Что такое зависимая подвеска

Подвеска – это совокупность элементов ходовой части, обеспечивающая упругую связь между колёсами и кузовом (рамой) автомобиля. Подвеска отвечает за снижение динамических нагрузок на несущую основу автомобиля, сглаживание неровностей дороги и необходимое перемещение колёс относительно кузова (рамы).

Каждый автомобиль характеризуется определённым соотношением подрессоренных и неподрессоренных масс. К неподрессоренной массе относятся детали, вес которых передаётся непосредственно на дорогу (колёса, шины, тормозные механизмы и т.д.), а к подрессоренной – часть конструкции автомобиля, вес которой воспринимается подвеской (кузов, салон, двигатель, трансмиссия и т.д.). Как правило, чем меньше неподрессоренная масса автомобиля, тем выше его плавность хода и комфортабельность. Этим объясняется использование почти на всех современных моделях независимой подвески, так как у неё неподрессоренная масса ниже.

С подвеской также тесно связаны такие параметры конструкции автомобиля, как развал и схождение. Развал – это угол наклона колеса относительно вертикальной плоскости (считается отрицательным при наклоне внутрь и положительным при наклоне наружу). Схождение – это угол наклона колеса относительно горизонтальной плоскости, то есть соответствующей оси. Значения развала и схождения определяются геометрией подвески и при отклонении от заданных показателей свидетельствуют об нарушении её элементов.

Автомобильная подвеска состоит из трёх групп элементов:

Упругие элементы – воспринимают вертикальные силы, возникающие при наезде колеса на неровность дороги, и деформируются под их воздействием.
Направляющие элементы – обеспечивают подвижную связь колеса с кузовом или рамой и определяют направление перемещения колёс, воспринимая продольные и боковые силы.
Гасящие элементы (амортизаторы) – отвечают за уменьшение амплитуды колебаний несущей системы (кузова) автомобиля, возникающих под действием неровностей дороги.

Существует две принципиально различных конструкции подвески:

Зависимая подвеска	Независимая подвеска
В конструкции зависимой подвески колёса одной оси жёстко связаны между собой и всегда параллельны друг другу. Перемещение одного колеса оси так или иначе влияет на положение другого. На ровной поверхности оба колеса перпендикулярны дороге; при наезде одного колеса на неровность оба колеса смещаются относительно вертикальной оси, а ось – относительно горизонтальной. Зависимая подвеска имеет самую простую и дешёвую конструкцию, но является непрактичной из-за большой неподрессоренной массы и недостаточной управляемости.	Независимая подвеска предполагает отсутствие жёсткой связи между колёсами одной оси. Перемещение одного из них никак не отражается на другом или оказывает минимальное воздействие. Колёса могут занимать различные положения относительно дороги или друг друга.

Зависимая подвеска

Независимая подвеска

В конструкции зависимой подвески колёса одной оси жёстко связаны между собой и всегда параллельны друг другу. Перемещение одного колеса оси так или иначе влияет на положение другого. На ровной поверхности оба колеса перпендикулярны дороге; при наезде одного колеса на неровность оба колеса смещаются относительно вертикальной оси, а ось – относительно горизонтальной. Зависимая подвеска имеет самую простую и дешёвую конструкцию, но является непрактичной из-за большой неподрессоренной массы и недостаточной управляемости.

Независимая подвеска предполагает отсутствие жёсткой связи между колёсами одной оси. Перемещение одного из них никак не отражается на другом или оказывает минимальное воздействие. Колёса могут занимать различные положения относительно дороги или друг друга.

В зависимости от типа направляющего элемента выделяют следующие разновидности подвески:

Подвеска на двух продольных рессорах сочетается с балками переднего или заднего мостов, которые могут располагаться как под, так и над рессорами. Рессора крепится металлическим хомутом к мосту и шарнирами на концах к кузову или раме. На легковых автомобилях листовые рессоры бывают эллиптические, 3/4-эллиптические, полуэллиптические и четвертьэллиптические.

