Что значит полузависимая задняя подвеска
Виды подвесок автомобилей.
Двухрычажная подвеска с коротким верхним и длинным нижним рычагами обеспечивает минимальные поперечные перемещения колеса (вредные для боковой устойчивости автомобиля и вызывающие быстрый износ шин), а также незначительные угловые перемещения при ходе вверх и вниз.
Конфигурация поперечного рычага позволяет каждому колесу независимо воспринимать неровности и оставаться более вертикальным на поверхности дороги. А это означает лучшее сцепление с дорогой.
Подвеска МакФерсона, названая по имени инженера Эрла Макферсона, разработавшего её в 1960 году, представляет собой подвеску колеса, состоящую из одного рычага, стабилизатора поперечной устойчивости и блока из пружинного элемента и амортизатора телескопического типа, называемого качающейся свечой, в связи с тем, что он закреплен в верхней части к кузову при помощи упругого шарнира и может качаться при движении колеса вверх-вниз.
Кинематически схема менее совершенна, чем подвеска на двух поперечных или продольных рычагах: что при большом ходе подвески развал (угол наклона колеса к вертикальной плоскости) будет меняться, и тем больше, чем больше ход подвески. Но в связи с технологичностью и дешевизной данный тип подвески получил очень большое распространение в современном автомобилестроении.
Многорычажная подвеска несколько напоминают двухрычажную подвеску и имеют все ее положительные качества.
Эти подвески более сложны и боле дороги, но обеспечивают большую плавность хода и лучшую управляемость автомобиля. Большое количеств элементов — сайлент-блоков и шаровых шарниров хорошо гасят удары при резком наезде на препятствия. Все элементы крепятся на подрамнике через мощные сайлент-блоки, что позволяет увеличить шумоизоляцию автомобиля от колес.
Применение многорычажной независимой подвески, которая главным образом используется на автомобилях представительского класса, придает подвеске стабильный контакт колес с любым покрытием на дороге и четкий контроль автомобиля при изменениях направления движения.
Главные преимущества многорычажной подвески:
-Независимость колес друг от друга,
-Низкая неподрессоренная масса,
-Независимая продольная и поперечная регулировки,
-Хорошая недостаточная поворачиваемость,
-Хороший вариант для использования в схеме 4×4.
Главный недостаток современной схемы — сложность и, соответственно, цена. До недавнего времени ее применяли только на дорогих автомобилях. Теперь же она «удерживает» задние колеса даже некоторых машин гольф-класса.
Установка пневмоэлементов
На всех вышеописанных подвесках пневмоэлемент устанавливается по схожей схеме. Он одевается на шток аммортизатора через сальники, обеспечивающие герметичность системы. Место крепления пневмоэлемента к корпусу стойки также надежно герметизируется.
Задняя зависимая подвеска
Типичным представителем такой конструкции может служить задняя подвеска с цилиндрическими винтовыми пружинами в качестве упругих элементов. Как пример можно привести конструкцию задних подвесок классических «Жигулей». В этом случае балка заднего моста «подвешивается» на двух винтовых пружинах и дополнительно крепится к кузову при помощи четырех продольных рычагов. Кроме этого, для улучшения управляемости, уменьшения крена кузова в поворотах и улучшения плавности хода устанавливается поперечная реактивная штанга.
Основным недостатком этого типа подвески является значительная масса балки заднего моста. Этот показатель особенно возрастает, когда мост выполняется ведущим: приходится «нагружать» балку весом картера главной передачи, редуктора и т.п. А приводит все это к возрастанию так называемых неподрессоренных масс, из-за чего значительно ухудшается плавность хода и появляются вибрации.
Подвеска типа «Де Дион»
Стремясь как можно больше «облегчить» задний мост, инженеры многих автомобильных компаний начали применять подвеску типа «Де Дион», названную по имени своего изобретателя, француза Альберта Де Диона. Главное ее отличие — картер главной передачи теперь отделен от балки моста и прикреплен непосредственно к кузову. Теперь крутящий момент передается от двигателя автомобиля к ведущим колесам через полуоси, качающиеся на шарнирах равных угловых скоростей. Этот тип подвески может быть как зависимым, так и независимым. Нечто похожее применяется на внедорожных автомобилях, в конструкции передней подвески независимого типа.
Но несмотря на совершенствование конструкции, все зависимые подвески обладают одним и весьма существенным минусом: проявляется несбалансированное поведение автомобиля при старте и торможении. Машина начинает «приседать» при интенсивном разгоне и «клевать носом» во время торможения. Для устранения этого эффекта стали применять дополнительные направляющие элементы.
