают массу нареканий у автомобилистов. Кроме того, появляется все больше «лежачих полицейских». Автомобильная подвеска амортизирует все неровности и изъяны дороги.

Когда автомобиль едет по неровному дорожному покрытию, все ухабы передаются в виде колебаний на его кузов. Связующим звеном между кузовом и колесами выступает ходовая часть машины. Одна из задач подвески заключается в гашении колебаний, вызываемых неровностями дорожного покрытия. Конструкция ходовой части спроектирована таким образом, чтобы обеспечить возможность перемещения колес относительно кузова и изменять направление движения машины.

Автомобильная подвеска – это сложный узел, включающий такие элементы, как:

• Упругие детали из металла (пружины, рессоры, торсионы) и неметаллические комплектующие (пневматические, гидропневматические, резиновые). Эти элементы принимают нагрузку, которая возникает при преодолении автомобилем неровностей дорожного покрытия, и распределяют ее на кузов.
• Гасящие детали (амортизаторы). Комплектующие ходовой части с гидравлическим, пневматическим или гидропневматическим устройством гасят колебания, которые передаются от упругих деталей.
• Направляющие детали, выполненные в форме различных рычагов, соединяют кузов с ходовой частью и определяют их возможное перемещение относительно друг друга.
• Стабилизаторы, обеспечивающие поперечную устойчивость автомобиля (упругая штанга из металла, которая служит для соединения ходовой части с кузовом, а также для защиты от увеличения крена машины в ходе езды).
• Опоры колес (расположенные на передней оси поворотные кулаки, которые принимают нагрузку от колес и передают ее другим элементам ходовой части).
• Крепежные элементы узлов и комплектующих подвески, которые обеспечивают их соединение между собой и крепление к кузову (болты, композитные сайлентблоки, шаровые опоры).

Принцип действия ходовой части машины основан на преобразовании ударной энергии, которая возникает при наезде колеса на различные неровности дороги, в движение упругих деталей. При этом движение таких деталей смягчается гасящими элементами (амортизаторами), поэтому смягчается сила удара, воздействующая на кузов авто. Именно так происходит поддержка плавности хода машины. Получить более наглядное представление о работе деталей подвески можно, рассмотрев видео, демонстрирующее их взаимодействие.

Рекомендуем

«Как улучшить подвеску (стойки от приоры) ВАЗ 2110 (10-е семейство)» Подробнее

Подвеска разных моделей машин имеет различную степень жесткости. При более жесткой «ходовке» повышается информативность и эффективность управления автомобилем, но существенно снижается комфортность езды. Более мягкая подвеска создает повышенное удобство для водителя, но отрицательно сказывается на управляемости машины. Задача конструкторов автопроизводителей состоит в поиске оптимального сочетания управляемости, комфорта и безопасности автомобиля.

Это интересно: Как заменить тормозные колодки на Ладе Калине

Состав системы

В комплекс входят устройства, обеспечивающие работу по регулированию демпфирующих свойств и динамической жёсткости, а также минимизирующие крены кузова:

• контроллер подвески с микропроцессором, памятью и схемами ввода-вывода;
• активные механизмы парирования крена (управляемые стабилизаторы поперечной устойчивости);
• комплекс датчиков;
• амортизаторы, допускающие электронное управление жёсткостью.

Органами управления приборной панели, чаще всего это бортовой интерактивный дисплей, водитель может задать один из режимов работы по своим предпочтениям. Допускается преобладание комфорта, спортивности или внедорожных способностей, а также более продвинутая индивидуальная настройка функций с запоминанием режима. Накопленная адаптация может быть оперативно сброшена на исходные настройки.

Требования к поперечным стабилизаторам всегда отличаются противоречивостью. С одной стороны, их назначение состоит в обеспечении минимальных кренов кузова. Но так подвеска приобретает характер зависимости, а значит снижается комфорт. При движении по плохим дорогам более ценным свойством будет ещё большая свобода отдельных колёс для достижения максимальной артикуляции осей. Только так для обеспечения постоянного контакта шин с покрытием будут полностью использованы все запасы ходов подвески. Стабилизатор с постоянной жёсткостью, который обычно представляет собой простой пруток из пружинной стали, работающий по принципу торсиона, одинаково хорошо служить во всех условиях не сможет.