Упругими элементами подвески на двойных поперечных рычагах могут быть пружины (самый распространённый вариант), торсионы (расположенные как продольно, так и поперечно), пневмобаллоны (гидропневматическая подвеска с изменяемым дорожным просветом) или рессоры. В последнем случае используются одна или две поперечных полуэллиптических рессоры (реже – четыре четвертьэллиптических), установленных под или над осью и закреплённых на шасси в одной или двух точках. При этом рессора обычно заменяет собой верхний или нижний рычаг параллелограмма.

Для снижения бокового крена автомобиля на поворотах в конструкции некоторых подвесок предусматривается стабилизатор поперечной устойчивости. Он представляет собой торсионную штангу, закреплённую шарнирно на кузове или подрамнике и соединённую концами с подвижными элементами подвески. Если возникает крен кузова, стабилизатор скручивается и оказывает на автомобиль выравнивающее воздействие.

В зависимости от типа упругого элемента подвески бывают:

Рессорная	Рессора – самая простая и надёжная разновидность упругого элемента. Состоит из скрепленных между собой стальных листов разной длины. Чаще всего рессора имеет форму половины или четверти эллипса.
Пружинная	Витая пружина – спирально закрученный упругий металлический стержень круглого сечения. При сжатии её витки сближаются, поглощая энергию удараю.
Торсионная	Торсион – металлический упругий стержень, работающий на скручивание. Располагается продольно или поперечно, обеспечивая упругую связь между рамой или кузовом и направляющими элементами подвески за счёт скручивания при перемещении колеса.
Пневматическая	Пневматические упругие элементы обычно представляют собой композитные пневмобаллоны в которые под давлением подаётся воздух от компрессора. Пневматическая подвеска даёт высокую плавность хода и возможность регулировки жёсткости путём снижения или повышения давления в пневмобаллоне. Более сложный и дорогой вариант – гидропневматическая подвеска, в которой упругие элементы состоят из двух камер, наполненных одна сжатым газом, другая – жидкостью. Преимущество такой подвески заключается в функции регулировки дорожного просвета.

Многие современные автомобили оснащаются активной (адаптивной) подвеской. Эта технология позволяет изменять жёсткость упругих элементов и уровни демпфирования в зависимости от режима вождения или автоматически при помощи набора датчиков, анализирующих дорожные условия. К адаптивным также относятся пневматические и гидропневматические подвески с регулируемым дорожным просветом, которые могут опускать или поднимать автомобиль относительно опорной поверхности или сохранять постоянный уровень пола.

Подвески можно классифицировать и по типу гасящих элементов (демпферов). Различают фрикционные амортизаторы, действие которых основано на механическом трении металлических дисков, и гидравлические амортизаторы, предполагающие снижение колебаний за счёт перемещения жидкости. К гидравлическим относятся рычажные амортизаторы и более современные телескопические амортизаторы, состоящие из заполненного жидкостью герметичного цилиндра и перемещающегося в нём поршня с клапанами. По количеству камер для жидкости телескопические амортизаторы могут быть однотрубными и двухтрубными.

Citroen Traction Avant

Lotus Esprit

Устройство и принцип работы зависимой подвески

Зависимая подвеска отличается от других типов подвески наличием жесткой балки, связывающей правое и левое колеса, благодаря чему перемещение одного колеса передается другому. Зависимая подвеска применяется там, где нужна простота конструкции и недорогое обслуживание (легковые бюджетные автомобили), прочность и надежность (грузовые машины), постоянный клиренс и большие ходы подвески (внедорожники). Рассмотрим, какие преимущества и недостатки имеет этот тип подвески.

Принцип работы

Зависимая подвеска представляет собой единую жесткую ось, которая соединяет правое и левое колеса. Работа такой подвески отличается определенной закономерностью: если левое колесо попадает в яму (вертикально опускается вниз), то правое поднимается наверх и наоборот. Обычно балка соединяется с корпусом автомобиля с помощью двух упругих элементов (рессор). Такая конструкция проста, при этом она обеспечивает надежное соединение. Когда одна сторона машины наезжает на неровность, то наклоняется весь автомобиль. В процессе езды в салоне автомобиля сильно ощущаются толчки и тряска, так как в основе такой подвески лежит жесткая балка.

