Устройство подвески автомобиля

Достоинства и недостатки

К положительным качествам подвески МакФерсон относятся:

1. Простота устройства, а соответственно – дешевизна изготовления (поэтому ее и используют автопроизводители);
2. Возможность использования на обеих осях авто;
3. Сравнительно компактные размеры;
4. Большие конструктивные ходы (позволяет проходить значительные неровности без «пробоя» подвески;
5. Большой ресурс рычагов (они разгружены и лишь удерживают колесо от смещений);
6. Симптомы износа составных элементов легко диагностируются.

Но и недостатков у этого типа подвески достаточно. Основным из них являются худшие кинематические параметры, чем рычажной подвески. Из-за статичной верхней точки крепления стойки при отработке неровностей большой ход подвески сопровождается изменением углов положения колеса (развала/схождения), что сказывается на управляемости и сцеплении колеса с дорогой.

Помимо этого, к негативным качествам относятся:

1. Сравнительно быстрый износ амортизатора, поскольку основная нагрузка приходится на амортизационную стойку;
2. Сложность обслуживания (для замены демпфирующего элемента стойку нужно полностью разбирать);
3. Увеличенные нагрузки на кузов в месте крепления верхней опоры;
4. Повышенная шумность работы.

Еще одним недостатком этой подвески является сложность модернизации. Так, пневмо- и пневмогидравлические амортизаторы с электронным управлением, способные менять свои рабочие параметры, в подвеске типа МакФерсон не используются.

Эти недостатки ограничивают область использования такой подвески – она устанавливается только на легковые авто, но не все. Модели премиум-сегмента обычно комплектуются рычажной подвеской.

Помимо этого, подвеска McPherson не применяется на внедорожниках, спортивных авто, моделях с рамной несущей частью, грузовиках (в том числе и малотоннажных).

Достоинства и недостатки торсионной скручиваемой балки

Со времен первого поколения Golf сзади стояла зависимая скручиваемая балка, выполненная в виде буквы «П». Длинное упругое основание крепится к кузову, а на «ножках» стоят колеса, пружины и амортизаторы. При проезде кочек амортизаторы сжимаются, так же как и сама перемычка балки, которая работает как торсион. Тем самым достигается необходимое поглощение энергии ударов от кочек. Эта конструкция оказалась настолько эффективной и надежной, что автопроизводители не спешат от нее отказываться и до сих пор ставят на базовые версии популярных автомобилей.

К достоинствам конструкции можно отнести:

• простоту и надежность задней торсионной балки;
• невысокую стоимость обслуживания;
• ремонтопригодность и низкую стоимость деталей;
• фиксированную настройку крепления, колеса всегда находятся в правильной позиции.

Недостатки скручиваемой балки:

• большой вес элементов задней подвески;
• низкая управляемость по сравнению с «многорычажкой»;
• недостаток комфорта при поездках.

Надувной матрас. Зачем нужна пневматическая подвеска и как на ней ездить? Подробнее

Подвеска Макферсон: схема и устройство

Подвеска — это агрегат, который включает компоненты:

• Подрамник — основная несущая деталь, на которую крепятся рычаг, стойка, рулевой механизм, другие элементы.
• Поперечный рычаг — деталь для изменения развала колес и колеи при совершении маневров, наезде на препятствия.
• Поворотный механизм — элемент, обеспечивающий поворот автомобильного колеса благодаря шарнирному соединению с рулевой тягой.
• Амортизаторная стойка — телескопическая деталь для снижения вибраций, ударов при езде по неровным дорогам.
• Стабилизатор поперечной устойчивости — элемент, нужный для уменьшения бокового крена при движении машины.

Изначально подвеска МакФерсон должна была быть применена ко всем колесам автомобиля. Однако из‐за высокой цены технологии в задней части машин стали применять зависимую, а McPherson использовались в качестве передней.

Несущим элементом схемы подвески является подрамник. Для снижения негативного воздействия вибраций и шума крепление к кузову подрамника осуществляется через сайлентблоки. Поперечный рычаг с шаровой опорой с одной стороны связан с поворотным механизмом, а с другой — с подрамником. Благодаря креплению с двух сторон обеспечивается необходимая жесткость конструкции.

