Независимая подвеска
Давайте разберемся с принципом действия независимой подвески, чтобы понять ее недостатки и преимущества независимой подвески. Возникновение колебания одного из установленных колес одного моста на независимой подвеске не приводит к возникновению колебаний другого колеса.
Обычно независимую подвеску используют на передних колесах легковых транспортный средств. При этом каждое из колес практически отдельно от второго колеса соединяется с рамой или кузовом. Но также существует независимая задняя подвеска. Существует шкворневая и бесшкворневая независимые подвески колес.
Виды независимых подвесок
- Шкворневая независимая подвеска;
- Бесшкворневая независимая подвеска.
Шковрневая независимая подвеска
В шкворневой независимой подвеске (рис. а) к поперечной балке подрамника шарнирно закреплены рычаги 7 и 12, при этом их концы в свою очередь шарнирно соединяются со стойкой 11. Поворотный кулак 10 колеса закрепляется при помощи шкворня на стойке. Направляющее устройство подвески образуют рычаги 7 и 12, а также стойка подвески 11. Направляющее устройство служит для передачи усилия от колес к раме. В качестве упругого элемента выступает пружина 8, которая устанавливается между поперечиной подрамника 13 и нижними рычагами 7.
Бесшкворневая независимая подвеска
Бесшкворневая независимая подвеска (рис. б) состоит в свою очередь из пружины 8, верхнего рычага 12 и нижнего рычага 7. Особенность отличия от шкворневой подвески заключается в непосредственном креплении поворотной стойки 11 к поворотному кулаку 10 и шарнирно соединяется шаровыми пальцами с рычагами подвески (верхним и нижним). Такая конструкция способствует уменьшению неподрессоренных масс частей и при этом силы, действующие в шарнирах стойки значительно меньше.
Устройство независимой подвески
а – шкворневая независимая подвеска, б — бесшкворневая независимая подвеска, 7 и 12— рычаги, 8 – пружина, 9 – шкворень, 10 – поворотный кулак, 11 – поворотная стойка, 13 – поперечина подрамника.
Зависимая или независимая подвеска. Почему автопроизводители не отказываются от балки
Прогресс постепенно стирает разницу между различными конструктивными решениями. Достаточный уровень комфорта и безопасности водителю обеспечен в любом случае. Но характер автомобилей во многом все равно зависит именно от того, как реализованы те или иные узлы. Сегодня разговор пойдет о сравнении независимой многорычажной и полузависимой подвески, так называемой подвески со скручиваемой балкой, и об области применения различных технических решений.
Подвески автомобилей бывают зависимые и независимые. Но в отношении одной из самых массовых конструкций классификация начинает сбоить. Подвеска со скручиваемой балкой в спецификациях на любой автомобиль указывается как независимая, но ее второе название — полузависимая — подсказывает: что-то тут не так. Порой встречается мнение, что это не настоящая независимая подвеска и что она априори уступает настоящим независимым по комфорту и управляемости. Попробуем разобраться, в чем дело.
К середине XX века практика автомобилестроения смогла сформулировать основные требования к эластокинематике подвесок неуправляемых колес. Во‑первых, требовалось минимальное изменение колеи при ходах сжатия и отбоя. Также при ходе подвески продольные углы установки подвески должны были оставаться неизменными или меняться по заданному конструктором правилу (обычно требовалось отрицательное схождение при любом ходе). И при ходе сжатия развал относительно уровня поверхности должен оставаться неизменным либо меняться в сторону отрицательного.
Самая распространенная на тот момент зависимая подвеска задних колес обеспечивала только постоянный нулевой угол развала, а углы схождения менялись по сложному правилу в зависимости от конструкции крепления моста. На неровностях и при движении по дорогам со сложным профилем она не давала оптимального пятна сцепления, вызывая перекосы оси с изменением колеи. И к тому же неподрессоренные массы при зависимой подвеске ведущих колес были слишком велики, а подвеска типа «Де Дион» при меньшей неподрессоренной массе занимала избыточный объем.
На Smart используется хитрая схема задней подвески типа «Де Дион». Только она смогла обеспечить необходимую устойчивость и комфорт при столь компактных габаритах
Независимые подвески обеспечивали намного лучшее использование внутреннего объема машин, но не все они выдавали оптимальное изменение геометрии подвески на ходу. Такие конструктивно простые варианты, как подвеска на продольных рычагах и подвеска с качающимся рычагом, оказались по эластокинематике даже хуже зависимой подвески. А очень распространенный в передних подвесках макферсон для задней подходит плохо.
У подвески на продольных рычагах угол развала при крене машины увеличивался, что ухудшало сцепление нагруженного колеса в повороте, а схождение оставалось практически неизменным, с минимальным положительным значением за счет податливости элементов подвески. Подвеска с качающимся поперечным рычагом, как на ЗАЗе, вообще оказалась откровенно опасной: развал не просто изменялся при ходе сжатия, он менялся в очень широких пределах в зависимости от нагрузки машины. И схождение у этого типа подвески также сильно менялось в процессе движения, причем не в оптимальную сторону.