Разновидности зависимых подвесок

Зависимая подвеска бывает двух видов: подвеска на продольных рессорах и подвеска с направляющими рычагами.

Подвеска на продольных рессорах

Шасси состоит из жесткой балки (моста), которая подвешивается на двух продольных рессорах. Рессора представляет собой упругий элемент подвески, состоящий из скрепленных металлических листов. Мост и рессоры соединяются с помощью специальных хомутов. В данном типе подвески рессора также выполняет роль направляющего устройства, то есть обеспечивает заданное перемещение колеса относительно кузова. Несмотря на то, что зависимая рессорная подвеска известна достаточно давно, она не потеряла свою актуальность и по сей день успешно применяется на современных автомобилях.

Подвеска с направляющими рычагами

Зависимая подвеска данного типа дополнительно состоит из четырех диагональных или трех-четырех продольных штанг (рычагов) и одной поперечной штанги, называемой “тягой Панара”. Каждый рычаг при этом крепится к кузову автомобиля и к жесткой балке. Эти вспомогательные элементы призваны препятствовать боковому и продольному перемещению оси. Присутствует также демпфирующее устройство (амортизатор) и упругие элементы, роль которых в этом типе зависимой подвески выполняют пружины. Подвеска с направляющими рычагами активно используется на современных автомобилях.

Балансирная подвеска

Отдельно стоит упомянуть балансирную подвеску – разновидность зависимой подвески, имеющей продольную связь между колесами. В ней колеса, находящиеся на одной стороне автомобиля, соединены продольными реактивными штангами и многолистовой рессорой. Воздействие от неровностей дороги в балансирной подвеске уменьшают не только упругие элементы (рессоры), но и качающиеся балансиры. Перераспределение нагрузки позволяет улучшить плавность хода автомобиля.

Элементы рессорной зависимой подвески

Основными составляющими рессорной подвески являются:

Металлическая балка (мост). Это основа конструкции, представляет из себя жесткую металлическую ось, которая соединяет два колеса.
Рессоры. Каждая рессора – это набор металлических листов, имеющих эллиптическую форму и разную длину. Все листы соединены между собой. Рессоры соединяются с осью зависимой подвески с помощью хомутов. Данный компонент выполняет функции направляющего и упругого элемента, а также частично демпфирующего устройства (амортизатора) за счет межлистового трения. В зависимости от количества листов рессоры называются мало- и многолистовыми.
Кронштейны. С помощью них рессоры крепятся к кузову. Один из кронштейнов при этом перемещается продольно (качающаяся серьга), а другой закреплен неподвижно.

Элементы пружинной зависимой подвески

Основными составляющими пружинной зависимой подвески, помимо металлической балки, являются:

Самая популярная подвеска такого типа имеет пять рычагов. Четыре из них являются продольными, и лишь один – поперечный. Направляющие устройства с одной стороны крепятся к жесткой балке, а с другой – к раме автомобиля. Эти элементы обеспечивают восприятие подвеской продольных, боковых и вертикальных усилий.

Поперечный рычаг, препятствующий смещению моста из-за воздействия боковых усилий, имеет отдельное название – “тяга Панара”. Различают сплошную и регулируемую тягу Панара. Вторая разновидность поперечного рычага может также менять высоту моста относительно кузова автомашины. Из-за особенностей конструкции тяга Панара при левых и правых поворотах работает по-разному. В связи с этим у автомобиля могут быть определенные проблемы с управляемостью.

Преимущества и недостатки зависимой подвески

Главные плюсы зависимой подвески:

простая конструкция;
недорогое обслуживание;
хорошая устойчивость и прочность;
большие ходы (легкое преодоление препятствий);
отсутствие изменения колеи и клиренса при движении.

Существенный недостаток таков: жесткое соединение колес вкупе с большой массой оси негативно сказывается на управляемости, стабильности движения и плавности хода автомобиля.