Неисправности и обслуживание подвески авто

Несмотря на то, что производители активно улучшают износостойкость оборудования, из-за плохого состояния дорог их усилия сводятся на «нет» и водители сталкиваются с таким проблемами, как:

1. Деформация рычагов подвески. Причиной такого рода поломки можно назвать низкое качество материала, из которого изготовлена деталь. Проявляется, как правило, при наезде на высокое препятствие или наоборот, въезде в глубокую яму. При достаточно серьезной поломке, появляется характерная вибрация от работы двигателя. Обслуживание на СТО заключается в снятии деформированного рычага, замене вышедших из строя деталей или полной замене оборудования.
2. Изменение углов установки передних колес. Зачастую это происходит в результате изнашивания шарниров передней подвески и приводит к ухудшению вращения колес, чрезмерному расходу топлива. При такой поломке помогает регулировка развала схождения.
3. Износ или поломка амортизатора, нарушение герметичности. Происходит из-за длительной работы, большой нагрузки или попадания мусора. При перемещении жидкости, неисправно работающие клапаны подвержены излишней нагрузке, что со временем приводит к их поломке — образовании течи. Использование неисправных амортизаторов может серьезно навредить транспортному средству, вплоть до разрушения деталей подвески.
4. Поломка опоры амортизатора. Обычно происходит по двум причинам: а) в опоре изнашивается резина; б) выходит из строя подшипник. Характерным признаком поломки является стук, даже при езде по незначительным неровностям.
5. Износ креплений подвески. Крепления можно отнести к расходному материалу, во время эксплуатации их износ неизбежен. Своевременная замена не позволит разрушениям перейти на остальные детали.

Основной причиной поломок подвески является некачественное дорожное покрытие. Кроме того, на срок службы агрегата влияет стиль вождения водителя, качество технического обслуживания или низкопробные комплектующие.

Изучив строение, принцип работы и характеристики подвески, мы можем сделать вывод, что это сложный механизм, требующий внимательного контроля и качественного обслуживания, прежде всего, в целях безопасности в пути. Подвеска оказывает огромное влияние на работу всего автомобиля и условий вождения. Классификация подвесок разнообразна, поэтому каждый сможет выбрать авто по своим критериям.

Какие виды существуют

Разделяют зависимую и независимую схему. У каждой из них есть свои отличительные особенности с минусами и плюсами. Каждую из них рассмотрим в отдельности.

Зависимая задняя подвеска автомобиля

Это одна из самых простых и старых типов. История её тянется от конных повозок. Здесь два колеса надежно соединены между собой мостом. При наезде на препятствие одним колесом, второе, расположенное на этой оси, также реагирует на изменение положения «соседа». Грубо говоря, одно колесо зависит от другого. Поэтому этот  называется «зависимым».

В качестве упругих элементов в устройстве применяются пружины. На грузовых автомобилях и старых моделях легковых машины использовались рессоры, например, «Москвич 412». Демпфирующими деталями служат амортизаторы.

Из недостатков можно отметить:

1. Уменьшение пятна контакта одного колеса при наезде на кочку противоположным колесом.
2. Большие крены кузова при прохождении поворотов.
3. Низкий уровень комфорта при движении.

Для устранения второго побочного эффекта от использования такого типа задней подвески, в её устройстве используют . Он минимизирует крены кузова, предотвращает смещение моста в поперечном направлении при прохождении поворотов.

В данной схеме широко применяется система штанг. Они удерживают задний мост от смещения в продольном направлении. Грубо говоря, он держится на раме благодаря им. Поэтому любая неисправность в их устройстве приведет к продольным перемещениям колес, а это чревато потерей устойчивости авто на дороге.

Плюсы:

1. Простота конструкции;
2. Надежность соединения двух колес задней оси;
3. Низкая стоимость обслуживания и ремонта задней подвески.

В последние годы от такого вида ходовой стараются уйти. В современных авто используют два других типа. Их установка зависит от ценового сегмента автомобиля и его комплектации. Рассмотрим их.

Полузависимая задняя подвеска автомобиля

Это переходной вариант между независимым и зависимым типом ходовой. Предназначен для минимизации недостатков последней схемы.

