Подвеска автомобиля: устройство и принципы работы
Любой современный автомобиль немыслим без подвески — набора элементов, которые соединяют колёса с рамой или несущим кузовом так, чтобы они не только вращались, но и имели подвижность в других плоскостях. И неважно, какое у машины предназначение: подвеску имеют даже гоночные «формулы», которые передвигаются по гладкой как стол кольцевой трассе. Рассказываем, зачем нужна подвеска, как она устроена и как понять, когда она нуждается в осмотре и ремонте.
Каково назначение подвески автомобиля
Например, для демпфирования неровностей дороги. Без подвески машина будет ехать жёстко, как деревенская телега. Кроме того, подвеска должна обеспечивать колёсам максимально плотный контакт с покрытием. У той же телеги они могут подскакивать в воздух на неровностях и терять сцепление. С учётом современных скоростей это равносильно потере контроля над автомобилем. А ещё за счёт грамотного устройства и работы подвески машина может стабильно двигаться по прямой без постоянных подруливаний, а также уверенно проходить повороты.
Какие типы подвесок автомобиля используются сейчас
При создании автомобилей используют разные конструкции подвесок. У каждого типа есть свои преимущества и недостатки. Вот основные типы конструкции, которые можно встретить сегодня.
Зависимая подвеска
Она называется так, потому что оба колеса одной оси жёстко связаны друг с другом и их перемещения зависимы. С точки зрения комфорта и управляемости это не оптимальный вариант. Зато такая конструкция максимально простая, дешёвая в производстве и надёжная.
Зависимая автомобильная подвеска сегодня встречается всё реже. И в основном в тех моделях, где надёжность важнее комфорта или есть задача сделать модель максимально доступной. Если оставить в стороне коммерческий транспорт, то в первую очередь это пикапы и внедорожники, а дальше — бюджетные легковушки.
Характерный пример зависимой задней подвески — ведущий мост с редуктором, который используется на задне- и полноприводных автомобилях. Если же задняя ось — ведомая, обходятся очень простой жёсткой балкой.
Зависимые типы подвесок имеют много недостатков, а невысокий уровень комфорта — лишь их следствие. Стоит отметить и больший вес моста или балки, который относится к так называемым неподрессоренным массам, влияющим на плавность хода, а также посредственный уровень управляемости, ведь попадание в яму одного из колёс сказывается и на сцеплении с дорогой второго. Зато зависимые конструкции неприхотливы, просты и недороги в ремонте.
Независимая подвеска
Самый распространённый тип, насчитывающий к тому же множество конструкций. Независимыми подвесками оснащено большинство современных автомобилей. А на передней оси другие типы просто не выдерживают с ними конкуренции.
Как можно понять из названия, в независимой подвеске колёса не связаны между собой. Если одно попадает в яму или наезжает на препятствие, второе не меняет своего положения относительно дороги. Такое поведение обеспечивает более высокий уровень комфорта и отличную управляемость за счёт максимально надёжного сцепления шин с поверхностью.
Цена «независимости» — большое количество деталей, из которых состоит подвеска. Как следствие, этот тип самый затратный в обслуживании и ремонте. Так что за комфорт в буквальном смысле приходится платить.
К независимым относят разные виды подвески автомобиля.
Двухрычажная. Здесь для каждого колеса используется пара поперечных (относительно хода автомобиля) треугольных рычагов — верхний и нижний. Одной стороной они крепятся к кузову, а противоположной — вершиной треугольника — к цапфе колеса. Благодаря этому оно может перемещаться по вертикали, но не из стороны в сторону. Эти перемещения демпфируют пружина с амортизатором, которые, в свою очередь, соединены с кузовом и одним из рычагов.
Деталей у «двухрычажки» немало, поэтому она, во-первых, относительно дорогая в производстве, а кроме того, не отличается компактностью. Зато обеспечивает хорошие ходовые качества и комфорт — особенно если рычаги удаётся сделать длинными. Поэтому такая схема передней подвески чаще всего встречается в автомобилях среднего и представительского классов. А ещё — в спортивных и гоночных машинах.
Типа McPherson. В 1940-х годах её изобрёл инженер Эрл Стил Макферсон — отсюда и название. Иногда в технической литературе её ещё называют свечной. В такой подвеске ступичный узел соединён с кузовом одним (нижним) рычагом и мощной амортизационной стойкой с пружиной, которая одновременно удерживает колесо в нужном положении.