К подвеске сейчас предъявляются следующие требования: обеспечение высокого уровня комфорта пассажиров при езде, хорошей управляемости и активной безопасности автомобиля. Зависимая подвеска не всегда соответствует этим требованиям, и именно поэтому считается устаревшей. Если же сравнивать зависимую и независимую подвеску, то последняя имеет более сложную конструкцию. У независимой подвески колеса перемещаются независимо друг от друга, благодаря чему у автомобиля улучшается управляемость и повышается плавность хода.

Применение

Чаще всего зависимая подвеска устанавливается на автомобили, которым требуется крепкая и надежная ходовая часть. Металлический мост почти всегда ставится в качестве задней подвески, а балка передней подвески уже фактически не используется. Зависимое шасси имеют внедорожники (Mercedes Benz G-Class, Land Rover Defender, Jeep Wrangler и другие), коммерческие автомобили, а также малотоннажный грузовой транспорт. Часто жесткая балка присутствует в качестве задней подвески бюджетных легковых машин.

Виды автомобильных подвесок, часть 6, зависимая подвеска ⁠ ⁠

Переходим от краткого обзора отдельных деталей непосредственно к конструкциям подвесок.

Сразу скажу, что обозреть все виды подвесок нереально в принципе, так как их видов столько-же, сколько существует моделей автомобилей, в каждой конкретной конструкции есть свои нюансы и отличия, поэтому обзор включит в себя основное, базу и примеры, от которых можно будет отталкиваться и понимать, почему сделано именно так, и зачем все это нужно.

Итак, зависимая подвеска, это подвеска с жесткой осью, связывающей колеса на одной оси, основной чертой такой подвески является то, что перемещение одного колеса, вызывает изменение положения противоположного колеса оси. На данный момент времени такой тип подвески используется в грузовом и внедорожном транспорте, в легковых автомобилях его практически не используют, но до начала 21 века его можно было часто встретить в легковых автомобилях.

Читайте также: Что такое суть реформы

Существует множество вариантов крепления оси зависимой подвески к кузову автомобиля, самый простой из них – использование рессор, о которых мы уже говорили. Рессоры выгодны тем, что могут воспринимать силы во всех трех направлениях, а также в грузовой технике позволяют распределить нагрузку на кузов или раму автомобиля на две точки крепления рессор.

Однако для улучшения плавности хода в легковых автомобилях, рессоры приходится делать длинными и малолистовыми, что ведет к увеличению восприимчивости боковых сил, негативно влияющих на управление, а также ведет к сильному S-образному изгибу рессор при воздействии тягового или тормозного усилия. Поэтому однолистовые рессоры без дополнительных направляющих элементов могут применяться только на легких автомобилях, как пример – наша “волга”.

Помимо этого в подвесках с однолистовыми рессорами под воздействием неравномерного тягового усилия при движении по неровностям, возникают паразитные крутильные колебания, которые усугубляются мягкой подвеской силового агрегата, допускающей его проворот. Амортизаторы не в состоянии гасить эти колебания из-за маленького плеча воздействия на мост, однако если расположить амортизаторы с разных сторон моста, это благоприятно повлияет на его стабилизацию в плоскости вращения. Кроме того, некоторые производители использовали в качестве направляющего элемента стабилизатор поперечной устойчивости, который работая на сжатие и растяжение воспринимал вращающие усилия, а тяговую нагрузку уже воспринимали листы рессор, но уже без S-образного изгиба и паразитных колебаний.

Вместо рессор в качестве упругих элементов можно применять пружины, однако в этом случае придется применять несколько тяг, предназначенных воспринимать продольные и поперечные силы. Как правило это продольные реактивные тяги и поперечная тяга Панара или механизм Уатта. Тяга Панара при работе подвески описывает дугу в точке крепления к кузову, что ведет к некоторому смещению кузова, и смещение это тем больше, чем короче тяга и чем бод бОльшим углом она стоит. Кроме того, при крене кузова изменение положения тяги панара ведет к изменению центра крена и появлению дополнительной силы в точке крепления тяги, которая увеличивает крен, при чем при крене в одну сторону крен увеличивается, а в другую – уменьшается, это основные негативные моменты от использования тяги панара.