В активных подвесках стабилизатор выполняется разрезным, с возможностью электронного регулирования. Для управления приведённой жёсткостью можно использовать разные принципы. Одни производители применяют преднатяг на закручивание электродвигателем с редуктором, другие гидравлический способ, устанавливая гидроцилиндры на стабилизатор или его крепление к кузову. Возможна и полная имитация штанги стабилизатора индивидуальными гидроцилиндрами, работающими параллельно с упругими элементами.

Регулируемые амортизаторы

Обычный амортизатор имеет свойство изменения своей динамической жёсткости в зависимости от скорости и ускорения движения штока. Достигается это системой дросселирующих клапанов, через которые перетекает амортизационная жидкость.

Для оперативного контроля перепускных дросселей возможны два пути – установка электромагнитных клапанов золотникового типа или изменение свойств жидкости в магнитном поле. Производители применяют оба способа, второй реже, поскольку для него потребуется специальная жидкость, изменяющая свою вязкость в магнитном поле.

Основные варианты поломок и диагностика

Ходовая часть авто выдерживает большое давление. Увеличивает его плохое состояние полотна, резкие изменения траектории движения, внезапные торможения, перегруз машины. Из-за этого возникают неисправности, среди которых самые частые:

• Разрушение резиновых элементов и шарниров. Проявляется стучанием снизу при движении, неравномерным истиранием протекторов шин.
• Поломка амортизатора. Авто при появлении дефекта может сильнее вибрировать во время езды, издавать нехарактерные звуки, раскачиваться при поворотах и движении прямо.
• Износ (ослабление) пружин. О проблеме свидетельствуют уход машины в бок при движении, стуки.
• Повреждение втулок стабилизатора устойчивости или самого элемента. При нем машина хуже слушается руля при поворотах, уходит в сторону. Во время движения сильнее ощущается тряска.

Иногда проблемы возникают из-за неправильной установки передних колес, с нарушением углов.

Углы установки колес

Неполадки могут образовываться постепенно или возникнуть в один момент. Поэтому диагностика ходовой части авто должна проводиться не только когда есть тревожные признаки, а в идеале каждые 25-30 тыс. км. Процедура включает в себя:

• Осмотр передней подвески, пока машина стоит на полу. Нужно открыть капот и обследовать стойки, то есть измерить расстояние между чашкой и кузовом. Если оно от 1,5 см, придется менять верхние подушки.
• Раскачивание стоящей машины. После толчков она должна двинуться туда-сюда не больше 2 раз, в ином случае речь идет об износе амортизаторов.
• Осмотр снизу. Авто поднимают домкратом и изучают амортизаторы. На них не должно быть потеков.
• Раскачивание колес. Каждое нужно подвигать вверх-вниз и в обе стороны. В норме не должно быть стуков.
• Осмотр ступичного подшипника. Необходимо раскрутить колесо и убедиться, что он не скрежещет, не гудит. Затем потянуть за пружину при том же действии. Она не должна вибрировать.
• Проверки сайентблоков. Их двигают монтировкой во все стороны. Люфт должен быть одинаковым на каждом и не слишком выраженным.
• Проверки шаровой опоры. Ее двигают монтировкой вверх-вниз. Свободного хода быть не должно. Еще можно проверить опору глубиномером, открутив колесо и нижнюю пробку. Расстояние должно быть не более 11 мм.
• Осмотра стабилизатора. Между ним (около втулки) и подрамником нужно просунуть монтировку, покачать. Стабилизатор не должен «гулять». При исправном состоянии и болты сидят крепко во время их раскачивания.
• Осмотра стоек стабилизатора. Если какая-то из них сломалась, это видно.

Ещё на AutoLex.Net:

Полная компьютерная диагностика автомобиля: что покажет, можно ли сделать самостоятельно

Точно так же изучают детали задней подвески, только снизу автомобиля. Иным способом обнаружить неполадки в этой части машины невозможно.