Здесь применяется вместо жесткого моста торсионная балка. Она обладает небольшой упругостью и способностью к скручиванию. Таким образом, уменьшается побочный эффект от жесткого соединения колес. Да, здесь они тоже жестко соединены между собой, что добавляет достоинств этому типу задней подвески.

Другими словами, такой тип ходовой позволяет колёсам, расположенным на одной оси, перемещаться в вертикальном направлении независимо друг от друга до определенного момента. Амплитуда движения ограничено упругостью балки.

В этой схеме также используются амортизаторы и пружины в качестве упругих и демпфирующих элементов. Вместо штанг балка соединяется с кузовом рычагами, которые расположены продольно кузову.

Достоинства:

1. Простота и надежность.
2. Невысокая стоимость обслуживания и ремонта задней подвески.
3. Улучшенная управляемость автомобилем.
4. Повышенный комфорт движения в сравнении с зависимой подвеской.

Применяют такой тип в переднеприводных автомобилях среднего ценового сегмента. В редких случаях его можно встретить в заднеприводных машинах.

Видео, как работает полузависимая задняя подвеска:

Независимая задняя подвеска

Из названия понятно, что два колеса одной оси двигаются независимо друг от друга. Здесь всё просто, наезд на кочку одним колесом никак не сказывается на положении соседнего колеса относительно горизонтального положения. То есть, если одно поднимается, то второе остается в начальном положении.

Популярные типы задних независимых подвесок:

1. Стойки Макферсон;
2. Рычажная схема с двумя или больше рычагами.

 – устройство и принцип работы идентичен передней подвеске автомобиля. Обладает такими же достоинствами и недостатками.

Рычажный тип бывает двухрычажный и многорычажный.

Первый тип задней независимой подвески автомобиля используется два поперечных рычага, расположенных сверху и снизу колеса. Они крепят колесо к кузову и не позволяют ему перемещаться в продольном направлении.

Из недостатков можно отметить – она менее мягкая, чем Макферсон и хуже «рулится». Наличие дополнительного рычага увеличивает стоимость обслуживания и ремонта задней подвески.

Второй тип – «многорычажка». В её устройстве может насчитываться до восьми рычагов. Это улучшенная версия «двухрычажки». За счет добавления дополнительных рычагов, улучшился комфорт во время движения автомобиля и его управляемость.

Недостатки:

1. Высокая стоимость обслуживания и ремонта.
2. Она увеличивает начальную стоимость машины.
3. Больше элементов в конструкции – сложнее обслуживание и ремонт.

Признаки и неисправности подвески МакФерсон

Первая и весьма заметная неисправность – раскачивание кузова автомобиля. Основной признак того, что стойки амортизатора вычерпывают свой ресурс и приходят в негодность. Как результат потеря комфорта, ухудшение управляемостью автомобиля, а так же ускоренный износ сопутствующих деталей подвески.

Автомобили, на которых установлены ABS и ESP, в случае поломки подвески начинают чаще срабатывать и сигнализировать. Как только Ваш «железный конь» начинает клевать носом или же раскачиваться, то не стоит откладывать на потом. Результат таких поломок – пропорциональное увеличение тормозного пути, чем больше поломка, тем медленней будет останавливаться автомобиль. Соответственно и безопасность автомобиля теряется.

Потеря курсовой устойчивости еще одна причина, по которой стоит обратить внимание на подвеску автомобиля. Выход или ослабление одного из амортизаторов приводит к уменьшению упора машины на все 4 колеса

Таким образом, при заходе в поворот, машину попросту заносит, само скольжение любой оси говорит о возможной поломке.

Хотя бы раз в жизни каждый водитель ощущал на себе, как автомобиль клюет носом или подкидает зад. Обычно это приводит к плохому самочувствию, снижению внимания или куда более яркие последствия такой поломки. Это очередной признак выхода из строя амортизаторов автомобиля, сама ж раскачка и неправильное распределение массы машины ощущается при резком разгоне или торможении. Комфортно сидеть в таком автомобиле никак нельзя, к тому же все это вредит кузовной конструкции.