Помимо тяги панара, для восприятия боковых сил иногда используют механизм Уатта. Он лишен бОльшей части недостатков тяги Панара, не вызывает боковых смещений оси при работе подвески, имеет две точки крепления к кузову, маятник-же крепится к центру оси.

Однако возможна зеркальная установка, при которой маятник крепится к кузову, а штанги к концам оси, такую схему в настоящее время можно увидеть как вспомогательную в полузависимой подвеске Opel Astra J

Расположением тяги Панара также можно влиять на подруливание задней подвески в сторону избыточной либо недостаточной поворачиваемости. Например, если тяга Панара установлена за осью, при боковых нагрузках, за счет податливости резиновых шарниров рычагов и тяг, тяга Панара немного доворачивает ось в сторону поворота, тем самым смещая поворачиваемость в сторону недостаточной. На иллюстрации из умной книги присутствует ошибка, поправил красным.

Данный эффект доворота может быть изменен косым расположением нижних рычагов, в таком случае при смещении оси внешний относительно центра поворота рычаг слегка отжимает мост назад, а внутренний – подтягивает вперед, таким образом удается сместить баланс поворачиваемости в сторону избыточной и в сумме получить нейтральную поворачиваемость. Пример такого решения – задняя подвеска opel Rekord E

Также это работает и в зеркальном исполнении, при расположении тяги панара перед осью, она начинает способствовать избыточной поворачиваемости, что благоприятно компенсирует недостаточную поворачиваемость переднеприводных автомобилей. Кроме того, в переднеприводных автомобилях появляется возможность установить верхние реактивные тяги в направлении задней части машины, тем самым сформировав механизм Уатта, это позволяет мосту не смещаться в продольном направлении при работе подвески и и двигаться строго вертикально, кронштейны крепления тяг в этом случае устанавливаются соосно тяге Панара.

В заднем приводе такая кинематическая схема практически не используется, так как мост при работе подвески будет проворачиваться, что неблагоприятно скажется на работе крестовин карданного вала и вызовет волнообразную передачу крутящего момента в крайних положениях подвески, что повлечет за собой быстрый износ и повышенную вибрацию.

При изменении длины и взаимного расположения продольных рычагов, возможно кинематически доворачивать мост в сторону недостаточной поворачиваемости, так как при крене автомобиля рычаги подтягивают наружную от поворота сторону балки вперед.

Таким образом можно опять-же взаимокомпенсировать воздействие элементов на поворот оси влияющего на управляемость, так, мы уже видели в примере опель рекорд, а теперь посмотрим на подвеску мазды RX-7, где все сделано наоборот, но с той-же целью – сделать поворачиваемость нейтральной.

Также тягу панара можно и никуда не смещать, дабы вообще убрать довороты задней оси и вместе с рычагами по схеме Уатта полностью исключить активную составляющую из подвески, превратив ее в “тележку”, как на сааб 900

Помимо корректирующих управление функций, наклон направляющих рычагов также может задавать продольный центр крена автомобиля, например, на задней оси центр крена должен находиться перед колесом, а на передней оси – позади колеса, тогда вращающий момент и тяговое усилие будут положительно влиять на продольную стабилизацию кузова, при разгоне задняя часть будет стремиться приподняться, а передняя – опуститься, и наоборот при торможении. Однако при изменении загруженности автомобиля и изменении положения рычагов, центр крена может сильно изменять свое положение, что необходимо учитывать при управлении автомобилем. Так, на вышерассмотренном рекорде с номинальной загрузкой центр продольного крена задней оси находится в 40м перед осью, а при полной загрузке – в 0.8м.

Также есть сильно упрощенные типы зависимых подвесок, в которых применяются только два продольных рычага, а восприятие вращающего усилия ложится на амортизаторы, которые для этого имеют дополнительный кронштейн

Также есть вариант, где вращающие силы, возникающие при торможении воспринимает центральная А-образная опора. Кроме того, эта опора также принимает и боковые нагрузки, благодаря чему удалось отказаться от тяги Панара, что позволило поднять центр крена и избавиться от влияния тяги на крен автомобиля, также это позволило исключить боковое смещение подвески при ее работе не прибега к механизму Уатта.