Более конструктивно удачными оказались два варианта исполнения задней подвески. Наиболее совершенная по кинематике — подвеска на двойных поперечных рычагах. Подвеска на диагональных рычагах заметно ей уступала по характеристикам, но зато конструктивно была значительно проще и надежнее.
Подвеска с диагональным рычагом по конструкции максимально проста. Один рычаг установлен под углом 15–25 градусов к оси движения машины. За счет поворота оси рычага в двух плоскостях можно задать почти оптимальные параметры изменения геометрии подвески в небольшом диапазоне ходов сжатия. А если применять дополнительную реактивную тягу для изменения развала, то кинематика становится еще лучше. Так делали, например, на BMW 80‑х до E34 включительно. И при этом все максимально просто и технологично, всего два несущих сайлентблока, цена и объем конструкции — минимальные.
Подвеска на двойных поперечных рычагах была более сложной и объемной. И к тому же — до массового внедрения надежных сайлентблоков и шаровых шарниров — еще и не особенно надежной и требовательной в обслуживании. Но в спорте ее возможности сразу оценили по достоинству. Этот тип подвески позволяет задать кинематику движения колеса с большой точностью. Можно «запрограммировать» любое поведение подвески в зависимости от хода сжатия и направления приложения нагрузки за счет эластокинематики упругих элементов и геометрии рычагов.
Многорычажная подвеска — результат эволюции этих двух вариантов подвесок. Классическая многорычажная подвеска — это, например, задняя подвеска Mercedes в кузове W201, которая применялась компанией на протяжении почти 20 лет. Пять рычагов подвески задают сложную траекторию движения колеса, позволяя придать заднеприводной машине оптимальную управляемость.
Четыре рычага геометрически соответствуют двум сдвоенным рычагам подвески на двойных поперечных рычагах, а еще один помогает программировать эластокинематику. Другой очень распространенный вариант многорычажной подвески эволюционно восходит к подвеске на диагональном рычаге. Тут рычагов может быть меньше — всего три. Несущий диагональный рычаг дополнен двумя или более поперечными рычагами. Эта конструкция тоже позволяет задать сложную кинематику движения колеса в любых условиях. Оба варианта подвесок обеспечивают отличные возможности по настройке управляемости для машин.
Четырехрычажная подвеска
Пятирычажные подвески применяются в основном на заднеприводных машинах, требования к подвеске у которых выше, а трехрычажные — как правило, на переднеприводных. Но исключений хватает: так, на машинах BMW часто используют варианты, основанные на диагональном несущем рычаге именно с тремя рычагами. И вряд ли кто скажет, что у BMW в кузове E46 управляемость не отличная.
Подвеска со скручиваемой балкой появилась на машинах VW Golf в далеком 1974 году как вариант самой недорогой независимой подвески. Конструктивно это почти неразрезной мост, но даже лучше, потому что это единая деталь, которая мало того что обеспечивает независимые ходы подвески, но и сама по себе является стабилизатором поперечной устойчивости и направляющей конструкцией. Практически инженерный шедевр.
Основная особенность этого типа подвески в том, что тут сама балка, которая служит и торсионом, и рычагами, в сборе имеет высокую степень податливости. Другими словами, она гибкая. И в зависимости от расположения точек крепления, поперечной скручиваемой балки, жесткости продольных рычагов и положения опор пружин и амортизаторов можно задавать эластокинематику в широких пределах.
Балочная подвеска Ford Fiesta
Чистая кинематика подвески далеко не идеальна. При ходе сжатия большинство конструктивных вариантов подвески изменяют развал в сторону отрицательного, что неплохо, но схождение остается неизменным. На помощь приходит такая особенность, как податливость рычагов на кручение относительно точек крепления подвески и расположения их оси вращения. И получается, что по возможностям задать изменение углов установки колес этот тип подвески приближается к многорычажным. Вот только есть два существенных «но».
У многорычажных подвесок рычаги условно жесткие, эластичными являются только их сайлентблоки. И кинематика подвески зависит в основном от взаимного расположения элементов. У подвески со скручиваемой балкой конструкция гибкая, что делает возможным задавать кинематику движения колес. Такая конструкция работоспособна в сравнительно небольшом диапазоне изменения нагрузки и перегрузок.
При увеличении массы кузова автомобиля или полезной нагрузки становится все сложнее обеспечить требуемую эластокинематику балки. Дополнительный негативный фактор — еще одна особенность конструкции: поперечная часть балки является одновременно и стабилизатором поперечной устойчивости, задающей коэффициент независимости подвески, и конструктивным элементом, определяющим поперечную жесткость конструкции. Иными словами, с ростом массы сложно оптимизировать разумное соотношение между угловой жесткостью балки и податливостью рычагов в поперечном направлении. Сохранить простоту подвески в таких условиях непросто. Пока единственным недорогим способом увеличить нагрузку или улучшить комфорт остается установка механизма Уатта, частично разгружающего рычаг от поперечных сил.