В итоге получается простой по конструкции, дешёвый и компактный узел, за что McPherson и полюбили автопроизводители. Передняя подвеска большинства легковых автомобилей имеет как раз такую конструкцию. Недостатки свечной подвески: она не так комфортна и точна, как двухрычажная.
Многорычажная. С ростом скоростей автомобилей инженерам стало не хватать и «двухрычажки». Количество рычагов начали увеличивать, чтобы кинематика подвески (то есть смещение колёс на неровностях и, главное, в поворотах) была безупречной. Деталей в «многорычажке» ещё больше, что отражается на стоимости как самого узла, так и его обслуживания. Такие конструкции чаще всего используют в автомобилях премиум-класса, где высокий уровень комфорта важнее низких затрат на содержание.
Полузависимая подвеска
Попытки избавиться от типичных недостатков зависимых подвесок с сохранением их простоты и надёжности привели к появлению так называемых полузависимых конструкций. В них поперечная балка стала П- или Н-образной и при этом не абсолютно жёсткой. При перемещении одного колеса в вертикальной плоскости она деформируется, что даёт второму колесу некоторую свободу. А саму балку из-за этого называют скручивающейся.
Подобная конструкция хороша там, где перемещения колёс (то есть ходы подвески) относительно невелики — прежде всего в небольших легковых автомобилях, не предназначенных для езды по пересечённой местности. Она проигрывает независимым подвескам в комфорте и управляемости, зато максимально дешёвая, поэтому скручивающуюся балку широко используют в задней подвеске переднеприводных седанов, хэтчбеков и даже кроссоверов.
Устройство подвески автомобиля
Как вы уже поняли, конструкция сильно зависит от её типа. Но основные элементы у разных подвесок схожи. Итак, из чего состоит подвеска автомобиля.
Упругие элементы. Они смягчают удары от неровностей, передающиеся на кузов. Чаще всего это пружины или рессоры — упругие металлические полосы (или пакет таких полос), изгибающиеся под нагрузкой. Также могут быть использованы торсионы — стержни, которые одним концом прикреплены к кузову, другим — к рычагу. При работе подвески они не гнутся, как рессоры, а упруго скручиваются.
https://detalika.ru/zapchasti/pruzhina-podveski-10223..
Амортизаторы. Многие считают, что они тоже компенсируют удары. Но на самом деле назначение их иное: это демпфер, призванный погасить колебания кузова на пружинах или рессорах при проезде неровности. Достигается это за счёт нелинейного сопротивления амортизатора — чем быстрее перемещение кузова, тем большее сопротивление он оказывает. Изношенная пружина увеличивает нагрузку на амортизатор, и наоборот.
https://detalika.ru/zapchasti/amortizator-42140014sx-..
https://detalika.ru/zapchasti/amortizator-a1029h-opti..
Рычаги. Как мы выяснили, у подвески одного колеса их бывает несколько. Рычаги соединяют ступичный узел (или поворотный кулак) с кузовом или рамой. Длина, конфигурация и расположение точек крепления рычагов определяют геометрию и кинематику подвески.
https://detalika.ru/zapchasti/rychag-bsg30315009-bsg
https://detalika.ru/zapchasti/rychag-fo444-teknorot
Сайлент-блоки. Их ещё называют резинометаллическими шарнирами, потому что они состоят из металлической втулки и резинового упругого элемента. Задача сайлентблоков — дать некоторую подвижность рычагам в одном направлении (как правило, вокруг оси сайлентблока) и ограничить в других.
https://detalika.ru/zapchasti/saylentblok-perednyaya-..
https://detalika.ru/zapchasti/saylentblok-perednyaya-..
Шаровые опоры. Шарниры, которые чаще всего применяют в передней подвеске. В отличие от сайлентблоков, они позволяют колёсам не только перемещаться вверх-вниз, но и поворачиваться, причём на большие углы.
https://detalika.ru/zapchasti/sharovaya-opora-3184-si..
https://detalika.ru/zapchasti/sharovaya-opora-1504025..
Подрамник. Элемент независимой подвески, к которому могут крепиться рычаги. Сам он в этом случае жёстко прикручивается к кузову или через собственные резинометаллические шарниры, которые дополнительно гасят вибрации колёс на неровной дороге.