Однако эта схема обзавелась другими коварными недостатками, среди них очень большая нагруженность центральной опоры, ее шарниров и тела балки, а также чувствительность к загрузке автомобиля и изменение характера поведения подвески. Так, подруливающий эффект в такой схеме отсутствует только при условии параллельности продольных тяг дорожному полотну. При малой загрузке, когда точка крепления тяг к кузову находится выше оси колес, проявляется подруливающий эффект в сторону избыточной поворачиваемости, и он тем больше, чем выше эта точка, и наоборот, при просадки точки крепления ниже оси возникает эффект подруливания в сторону недостаточной поворачиваемости, и такое вольное поведение подвески негативно влияет на управляемость, особенно на неровной дороге.

Также встречается использование вместо А-образной опоры – двух косых рычагов, как на форд Таунус

А компания вольво извернулась по-своему, поставив два рычага один на другим, прикрепив их рядом с картером главной передачи и закрепив ответные их концы на специальном треугольном подрамнике, при этом применив тягу Панара. Спорное решение, дорогое и без видимого преимущества над другими схемами. Так как унаследовав недостатки схемы с А-образной опорой, добавились недостатки от применения тяги Панара.

У всех этих типов подвесок есть общий недостаток – изменяющийся центр продольного крена, или находящийся слишком далеко, либо вообще, не с той стороны колеса. Чтобы зафиксировать этот центр крена, была придумана схема зависимой подвески с дышлом. В такой подвеске появился жесткий рычаг, либо труба, в которой проходит карданный вал, который жестко присоединен к картеру редуктора либо к телу балки, и его передний шарнир вынесен практически на один уровень с креплением продольных рычагов. Это позволило зафиксировать центр продольного крена в правильном месте, и убрать возможность его изменения при работе подвески, боковые силы опять-же пришлось возложить на тягу Панара, либо механизм Уатта.

Помимо всего прочего, при помощи дышло удалось полностью устранить слабоконтролируемое подруливание задней подвески при крене кузова, присущее зависимым подвескам с двумя продольными рычагами.

Ну и закончим мы последним вариантом зависимой подвески с дышлом и изогнутой осью, которая на мой взгляд является одним из самых удачных вариантов зависимой подвески, который вплотную приблизился к независимой подвеске на косых рычагах. Здесь есть все плюсы подвески с дышлом, однако отсутствует тяга Панара, ее роль переложили на установленные под углом, а не продольно, продольные рычаги.

Пожалуй закончим изучение независимых подвесок, да и лимит изображений подошел к концу. Иллюстрации использованы из книг И.Раймпеля “Конструкции автомобильных подвесок”, это одна из самых толковых книг по этой тематике, а в подвесках за 30 лет революции не произошло, скорее упрощение и примитивизация, поэтому она актуальна по сей день)

Будет-ли следующая часть? Не знаю, если судить по популярности предыдущего поста в 150 плюсов, проще написать коммент про говно из трех слов, или запостить фотку с котомхачиком, чем весь вечер придумывать и писать удобоваримый текст и искать 20+ приятных иллюстраций, первое более в почете. Второе, наверно почти никому не нужно.

Рейтинг мне вообще не нужен, но я по нему ориентируюсь и делаю выводы, и времени мне просто жалко, сорян)

Зависимая подвеска: особенности и принцип работы

Полностью зависимые системы подрессоривания до сих пор востребованы при конструировании грузовых машин. Прочность и надежность установленной системы особенно важна, когда речь идет о скреплении осей у КАМАЗов, тягачей, тракторов.

Зависимая подвеска автомобиля устанавливается на бюджетные легковые авто, грузовые машины или внедорожники. Это один из самых старых вариантов сопряжения колесных осей. Все элементы системы подрессоривания связаны друг с другом. Если одно колесо перемещается относительно оси, то такое же положение принимает и другое.