Полунезависимая задняя подвеска
Конструктивно она выполняется в виде двух продольных рычагов, которые соединены посередине поперечиной. Этот тип подвески применяется только сзади, но практически на всех переднеприводных автомобилях. Среди плюсов этой конструкции можно выделить легкость монтажа, компактность и небольшой вес, как следствие — уменьшение «неподрессоренных масс», и самое ее весомое достоинство — наиболее оптимальная кинематика колеса. Недостаток можно выделить всего один: такую подвеску можно применять только на неведущем заднем мосту.
Установка пневмоэлементов
В случае если пружина и аммортизатор конструктивно установлены отдельно друг от друга, пружина просто заменяется на пневмоэлемент с проставками необходимой толщины. Проставками подбирается минимальный и максимальный дорожный просвет автомобиля.
Если пружины с аммортзаторами собраны в единый узел, наподобие передней стойки, то пневмоэлемент устанавливается так же, как и на передней подвеске — одевается на шток аммортизатора.
Подвески грузовых автомобилей
Одна из первых и наиболее распространенных конструкций зависимой подвески — с продольными или поперечными рессорами и гидравлическими амортизаторами. Ее до сих пор применяют на грузовиках, коммерческих автомобилях и на некоторых моделях внедорожников. Это наиболее простой вариант решения задней подвески: мост «подвешивается» на продольных рессорах, закрепленных в кронштейнах кузова. Кроме этого, к балке заднего моста крепятся амортизаторы. В такой конструкции рессоры выполняют также функции направляющих элементов, то есть связывают колесо с кузовом и определяют его кинематику.
Плюс зависимой задней подвески подобного типа — очевидная простота конструкции, правда, это имеет какое-либо серьезное значение только для производителя. На практике же рядового автомобилиста ожидают только минусы: недостаточная эффективность работы рессор, как направляющих элементов. При достижении высоких скоростей относительно «мягкие» рессоры оказываются не в состоянии придавать заднему мосту необходимое положение в пространстве, отчего сильно ухудшается сцепление шин с дорогой, и, как следствие, проявляется неудовлетворительная управляемость машины на высоких скоростях.
Подвески внедорожников и пикапов
Рассмотрим варианты подвесок на данный тип автомобилей подробней. Здесь присутствуют несколько видов подвесок:
-автомобили с зависимой передней и задней подвесками,
-автомобили с независимой передней и зависимой задней подвеской,
-автомобили с полностью независимой подвеской.
Разбирать устройство начнем с задней подвески. Наиболее распространенной задней подвеской внедорожников является рессорная или пружинная подвеска с жестким неразрезным мостом.
Рессорная подвеска имеет простую конструкцию, высокую надежность, выдерживает очень большие нагрузки и поэтому чаще всего применяется на тяжелых джипах и пикапах. Но в погоне за ценой и надежностью автопроизводители используют рессорные подвески и на более легких недорогих внедорожниках. Пружинные подвески немного сложнее рессорных, но при этом компактны и обычно довольно мягкие и длинноходные и устанавливаются на более легких и комфортных внедорожниках. В остальных же случаях на паркетниках и спортивных городских внедорожниках применяются различные варианты независимых рычажных задних подвесок.
Передние подвески внедорожников так же бывают с жестким неразрезным мостом, но сегодня подобные конструкции встречаются редко. Стремясь улучшить управляемость и устойчивость автомобилей на шоссе автопроизводители все чаще применяют независимые пружинные или торсионные подвески.
В зависимости от конструкции подвески возможны следующие варианты установки пневмобаллонов:
1. Установка вспомогательных подушек на рессоры
В этом случае в штатных рессорах уменьшается количество листов, что компенсируется установкой небольшой пневмоподушки. Уменьшение количества листов снижает жесткость рессоры, что позволяет сделать подвеску более комфортной при ежедневном передвижении на незагруженном автомобиле и в то же время давлением в подушке можно в широких пределах изменять дорожный просвет и компенсировать отсутствующие листы при полной загрузке автомобиля. В итоге такая установка позволяет расширить возможности автомобиля, улучшить управляемость и плавность хода, поднять грузоподъемность и проходимость, облегчить буксировку тяжелого прицепа.
2. Замена пружин на пневмобаллоны
На автомобилях с пружинной (как зависимой так и независимой) передней и задней подвеской пружина полностью заменяется пневмобаллоном. Улучшение характеристик подвески этом случае такое же как и на рессорной подвеске, но преимущества пневмоподвески проявляются более полно, чем при установке вспомогательной подушки.