Уменьшение дорожного просвета так же признак выхода из строя одной из частей подвески, если вы конечно не сторонник «заниженных» автомобилей, а подвеска автомобиля не проходила доработок. Причин такой поломки может быть несколько, усталый металл, коррозия одной из деталей. Чаще всего могут просесть пружины (сокращают ход сжатия), за счет чего вся сила удара передается за кузов и салон автомобиля, расширяются соединения и стыки на кузове и по интерьеру.

Неравномерный износ шин и излишняя жесткость, именно с этих показателей и начинается большинство проблем с подвеской. Увидеть износ шин можно невооруженным глазом, а жесткость будет ощутима при езде по неровной дороге. Для подвески МакФерсон это весьма распространенное явление, за счет плавающего угла колес (нарушение развала-схождения колес) или же проседания амортизационной стойки в целом.

Отличие амортизационной стойки от амортизатора

Амортизатор – демпфирующий элемент подвески, предназначенный для гашения колебаний. Амортизационная стойка, в свою очередь, состоит из амортизатора и пружины. Таким образом, помимо конструктивных особенностей, стойка выполняет намного больше функций, а именно является одновременно несущим, упругим и демпфирующим элементом конструкции.

Амортизационная стойка подвески

Отличие стойки от обычного амортизатора:

1. Представляет собой более сложный механизм.
2. Имеет усиленную конструкцию и больший диаметр штока.
3. Является упругим элементом, воспринимающим нагрузки от дорожной поверхности.
4. Удерживает вес автомобиля.
5. Поворотная опора амортизатора участвует в повороте колес автомобиля.
6. Воспринимает осевые и боковые нагрузки.

Какие подвески бывают

В связи с особенностями конструкции подвески принято разделять на 3 вида: зависимая, независимая и полунезависимая подвеска

Зависимая подвеска

Подразумевает жесткое соединение противоположных колес, при котором перемещение одного колеса в поперечной плоскости влечет за собой перемещение другого. В состав моста автомобиля входит жесткая балка, заставляющая колеса двигаться параллельно. Изначально в качестве направляющих и упругих элементов использовались рессоры, но в современных автомобилях связующая колеса поперечина фиксируется двумя продольными рычагами и поперечной тягой.

Преимущества:

• невысокая стоимость
• легкость конструкции
• высокий центр поперечного крена
• постоянство развала и колеи

Другими словами, на ровной поверхности, не зависимо от раскачки, угол наклона колес относительно дороги не меняется, а машина имеет наилучшее сцепление с дорожным покрытием. На плохой дороге, к сожалению, это преимущество теряется, т. к. провал одного колеса влечет за собой провал и второго, в результате чего сцепление ухудшается.

Конструкция очень простая и надежная, потому широко используется для грузовых автомобилей и на задней оси легковых.

Полунезависимая

Включает в себя жесткую балку, которую торсионы удерживают на кузове. Эта конструкция делает подвеску относительно самостоятельной по отношению к кузову. Для примера можно изучить подвеску переднеприводного автомобиля ВАЗ.

Независимая подвеска

Предполагает автономную работу каждого колеса. Т.е. их перемещения не зависят друг от друга, что приводит к более плавному ходу. Независимая подвеска может быть как передней так и задней, и в свою очередь ее принято разделять на:

