Метка: подвеска

Пневматическая подвеска автомобиля

Пневматическая подвеска автомобиля – это разновидность подвески, при помощи которой имеется возможность регулировки клиренса (высоты кузова относительно дорожного полотна). В настоящее время пневмоподвеска довольно широко применяется на грузовиках и полуприцепах. Легковые автомобили также оборудуются пневмоподвеской, однако это касается в большей степени машин бизнес-класса.

В пневматической подвеске в качестве упругих элементов применяются пневмоупоры на каждом колесе. Стоит отметить, что пневматическая подвеска не является отдельным видом подвески автомобиля. Пневмоподвеска может основываться на конструкциях уже имеющихся подвесок. Пневмоэлементы могут быть смонтированы на стойках МакФерсон, многорычажной подвеске, упругой балке и прочих.

Основным предназначением пневмоподвески является обеспечение более высокого уровня безопасности и комфорта при вождении. Стоит отметить, что адаптивная подвеска многих автомобилей бизнес-класса основана именно на пневматических упругих элементах с динамически изменяющейся жесткостью.

Разновидности пневматических подвесок

Можно выделить три основных типа пневмоподвески: одно-, двух- и четырехконтурная. Также следует отметить, что пневмоподвеска может входить в комплектацию автомобиля, а может устанавливаться и самостоятельно. При самостоятельной установке наиболее часто пневмоподвеска позволяет лишь изменять высоту кузова в ручном режиме.

• Одноконтурная система устанавливается только на одну ось автомобиля. Это может быть как передняя, так и задняя ось. В штатном исполнении одноконтурной системой наиболее часто комплектуются грузовые автомобили и седельные тягачи. В данном случае имеется возможность регулировки жесткости задней оси в зависимости от загрузки автомобиля.
• Двухконтурная система пневмоподвески может быть установлена как на одну ось, так и на две. В случае с установкой на одну ось, осуществляется независимое регулирование колес. Если двухконтурная система осуществляет управление двумя осями, то это аналогично двум одноконтурным системам.
• Четырехконтурная система является наиболее сложной, но и наиболее функциональной. В такой системе осуществляется регулировка пневмоподпора каждого колеса. В четырехконтурных система, как правило, применяется электронный блок управления, который в совокупности с датчиками осуществляет автоматическую регулировку давления в пневмоэлементах.

Устройство пневмоподвески

Простейшая пневматическая подвеска имеет в конструкции следующие основные элементы:

• упругие пневмоэлементы на каждое колесо;
• устройство подачи сжатого воздуха (компрессор);
• воздушный ресивер;
• воздушные магистрали;
• датчики и блок управления подвеской.

Упругие пневмоэлементы являются исполнительными механизмами подвески, в задачи которых входит регулировка и поддержание клиренса. Регулировка может осуществляться как в ручном, так и в автоматическом режиме. Изменение высоты кузова относительно дороги осуществляется за счет изменения давления воздуха в пневмоэлементах.

Пневмоэлемент может иметь разные исполнения – самостоятельный узел или совмещенный с амортизатором. Во втором случае упругий пневмоэлемент наиболее часто называется пневматической амортизаторной стойкой. Пневматические стойки могут быть установлены практически на любой тип подвески. Конструктивно пневмоэлемент состоит из корпуса, штока с поршнем и манжеты.

Компрессор предназначен для подачи сжатого воздуха в ресивер и далее в исполнительные механизмы. Стоит отметить, что компрессор является основным конструктивным элементом подвески, так как без сжатого воздуха работа пневмоподвески просто невозможна.

Воздушный ресивер предназначен для осуществления регулировок клиренса в малых пределах без участия компрессора. Также за счет ресивера достигается быстрая и адекватная работа адаптивных подвесок. Воздушные магистрали соединяют все элементы пневматической подвески в единую пневмосистему. Электронные датчикипозволяют отслеживать такие параметры как положение кузова относительно дороги, наклон кузова, ускорение автомобиля и прочие параметры. Блок управления предназначен для обработки сигналов датчиков и осуществления автоматической или ручной регулировки подвески.

Принцип работы пневмоподвески

Пневмоподвеска позволяет регулировать высоту кузова в ручном и автоматическом режиме. В ручном режимеводитель имеет возможность самостоятельно увеличивать или уменьшать дорожный просвет автомобиля. А если в конструкции подвески имеются пневматические амортизаторные стойки, то в этом случае также имеется возможность регулировки жесткости подвески.