О том, как проверить подвеску самому, смотрите в этом видео:

Зависимые и независимые подвески

На одной оси автомобиля колёса могут быть связаны жёсткими балками и работать синхронно при наезде на препятствие одним из них. В этом случае подвеска считается зависимой. Как правило, такие системы применяются для задних колёс. В то же время независимая подвеска, например, передних колёс, предполагает раздельное, не связанное друг с другом жёстким элементом соединение. Каждое колесо может в процессе движения изменять своё положение независимо от второго. Такая компоновка обеспечивает высокую степень сцепления с дорожным покрытием, более комфортные условия передвижения по неровной дороге и повышает управляемость на больших скоростях. В этом плане может быть вопрос: «Независимая подвеска своими руками – реально или нет?». Ответ однозначен, специалисты не рекомендуют самостоятельно изменять конструкцию любой модели автомобиля без соответствующих профессиональных знаний и навыков.

Работа подвески автомобиля

Разобрав принцип работы подвески автомобиля, рассмотрим ее элементы отдельно и подробнее.

Гасящим элементом в подвеске автомобиля является амортизатор. Это — трубка, в которой находится жидкость, поршень ( см. работа поршня ) , входящий в трубку и пружина, расположенная на поршне. Чтобы нагляднее понять принцип работы амортизатора, вспомните обыкновенный велосипедный насос. Если перекрыть подачу воздуха ему и попытаться его прокачать – вы ощутите сопротивление воздуха, и ручка насоса после надавливания будет возвращаться обратно. Примерно то же происходит с амортизатором. При резком ударе (наезде на неровность) пружина сжимается, смягчая резкую нагрузку, делая ее более плавной, а жидкость в трубке, перетекая из одной полости в полость с поршнем эту нагрузку (колебание) полностью гасит. Для примера: каждый хоть раз видел, как хозяин любой машины пытался резко надавить на один из краев кузова и тут же отпускал его. Это элементарная проверка работы амортизатора. Если автомобиль после этой процедуры качнется 1-2 раза – амортизатор исправен, если больше – надо искать неисправность, так как амортизатор не гасит колебания пружины.

Направляющим элементом служит рычажно-шарнирные соединения. То есть это — несколько рычагов, имеющих как жесткое, так и шарнирное соединение, которые своей работой «заставляют» перемещаться колесо при колебаниях в нужном направлении, о чем мы упомянули ранее. Для примера можно взять ладонь человека. Пальцы – это и есть рычаги, а места сгибов – это шарниры. И если пальцы можно сжать в кулак, то выгнуть их фаланги наоборот или в сторону уже нельзя. Вот примерно по такому принципу и работает направляющий элемент.

Ну и наконец, упругий элемент. В зависимости от вида транспортного средства эти элементы имеют индивидуальные конструкции, основные виды которых представлены на рисунке ниже.

Так, у большегрузных машин, где нагрузка на оси довольно велика, применяют рессоры. Это вогнутые железные пластины, которые центром крепятся к креплению колеса, а краями – к раме автомобиля. За счет своей упругости они при прогибании все равно возвращаются в исходное положение, ослабляя резкую нагрузку на колесо. Количество и толщина пластин зависит от максимально возможной массы автомобиля с перевозимым грузом.

Про пружины мы уже говорили, когда рассматривали амортизатор. Разница в том, что у тяжелых машин пружины более мощные, и они крепятся рядом с амортизатором.

Ну и еще один тип упругого элемента – это пневмобаллон. Это — полость, накачанная воздухом, давление которого регулируется компрессором. Его работа основана на принципе любого мяча, который можно накачать до предела, а можно приспустить, чтобы он был мягче. Такой вариант применяется для большегрузных автомобилей, перевозящих различные грузы. Например, сегодня он везет крупногабаритный груз весом в 1 тонну, а завтра уже другой, массой в 10 тонн. Соответственно, и нагрузка на упругие элементы будет различаться в 10 раз. Вот чтобы не было таких перепадов, и применяют пневмобаллоны с регулированием давления воздуха.

Это только типичные варианты подвески, с которыми мы ознакомились. Современные конструкторы и инженеры придумывают еще более совершенные варианты, которые мы опустим. Поэтому переходим к заключительному элементу ходовой части, которое уже не раз упоминалось – это колеса.

Виды подвесок автомобиля

Автомобильная подвеска в зависимости от конструктивных особенностей и строения бывает следующих видов.