• Подвеска с качающимися полуосями — основным элементом конструкции выступают полуоси. При наезде на неровности колесо всегда сохранит перпендикулярное положение относительно полуоси.
• Подвеска с косыми рычагами — оси качания рычагов находятся под косым углом. Преимуществами такого вида прибора можно назвать уменьшение колебаний колесной базы и крена авто на поворотах.
• Подвеска на продольных рычагах — самый простой тип, среди независимых. Каждое колесо удерживается при помощи рычага, воспринимающего боковые и продольные усилия. Обычно рычаг крепится к кузову при помощи шарниров и обладает высокой устойчивостью. Недостаток такой подвески заключается в том, что на поворотах колеса наклоняются вместе с кузовом, создавая большой крен.
• С продольными и поперечными рычагами. Этот вид подвесок сложен в техническом плане и громоздок, поэтому слабо популярен (использовался на таких марках как Rover, Glas и т.д.).
• С двойными продольными и поперечными рычагами.
• Торсионно-рычажная подвеска — включает в свою конструкцию два продольных рычага и торсионную скручиваемую балку. Используется на задней оси переднеприводных автомобилей, в современном автомоделировании в основном на бюджетных китайских моделях. Преимуществом считается надежность и простота, а недостатком — излишняя жесткость, лишающая комфорта пассажиров заднего ряда.
• Подвеска МакФерсон — самая распространенная схема передней подвески современных автомобилей. Это обусловлено небольшой шириной, легкостью и простотой конструкции. Однако у такой подвески есть и существенный минус: высокое трение в амортизаторной стойке и, как следствие, снижение фильтрации дорожных шумов и неровностей.
• Гидропневматическая и пневматическая подвеска. Роль упругих элементов исполняют пневматические баллоны и гидропневматические элементы, объединенные в одно целое с системой гидроусилителя руля и гидравлической системой тормозов.
• Адаптивная подвеска отличается тем, что степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от качества дорожного полотна, параметров движения и запросов водителя. Результатом можно отметить повышенную маневренность и безопасность.

Все подвески имеют свои положительные характеристики и недостатки. Некоторые до сих пор широко используются, а какие-то давно не актуальны.

Типовое разнообразие

Любая из подвесок автомобилей должна обеспечивать необходимую плавность хода, обладать кинематическими характеристиками, отвечающих требованиям устойчивости и управляемости авто.

В авто с зависимой подвеской подразумевается жесткое соединение колес, стоящих напротив, движение одного из которых в поперечной плоскости содействует перемещению второго. Авто с независимой подвеской характеризуются более сложной конструкцией, у которой смещение колес не зависит друг от друга. Этот тип независимых подвески авто подразделяются на рычажные и свечные. Виды, которые встречаются чаще всего:

• с качающимися полуосями;
• на продольных рычагах (пружинная, торсионная);
• с косыми рычагами;
• с продольными и поперечными рычагами;
• с двойными продольными и поперечными рычагами (пружинные, торсионные, рессорные);
• торсионно-рычажные;
• «Макферсон»;
• гидропневматические и пневматические подвески;
• адаптивные.

Зависимый тип

На авто этого типа подвески подразумевается жесткая связь между колесами. Агрегаты зависимого типа относятся к первым изобретениям человечества, которые ушли не очень далеко от конструкции телег, когда два колеса соединялись между собой осью.

Современные аналоги разделяются на рессорные и пружинные. Первый вариант в качестве упругого элемента предусматривает рессору, крепление которой проводится к балке моста, концами к раме или корпусу авто. Второй вариант подвесок подразумевает использование пружины.

Зависимая подвеска

Пусть этот тип и считается устаревшим в силу давности его изобретения, он до сих пор находит широкое применение среди грузовых автомобилей и внедорожников. Недостатки, которые безразличны на плохой дороге, становятся очевидными на трассе:

• управляемость остается желать лучшего из-за приличных подрессоренных масс при условии движения на высокой скорости;
• плохая устойчивость курсового типа;
• уровень комфорт для легковых автомобилей очень мал.

Независимый тип

Это вариант подвесок авто совершенно другой и не имеющий ничего общего с рассмотренным ранее. Подобная конструкция не имеет жесткой связи между колесами. На практике такая подвеска подразумевает автономное крепление каждого колеса к кузову авто, а при колебании одного из них эти изменения не передаются к остальным. Благодаря этому фактору крен кузова уменьшается, как результат устойчивость повышается. Практическая реализация варианта независимых подвесок автомобилей разнообразна, которая объедена в два основных типа: рычажные и свечные. Виды первых: двухрычажные, поперечнорычажные, косорычажные и продольнорычажные. Последние включают подвески МакФерсона.

Среди легковых автомобилей широко распространены подвески МакФерсона и поперечнорычажная. Причины, которые наделяют авто рядом преимуществ, объясняют фактор популярности подвесок, среди них:

• достойный уровень комфорта;
• высокая степень управляемости;
• хорошая обратная связь при рулении;
• крены минимальны;
• высокая скорость движения.