Виды задних подвесок и Механизмы обеспечения их устойчивости.
В данной «статье» рассмотрю виды задних подвесок и способы сохранения курсовой устойчивости.
Задняя подвеска должна сохранять курсовую устойчивость и нужную кинематику колеса при разного типа воздействиях:
— при работе подвески (вертикальном перемещении колеса)
— при боковых нагрузках (н-р, в поворотах)
— при передаче воздействия по траектории движения (разгоне, если задний мост ведущий и торможении в любом случае).
— чтобы элементы подвески не «выламывали» друг друга (н-р, если использовать реактивные тяги, параллельные продольным рычагам совместно с мостом, то при «синхронной» работе подвески всё будет хорошо, а вот при перекашивании они будут скручивать мост и сильно нагружать сайлентблоки и места их креплений).
Что такое курсовая устойчивость?
Представьте, например, что при наезде на кочку (вертикальном смещении колеса), колесо меняет плоскость вращения. И не только в вертикальном (что типично), но и в горизонтальном направлении. Т.е. машину при этом «бросит в сторону». Если скорость, как у телеги, то это ерунда, а вот если побольше — может кончиться печально. Этому уделяется довольно много внимания, потому такое поведение — скорее нонсенс.
Более характерно, особенно при неисправной подвеске, изменение направления движения при наборе скорости или торможении. Думаю, те кто ездил на «классике» по «классике» (йэдэт — агонъ!), помнят, что это такое.
Есть целая серия книг по кинематике и эластичности подвесок от тов. Раймпеля: publ.lib.ru/ARCHIVES/R/RA…_Yornsen/_Raympel’_Y.html
mexalib.com/view/18902
«Фишка» в том, что автор рассматривает не только кинематику, но и влияние пластичности (упругой деформации) подвески.
Я не буду вдаваться в тонкости — их лучше почитать у автора, благо, написано и переведено очень хорошо, а я ограничусь «зоосадом».
Итак:
Независимые подвески — кинематика колес независимая, соотв. и независимые механизмы обеспечения устойчивости.
— На поперечных рычагах. Отличная боковая и курсовая устойчивость, кинематика аналогична передним.
Минусы — занимает ОЧЕНЬ МНОГО МЕСТА. Если спереди она размещается по бокам двигателя, то в багажнике гражданского автомобиля это НЕПРИЕМЛЕМО. Ну а если не надо ездить на дачу, то почему бы не использовать? Например, Mercedes McLaren SLR:
Из «фишек» — использование в качестве верхнего рычага полуосей на Ягуаре.
— стойки (типа МакФерсона) боковые нагрузки и вертикальную кинематику воспринимают стойки телескопическим механизмом амортизаторов. Соотв. амортизаторы должны быть ДЛИННЫМИ И КРЕПКИМИ чтобы было, чем воспринимать нагрузки. Кинематика — колесо ходит ровно по амортизатору. Продольные нагрузки и устойчивость обеспечивает поперечный, продольный, или косой рычаг.
— продольный или косой рычаг. Всё то же самое, только колесо жестко связано с рычагом, а не стойкой (амортизатором) и ВСЕ НАГРУЗКИ держит этот рычаг. Кинематика — да, колесо чутка ходит по образующей, бОльше крены колеса, зато нет нагрузки на амортизатор — он может быть коротким и хилым.
Промежуточное положение между продольным рычагом и балкой занимает Полузависимая задняя подвеска. или Торсионная балка. Совмещает в себе функции рычагов и стабилизатора поперечной устойчивости. Торсионных балок 2 типа — которые к кузову перекладиной
Полунезависимая — только первый вариант — по кинематике ближе к продольным рычагам.
Второй вариант уже ближе к мосту (зависимой подвеске).
Зависимые подвески — колеса связаны друг с другом. С одной стороны если одно колесо наезжает на кочку, то наклоняется и второе и теряет пятно контакта с дорогой, с другой стороны, на ровном асфальте при любом крене кузова и любом положении подвески, оба колеса стоят ровно и с полным пятном контакта, чего не наблюдается на независимых подвесках. Наверное, хорошо для «Наскара» :-). Ну и у внедорожников мост пользуется заслуженной популярностью. Потому что железный, крепкий и весь привод закрыт от внешних воздействий.
НО возникает ряд сложностей по обеспечению устойчивости моста относительно кузова. А связаны они с тем, что мост жесткий и обеспечение поперечной устойчивости превращается в нетривиальную задачу. Потому что большинство решений, применяемых в независимой подвеске, будет выламывать друг друга через жесткий мост.