Автоматический режим работы разных подвесок может существенно отличаться. Стоит отметить, что в автоматическом режиме работают именно адаптивные подвески, в обязанности которых входит поддержание определенного клиренса и жесткости амортизаторов в зависимости от различных условий. Наиболее часто в алгоритме работы адаптивной пневмоподвески используются такие параметры как скорость, ускорение, наклон и прочие.

Пневмоподвеска: плюсы и минусы

Как и любая другая система, пневмоподвеска имеет свои достоинства и недостатки. Основным достоинствомпневматической подвески является высокая плавность хода автомобиля и отсутствие каких-либо шумов, так как в качестве упругого элемента используется сжатый воздух. Однако в зависимости от предназначения автомобиля, пневмоподвеска может быть и, напротив, – жесткой.

К достоинствам также можно отнести автоматическое регулирование клиренса и жесткости отдельных стоек в движении. Однако это относится лишь к заводским исполнениям адаптивных подвесок. Самостоятельная установка четырехконтурной пневмоподвески с автоматическим управлением очень сложна и затратна, поэтому такая практика не применяется.

К недостаткам можно отнести очень плохую ремонтопригодность элементов пневмоподвески. Так, например, пневматические стойки абсолютно неремонтопригодны и при выходе из строя подлежат только замене. Также стоит отметить, что на ресурс пневмоподвески весьма негативно влияют отрицательные температуры и дорожные реагенты.

Торсионная подвеска автомобиля

Торсионная подвеска отличается от классической пружинной тем, что вместо пружин в ее конструкции используются торсионы. Конструкция подвески предельно проста и одновременно эффективна. Торсион представляет собой упругий вал, который одной стороной жестко закреплен на раме или усиленном элементе кузова автомобиля, а другая сторона связана со ступицей колеса. В случае с переднеприводным автомобилем, торсион закреплен на нижнем поперечном рычаге.

Разновидности и устройство торсионной подвески

В автомобилях с передним приводом и поперечным расположением рычагов подвески торсионы закреплены вдоль кузова. В случае с продольными рычагами торсионы соответственно закрепляются поперек кузова автомобиля.

Наиболее распространенный пример торсионной подвески – задняя полунезависимая подвеска легковых автомобилей с передним приводом. Данная подвеска представляет собой два продольных рычага, которые соединены между собой U-образной балкой. Соединительная балка в силу своей конструкции имеет возможность работать на скручивание и позволяет колесам отрабатывать неровности независимо друг от друга.

Принцип работы торсионной подвески

За счет того что торсионный вал жестко закреплен на кузове или раме автомобиля, то при работе подвески на него воздействуют силы скручивания. Однако торсионный вал изготавливается из особого сплава и имеет определенную закалку, что позволяет ему работать в качестве пружинного элемента. При скручивании вал стремится вернуть колесо автомобиля в первоначальное положение. Принцип работы аналогичен пружинной или подрессоренной подвеске.

Преимущества торсионов

Несмотря на то, что принцип работы торсионной и пружинной подвески практически не отличается, торсионные валы имеют несколько преимуществ перед пружинами или рессорами:

• простое и компактное устройство подвески;
• легкость ремонта и обслуживания;
• возможность регулировки жесткости подвески.

Торсионные валы занимают весьма мало места, что позволяет сделать подвеску максимально компактной. Обслуживание и самостоятельный ремонт торсионной подвески не доставляют хлопот. Замена одного из торсионов производится с гораздо меньшими трудозатратами, нежели замена пружин.

Также стоит обратить внимание, что торсионная подвеска может регулироваться по жесткости, чего не позволяет делать классическая пружинная. На некоторых автомобилях регулировка жесткости подвески производится автоматически или вручную дистанционно при помощи электродвигателей, которые регулируют предварительное усилие торсионов.

Подвеска типа МакФерсон

Подвеска автомобиля представляет собой совокупность узлов и механизмов, при помощи которых осуществляется упругая взаимосвязь кузова (рамы) с колесами. За всю историю развития автомобилестроения, на легковых автомобилях применялись подвески различных типов. Сегодня наиболее распространенной подвеской является McPherson (МакФерсон).

Подвеска данного типа используется преимущественно для передних колес и устанавливается на многих легковых автомобилях и малых грузовиках. Для задних колес подвеска МакФерсон также используется, но реже.

Подвеска МакФерсон представляет собой несколько видоизмененную систему на двух рычагах. Однако, в случае с МакФерсон, верхний рычаг отсутствует и его роль выполняет верхняя шарнирная опора стойки амортизатора, которая обычно размещена на крыле автомобиля. Данная подвеска устанавливается на автомобили бюджетного и среднего классов. Для спортивных машин и автомобилей премиум-класса используются более совершенные типы подвесок. Система McPherson обязана широкому распространению благодаря ряду преимуществ:

• простое устройство;
• небольшие затраты на производство;
• прекрасная ремонтопригодность;
• разгрузка мест крепления к кузову за счет больших расстояний между верхней и нижней опорой;
• большой ход подвески.