Для машин до С и даже D‑класса включительно получается неплохая альтернатива многорычажной подвеске, не сильно уступающая ей по кинематике, а значит, и управляемости, зато куда более простая и дешевая. Но с ростом массы автомобиля все более серьезными становятся компромиссы между комфортом и управляемостью. На данный момент граница применяемости и обоснованной востребованности у легковушек проходит где-то на границе С‑класса.
Почему древняя зависимая подвеска лучше современной независимой
Считается, что независимая подвеска автомобиля гораздо лучше зависимой. Мол, она технологичней и с ней машина более стабильна на дороге. Так ли это на самом деле и почему тогда до сих пор некоторые автомобили оснащают зависимой подвеской, выяснил портал «АвтоВзгляд».
Поделиться
Начнем с простых истин. В независимой подвеске каждое колесо перемещается вверх и вниз (ходы сжатия и отбоя), не оказывая влияния на перемещение других колес. В зависимой же колеса объединяет жесткая балка. При этом ход одного колеса приводит к изменению угла наклона другого относительно дороги.
Раньше зависимые подвески широко применяли на «Жигулях», да и иностранцы ими не брезговали. Но постепенно тенденция изменилась, и теперь все больше моделей оснащают независимой подвеской типа Мак-Ферсон. Она наделяет автомобиль более точной управляемостью. Но это на асфальте, да еще и на ровном. Согласимся, что качество дорог в мире, да и в России растет, потому ходовая с которой машина управляется лучше, больше нравится и покупателям. Но при этом не каждый автовладелец понимает, что обслуживать такую подвеску подчас может быть дорого.
Скажем, все чаще на многих автомобилях шаровую опору нужно менять вместе с рычагом, что неизбежно удорожает обслуживание. Да и множество сайлент-блоков потребует замены раньше. В кризис это может больно ударить по кошелькам автовладельцев.
Подпишитесь на канал «Автовзгляд»
Что такое зависимая и независимая подвеска
Подвеска транспортного средства является очень важной его частью. Она состоит из механизмов, узлов и деталей, на которые возложена задача по присоединению корпуса авто к его колесам. Когда подвеска работает исправно, она выполняет такие функции, как:
- уменьшение динамической нагрузки, идущей на кузов;
- равномерное распределение нагрузки по всей колесной базе;
- гашение вибраций, являющихся неотъемлемой частью движения по дороге.
Рассмотрим 2 варианта подвесок – независимую и зависимую. Также в 2 словах коснемся того, что подразумевают под полузависимой подвеской. А еще разберемся в том, какими преимуществами и недостатками обладает каждый из этих вариантов.
Что такое зависимая подвеска
Конструкция зависимой подвески является жесткой балкой, которая связывает левое и правое колеса. Это нечто наподобие неразрезного моста. Если говорить о принципе функционирования данной подвески, то он заключается в передаче движения одного из колес, находящихся в поперечной плоскости, к другому. Именно такая взаимозависимость колес лежит в основе механизма подвески, которую назвали зависимой.
Преимущества и недостатки зависимой подвески
Главный минус зависимой подвески – ее конструкция. Когда авто наезжает на неровность, одно его колесо наклоняется, а за ним наклоняется и другое. В результате сцепление колес автомобиля с поверхностью дороги не является таким равномерным, как это нужно было бы для комфортной езды.
Однако есть и преимущества у такого типа подвески. Главным ее плюсом является прочность и надежность. И хотя жесткость конструкции становится причиной некоторого дискомфорта на неровной дороге, нет оснований говорить, что такой вариант подвески имеет только минусы. Стойкость механизма к износу – его важная характеристика.
Что такое независимая подвеска
Наверное, многие уже догадались: если в зависимой подвеске колеса связаны друг с другом в передаче движения, значит – в независимой подвеске они обладают большей автономностью. Это означает, что изменение положения одного колеса не приводит к автоматическому изменению положения другого колеса в той же поперечной плоскости.
Преимущества и недостатки независимой подвески
Если говорить о плюсах независимой подвески, то среди них:
- динамическая регулировка наклона колеса;
- механизм, компенсирующий крены кузова, когда авто двигается на поворотах;
- оптимальность для скоростной езды.
Определенным недостатком такой подвески является уязвимость деталей. В этом контексте независимый тип подвески уступает зависимому. Также стоит отметить ограничение ходов колес длиной рычага подвески.
Какая подвеска лучше — зависимая или независимая
Если подвести итог и сравнить принцип функционирования разных типов подвесок, то это будет выглядеть следующим образом:
- в независимой подвеске движение колес осуществляется вверх и вниз, и каждое из них не оказывает влияния на другие колеса;
- в зависимой подвеске, где колеса объединены балкой высокой жесткости, изменение угла одного колеса ведет к тому же и у другого.
Также бывают полунезависимые варианты подвески. Она обладает более легкой массой и компактностью по сравнению с зависимой.
Подводя итог, следует отметить, что независимая подвеска обладает более широким спектром преимуществ. Ключевыми из них являются небольшая масса и лучший показатель сцепления с дорожным покрытиям. Это актуально даже тогда, когда водитель на своем авто двигается по дороге с ощутимыми неровностями. Таким образом, плюсы независимой подвески для многих водителей являются более существенными.