Стабилизатор поперечной устойчивости. Ещё одна деталь, характерная для независимых подвесок. Это пруток, соединённый с рычагами колёс одной оси и с кузовом. При проезде неровностей он практически не работает, а вот в поворотах, скручиваясь, выполняет роль дополнительного упругого элемента, уменьшая крены кузова.
https://detalika.ru/zapchasti/stoyka-stabilizatora-56..
Что такое пневматическая подвеска
Это не какой-то отдельный тип, а лишь подвид вышеперечисленных подвесок, отличающийся упругими элементами. В «пневматике» для компенсации ударов колёс вместо пружин используют баллоны с воздухом. Она также может быть зависимой или независимой. В отличие от пружин, у газовых баллонов нелинейные характеристики сжатия — за счёт этого удаётся сделать подвеску более комфортной (особенно на хорошей дороге). Поэтому ею оснащают преимущественно представительские автомобили. Обратная сторона медали — надёжность. Резина баллонов хуже защищена от внешних воздействий, а повреждение одного из них фактически лишает автомобиль возможности передвигаться своим ходом. И ремонт пневмоподвески стоит намного дороже.
Что обычно ломается в подвеске
Самые быстро изнашивающиеся элементы в подвеске на машине — это, как правило, шарниры. Прежде всего шаровые опоры, а сайлентблоки традиционно служат дольше. Со временем в них появляется люфт, который и становится главным признаком износа. Впрочем, не всегда шарнир выходит из строя естественным путём. Например, в шаровых опорах его прикрывает от внешнего воздействия пыльник. Если последний повреждён (например, при наезде на куст или другое препятствие), к шарниру начнут поступать влага и абразив, а значит, срок его службы сильно сократится.
https://detalika.ru/zapchasti/na-opel?detailsCategori..
В отдельных случаях может потребоваться и замена рычагов. Прежде всего, после сильных ударов по подвеске. Например, если машину занесло на скользкой дороге и колесо столкнулось с бордюром на высокой скорости. Есть и ещё один сценарий. Многие автопроизводители практикуют модульный принцип построения машин, стараясь минимально использовать небольшие детали. Поэтому передний рычаг может быть собран воедино с шаровыми опорами. Если вышла из строя опора — теоретически нужно менять весь рычаг. Конечно, некоторые умельцы часто находят выход из ситуации и меняют только сам шарнир, но официальные сервисы этим не занимаются.
Наконец, третий уязвимый компонент подвески — амортизатор. Его ресурс напрямую зависит от условий эксплуатации. Чем больше машина ездит по плохим дорогам, с большой загрузкой и на высокой скорости, тем быстрее амортизатор напомнит о себе. Сначала появлением лёгких колебаний кузова после проезда неровности, а потом и потёками масла на корпусе.
Как узнать, что подвеска требует ремонта
Даже при эксплуатации автомобиля на ровных улицах и шоссе его подвеска работает на каждом метре пути, а значит, её элементы постепенно изнашиваются. И рано или поздно ходовой потребуется ремонт. Понять это можно несколькими способами.
• Почувствовать по поведению автомобиля. Когда машина стала вести себя иначе (хуже управляться, дольше раскачиваться на неровностях, с увеличением скорости терять стабильность при движении по прямой), есть повод обратиться на сервис. Тем более это нужно сделать, если при работе подвески появились посторонние звуки. Ещё один верный признак неисправной подвески — неравномерный износ шин из-за неправильного развала-схождения.
• Провести проверку вручную. Как мы уже отметили, в основном изнашиваются шарниры — в них появляется люфт. Механик на сервисе может вручную с помощью инструмента сымитировать перемещение рычагов и определить, есть ли люфт. Ничего сложного в такой проверке нет — это базовый навык всех слесарей автосервисов.
• Заехать на диагностический стенд. Он тоже имитирует движение автомобиля, при этом снимает показания по каждому из колёс. Но шарниры на таком стенде не проверишь — только амортизаторы и пружины. Зато их диагностика будет максимально объективной.
Итак, совсем коротко
• – Подвеска — это всё то, что связывает колёса и раму или несущий кузов.
• – Основное назначение подвески автомобиля — обеспечить хорошую амортизацию, устойчивость и управляемость.
• – Зависимые подвески используют в основном на внедорожниках и бюджетных легковых автомобилях.
• – Чем сложнее конструкция — тем дороже ремонт.
• – Для диагностики ходовой можно использовать как стенды, так и ручной способ.