Также есть такое понятие как «козление», характерное как раз для мостов.
3. Подвеска с А-образным рычагом. Грубо говоря, взяли предыдущий вариант и сделали два тяги совсем наклонными и соединили их в один А-образный рычаг. Надо сказать, что данный тип подвески не страдает недостатками предыдущего (так как имеет 3 точки крепления к мосту, а не 4), отлично держит мост во всех направлениях и допускает установку шарниров (подшипников) вместо сайлентблоков.
Неполная независимость: как устроена и чем хороша полузависимая подвеска
Мы уже рассказывали о зависимых и независимых подвесках. Но за кадром остался еще один тип подвесок – полузависимые. В характеристиках автомобиля такой тип подвески часто указывается как независимый, но на первый взгляд, выглядит самая распространенная конструкция именно как обычная балка зависимой подвески. В чем же тут секрет?
Насколько независима независимая подвеска?
К азалось бы, раз подвеска независимая, то перемещения одного колеса от другого никак не зависят. Такое чаще встречается в теории. На практике же полностью независимые подвески – большая редкость.
Почти всегда в конструкции подвески предусмотрена такая деталь как стабилизатор поперечной устойчивости. Благодаря ей вертикальные перемещения одного колеса через упругий торсион передаются на другое. Подобное «нарушение независимости» нужно для улучшения управляемости автомобиля, а точнее, для уменьшения кренов в поворотах. Решение не самое изящное, имеющее и ряд недостатков, но при этом недорогое, ведь активные подвески дороже на порядки. А так достаточно простая деталь не дает машине заваливаться в повороте.
Конечно, управляемость можно настроить и без этой детали, и даже плавность хода улучшится. Примеров тому немало: вот Renault Logan, например, после первого рестайлинга лишился стабилизатора спереди, а у классических Жигулей в задней подвеске его и не было никогда. Но большинство современных машин его имеет и в передней, и в задней подвесках.
На фото: Renault Logan ‘2004–09
Не редкость и «активные» стабилизаторы, которые умеют менять угловую жесткость торсиона или вообще отключаться. Такие есть, например, на машинах BMW или на внедорожниках Nissan. Это позволяет снизить негативные факторы от использования стабилизатора.
На фото: Nissan Patrol ‘2014–н.в.
Получается, подвески у абсолютного большинства машин не абсолютно независимые, перемещение одного колеса все же вызывает перемещение и другого. Пусть и в меньшей степени, чем при наличии связи в виде общей жесткой оси, как у зависимой подвески, когда перемещение одного колеса всегда однозначно связано с перемещением второго.
С неразрезными мостами, кстати, стабилизатор поперечной устойчивости также применяют: крены есть у машин с любыми подвесками.
Полузависимые: редкие и самые распространенные
Если стабилизатор все равно нужен, то может быть, его можно сделать частью несущей конструкции подвески? Наверное, именно так рассуждали инженеры, когда придумали переднюю подвеску МакФерсон для Audi 100/A6 в кузове С4. Не удивляйтесь, но МакФерсон у нее – полузависимый, ведь вместо переднего нижнего рычага подвески тут используется мощный стабилизатор поперечной устойчивости. Оба колеса связывает единая упругая деталь, являющаяся частью несущей конструкции. Восьмидесятые годы были щедры на интересные технические решения, так что я не удивлюсь, если на каких-то еще машинах использовали подобную схему, ведь торсион стабилизатора очень удобно использовать в качестве рычага. По кинематике подвеска Audi может считаться полностью независимой за одним существенным «но»: вертикальное перемещение одного из колес обязательно вызывает перемещение второго колеса на существенную величину, связанную с достаточно высокой жесткостью торсиона.
Очень распространенная схема полузависимой подвески со скручиваемой балкой – в том числе и плод усилий инженеров концерна Volkswagen. Ведь появилась она именно на VW Golf в 1974 году. Гениальность идеи была в том, что тут направляющий аппарат обоих задних колес был единой деталью, которая крепилась к кузову всего в двух точках. А эластокинематика движения каждого из колес была почти подобна кинематике подвески на продольных рычагах. Балка в форме буквы Н крепится к кузову в двух крайних точках, а ступицы колес расположены на нижних концах буквы. Самая важная часть конструкции – поперечина, которая соединяет конструкцию воедино и обеспечивает необходимую жесткость. Если балку расположить вплотную к точкам крепления к кузову (когда балка превратится в букву П), то подвеска по кинематической схеме будет полностью подобна конструкции на продольных рычагах, а если перенести ближе к точкам крепления колес, то будет больше похожа на зависимые подвески. Центральная часть балки в этой конструкции обязательно имеет податливость и может изгибаться, обеспечивая колесам возможность независимого перемещения. Отнести такую подвеску к зависимым можно лишь конструктивно: колеса связаны единой деталью несущей конструкции. Но в работе такая подвеска все же подобна именно независимым.