• Зависимая. Первый вариант конструкции, который был применен в автомобилестроении. Описан выше, в разделе, посвященном истории узла. Отличительная особенность – жесткая связь обеих колесных осей с амортизаторами и рессорами. Несмотря на низкий уровень комфорта при езде, является самой дешевой в производстве и очень надежной – неисправности возникают крайне редко. Оба фактора обусловлены простотой конструкции.
• Независимая. Каждое из колес движется независимо от другого (отсюда и название). Это реализовано за счет рычагов, которые закреплены одной стороной на оси, а второй – на колесах. Они способны передвигаться в вертикальной плоскости. Поэтому при изменении положения колеса второе сохраняет свою позицию. В результате на кузов передается гораздо меньше ударов. Кроме того, колеса всегда имеют сцепление с дорожным покрытием. Иногда независимой оставляют только одну ось (ведомую).
• Полунезависимая. Вместо рычага используется торсионная балка. Она приподнимает вместе с собой часть оси. Благодаря этому удается достичь комфорта, близкого к независимой подвеске, и надежности, близкого к зависимой. Таким образом, полунезависимая конструкция занимает промежуточное положение между ними.
• Пневматическая. Вместо амортизаторов использует цилиндры со сжатым воздухом, по которым передвигаются поршни. Именно они гасят удары. В современных моделях автомобилей уровнем давления воздуха в таких цилиндрах часто управляет ЭБУ. Наиболее широко пневмоподвеска применяется на грузовых транспортных средствах. Однако сегодня ее используют и на легковых авто.
• Гидравлическая. Аналогична пневматической, но вместо воздуха в цилиндрах находится специальная жидкость. Гидравлическая подвеска не только прекрасно гасит удары, но и «умеет» регулировать клиренс, жесткость реакции на неровности дорожного покрытия.
• Торсионная. В такой конструкции используют продольный торсион (штангу), которая движется в вертикально плоскости и наряду с амортизатором гасит колебания. Однако встретить ее в легковых авто достаточно трудно – чаще всего ее применяют на грузовиках.
• Электромагнитная. Роль амортизаторов выполняют электромагниты. Такой вариант обычно устанавливают на авто премиум-класса. Поскольку электромагниты требуют большого расхода энергии, часто подобную подвеску сочетают с гидравлической, получая таким образом составной вариант, экономящий заряд аккумулятора.
• Двухрычажная. Движением колеса в данном случае управляют 2 рычага. Один закреплен сверху, другой снизу. Между ними расположен амортизатор. Такая подвеска считается более эффективной, чем традиционные варианты. Рычажная подвеска может не ограничиваться двумя рычагами – иногда их гораздо больше. Это позволяет более равномерно распределять нагрузку с колеса.
• Интегральная. Состоит из нескольких рычагов, поворотного кулака и соединительной тяги. Обычно устанавливается на ведомые колеса.
• Винтовая. Подразумевает использование специализированных стоек стабилизатора (в народе – косточки) с нанесенной на их поверхность резьбой.

Существуют и другие классификации. Например, в зависимости от способности к сжатию подвеску делят на 2 типа:

• длинноходная;
• короткоходная.

Первая чаще всего применяется на внедорожниках, так как позволяет преодолевать серьезные препятствия и обеспечивает постоянный контакт колес с дорожным покрытием. Вторая обычно используется на легковых (в том числе спортивных) автомобилях, так как улучшает управляемость транспортным средством.

Упругие элементы

Задача данных элементов подвески – гасить удары, поступающие с колес автомобиля на кузов, и представляют собой следующие детали:

1. Пружина. Самый простой элемент, присутствующий почти во всех видах подвески. Для эффективности работы может иметь различную форму.
2. Рессора. Самый древний элемент подвески, представляет собой набор стальных листов, соединенных вместе, и гасящих колебания за счет взаимного трения.
3. Пневматический элемент. Выполняет роль альтернативы пружине и представляет собой подушку из резины, куда закачивается воздух.
4. Торсион. Упругий компактный элемент в виде стержня, один конец которого соединен с рычагом подвески, а другой зажат кронштейном на кузове. При перемещении рычага подвески стержень выполняет роль упругого элемента и скручивается.
5. Подрамник. Представляет собой промежуточную деталь между кузовом и элементами подвески, образуя с ними одну сборочную единицу.
6. Стабилизатор поперечной устойчивости. Представляет собой стержень, связанный через стойки или рычаги подвесок колес для стабилизации движения автомобиля.