Независимая подвеска

Комбинированный тип

Это комбинация двух автомобильных подвесок, описанных ранее. Их конструкция спереди включает установку независимой подвески, а сзади – установку моста. Компромиссное решение разработчиков позволяет достичь комфортного передвижения по асфальту и свободного преодоления незначительного бездорожья.

Подобная комбинация легковых автомобилей идеально впишется в кроссоверы и паркетники. Возможность свободно передвигаться по городу, выезжать в лес на пикник либо проезда по проселочным дорогам становится воплощаемой задачей. Пусть и получится что-то среднее, зато в большинстве случаев обеспечит приемлемые условия движения.

Комбинации, заслуживающие внимания

Описанные выше виды подвесок не исчерпывают их многообразие. Существуют ещё некоторые типы агрегатов, которые заслуживают внимания:

• Торсионная. Основывается на работе специального элемента – торсиона, представляющего собой металлический вал. Его функция представлена в виде скручивания при возникновении нагрузки.
• Активная. Для легковых автомобилей с этой подвеской термин «активная» предусматривает возможность колебания параметров при эксплуатации агрегата.
• Пневматическая. Отвечает за изменение высоты автомобилей относительно дороги, другими словами, колебания клиренса. Конструкция пневмоподвески предусматривает применение пневмоупоров на каждом колесе. Отдельно взятая пневматическая подвеска легковых автомобилей не является отдельным видом, но служит своеобразным дополнением к стандартной.

История подвески Макферсон

Подвеска была создана в сороковых годах прошлого века, ее создателем является инженер Эрл МакФерсон (США), который работал в тот период в компании GM. Устройство создавалось для авто модели Шевроле Кадет. Конструкторы планировали создать машину, которая стала бы доступной для рабочего класса. Но данный проект реализован не был, а подвеску использовали позднее на авто Ford Vedette.

Согласно первоначальному проекту подвеску Mcpherson можно было использовать как на передних, так и на задних колесах. Тем не менее, ее изначально устанавливали только на передней оси, задняя подвеска оставалась стандартной. На задних колесах ее впервые применили только в 1957 году.

Первые подвески типа Макферсон отличались тем, что шарообразный шарнир находился на продолжении амортизационной стойки, которая являлась к тому же поворотной осью. Постепенно конструкция была смещена ближе шарнирному колесу. Такое расположение впервые применили на машинах Фольксваген Пассат и Ауди 80. Система Макферсон до сих пор не утратила популярности и используется в строительстве современных автомобилей.

История изобретения и развития

В названии конструкции употребляется фамилия изобретателя, сотрудника компании «Форд» Earl Steel McPherson. Впервые данный тип подвески был применен на серийной модели Ford Vedette после Второй мировой войны в 1948 году. Инженер изначально работал в конструкторском бюро компании GM над автомобилем для широкого потребителя Chevrolet Cadet.

Модель в серию не пошла, а конструктор ушел к конкурентам, где и применил собственные наработки. На деле же подвески такого типа несколько иной конфигурации без поперечного качающегося рычага применялись еще на заре автомобилестроения.

В 20-х годах прошлого века в итальянской компании «Фиат» инженером Гуидо Форнаца была разработана принципиальная схема и запатентована в Соединенных Штатах 15 сентября 1925 года.

Компоновка имела привычный для нас вид с нижним качающимся рычагом и поворачивающейся вертикальной стойкой. Американский конструктор Earl Steel McPherson использовал общий принцип действия, доработал и реализовал его в металле. Основной сложностью на начальном этапе был невысокий ресурс телескопических стоек. С развитием технологий данную проблему удалось решить.

Изначально данный тип подвески планировалось применить не только в передней части автомобиля, но и сзади. После долгих обсуждений выбор был сделан в пользу традиционной схемы. Впервые такой тип подвески задних колес был применен в 1957 году Колином Чепменом на модели «Лотус Элит». В силу этого обстоятельства в Новом Свете и Великобритании данную конструктивную схему принято называть подвеской типа Chapman.

Альтернативным вариантом истории развития подвесок данного типа можно считать конструкцию с двумя рычагами разной длины. Верхний узел при этом значительно короче нижнего, а пружин с амортизатором располагалась над ними. Такая схема применяется в полноприводной «Ниве», вал с внешним шарниром равных угловых скоростей находится как раз между рычагами.