На фото: Volkswagen Golf ‘1974–83
Конструкция настолько удобна для массового автомобилестроения, что ее применяют для машин до D класса включительно, а порой используют и в сочетании с ведущим задним мостом. Например, на кроссовере Opel Mokka сзади стоит именно скручиваемая H-образная балка, даже на вариантах с полным приводом.
Секрет подобного успеха прост. Во-первых, конструкция предельно надежна: мощные боковые рычаги связаны мощным торсионом, а к кузову она крепится большими и прочными сайлентблоками. Эти детали служат долго, а сломать их тяжело. И такая конструкция недорога как в изготовлении, так и в эксплуатации.
Кинематика движения колес изначально удачна и может варьироваться в широких пределах путем изменения жесткости креплений, жесткости торсиона, боковых рычагов и их взаимного расположения. К тому же подвеска очень компактна, позволяет разнести амортизаторы максимально широко, что обеспечивает отличные условия их работы. Можно расположить пружины и амортизаторы очень низко и плотно, что увеличивает внутренний объем задней части машины. Из всех типов независимых подвесок для неведущих колес лучшей кинематикой обладают разве что многорычажные конструкции на базе двухрычажных подвесок или стоек МакФерсона, но они значительно более дороги.
Недостатки у такой схемы тоже есть. Эластокинематика Н-образной балки такова, что угловая жесткость балки всегда связана с податливостью подвески в поперечном направлении и нагрузкой. В результате балка всегда избыточно жесткая для ее роли стабилизатора поперечной устойчивости. Неподрессоренные массы у такого типа подвески тоже достаточно высоки, а попытка уменьшить массу балки за счет уменьшения длины продольных рычагов ведет к ухудшению кинематики ее работы и увеличению жесткости связи. И развязать жесткость резинометаллических элементов в продольном и поперечном направлении тоже конструктивно сложно, они будут всегда связаны, ведь это всего два сайлентблока, работающих на кручение и разрыв.
Усложнение конструкции введением реактивной тяги, например, в виде механизма Уатта — ход не новый. Сравнительно недавно его применяли в серийном производстве на Opel Astra J/Chevrolet Cruze, а спортсмены при подготовке машин с Н-образной балкой часто использовали дополнительные реактивные рычаги для улучшения управляемости и контроля кинематики.
Опорные элементы балки стараются ставить под углом к плоскости качения балки: так обеспечивается уменьшение передачи вибраций на кузов при снижении податливости блоков в поперечном направлении и улучшение кинематики. Дополнительные хитрости в виде выноса опорных площадок пружин на внешние кронштейны позволяют обеспечить необходимый угол доворота колес под нагрузкой. Но в любом случае этот тип подвески остается конструктивно простым и дешевым. И именно поэтому его применяют столь массово.
А на практике оно как?
Сравнение различных автомобилей с различными типами задней подвески не дает возможности выбрать однозначного лидера. Разумеется, многорычажную подвеску проще наделить и хорошей управляемостью, и высокой плавностью хода в сочетании с высокой нагрузочной способностью. Но вот беда: сравнивая даже авто одного класса, нельзя сделать вывод о том, какая применяется подвеска лишь на основании их ходовых характеристик. Настоящим подарком для любителей выяснить, что лучше, а что хуже, являются машины на платформе MQB: у многих из них в зависимости от мотора в задней подвеске может применяться как балка, так и многорычажная конструкция.
Мой личный опыт показывает, что только серьезное сравнение позволяет выявить нюансы, а в обычной эксплуатации можно заметить лишь несколько другую акустическую картину при проезде неровностей и более явное изменение управляемости с нагрузкой у машин с Н-образной скручиваемой балкой относительно машин с многорычажной подвеской. Слепое сравнение обычно не дает возможности выявить однозначного победителя. А все это говорит о том, что энтузиазм производителей по поводу этого типа подвески на бюджетных автомобилях вполне обоснован: по цене недорогой зависимой подвески вы получаете полноценную независимую с хорошей кинематикой.