Однако существуют и отрицательные черты у данной подвески:

• чрезмерно большой ход способствует нежелательным, пусть и кратковременным, изменениям угла развала колес автомобиля;
• требуется усиление кузова в месте крепления верхней опоры (опорного подшипника стойки);
• невозможность качественно шумоизолировать арку колеса;
• несколько худшие параметры в плане кинематики в целом.

Тем не менее, низкая стоимость изготовления данной подвески и ремонтопригодность даже в условиях гаража позволяют не учитывать отрицательные черты.

Устройство подвески МакФерсон

Подвеска типа МакФерсон имеет весьма простое устройство и состоит из следующих основных конструктивных элементов:

• подрамник;
• нижний поперечный рычаг;
• ступица и поворотный кулак колеса;
• шаровая опора поворотного кулака;
• стойка амортизатора;
• пружина;
• верхняя опора стойки амортизатора.

Подрамник представляет собой основной элемент подвески. Данный узел крепится непосредственно к кузову автомобиля при помощи сайлентблоков или жестким креплением. Крепление подрамника на сайлентблоках позволяет уменьшить передачу вибрации на кузов автомобиля. Стоит отметить, что подрамник, как отдельный конструктивный элемент, может отсутствовать.

Нижние поперечные рычаги крепятся к подрамнику или непосредственно к силовому кузову автомобиля при помощи сайлентблоков. Каждый из рычагов имеет по две точки опоры на кузове. На противоположном конце рычага закреплена шаровая опора поворотного кулака, которая обеспечивает подвижность во всех плоскостях последнего.

Ступица и поворотный кулак предназначены для крепления колеса. За счет специального шарнирного соединения через шаровую опору с нижним рычагом и рулевой тягой, поворотный кулак обеспечивает поворот управляемых колес. Верхней точкой крепления поворотного кулака является нижняя часть амортизаторной стойки.

Амортизаторная стойка является связующим элементом между кузовом и поворотным кулаком. Нижняя часть стойки при помощи клеммового соединения закреплена в поворотном кулаке, а верхняя часть соединена с кузовом при помощи специального опорного подшипника. Опорный подшипник чаще всего представляет собой втулку из толстой резины, в которой закреплен шариковый подшипник. Шток амортизаторной стойки крепится в шариковом подшипнике, а резиновая втулка компенсирует отклонения стойки при работе подвески. Помимо этого, на амортизаторной стойке крепится пружина подвески.

Помимо основных конструктивных элементов, подвеска МакФерсон в различных вариациях может содержать дополнительные узлы, такие как стабилизаторы поперечной устойчивости, стойки стабилизатора и прочее. Стабилизатор поперечной устойчивости может иметь различное конструктивное исполнение на разных автомобилях, однако предназначение его от этого не меняется. Стабилизатор крепится в двух точках к подрамнику или к кузову и соединен с амортизаторными стойками при помощи соединительных тяг с шарнирами или резинометаллическими втулками. Основным предназначением стабилизатора является снижение боковых кренов машины и противостояние продольным перемещениям поворотного кулака или ступицы.

Адаптивная подвеска автомобиля

Как известно, автопроизводители постоянно совершенствуют выпускаемые автомобили, стараясь улучшить их безопасность, практичность и повысить уровень комфорта при езде. И именно к уровню комфорта всегда было повышенное внимание. Всем известно, что за комфорт отвечает подвеска автомобиля, которая должна обеспечивать максимальное сцепление с дорожным покрытием и при этом обязана компенсировать все неровности. Однако стандартная подвеска, которой укомплектованы практически все бюджетные автомобили может обеспечить либо комфорт на неровной дороге, либо хорошую управляемость на трассе.

Постоянные совершенствования и внедрение новых технологий позволили автопроизводителям создать подвеску совершенно нового уровня, которая была названа адаптивной или активной. Собственно новшеством это назвать нельзя, потому как первая адаптивная подвеска была установлена французами на автомобили Citroen и представляла собой гидропневматическую систему. Концерн Mercedes-Benz также устанавливал на свои автомобили адаптивные подвески на основе гидропневматики. Тем не менее, если ранее адаптивная подвеска была громоздка и примитивна в плане функционала, то сегодня она стала намного компактнее, функциональнее, но и устройство ее также усложнилось.

Активная подвеска имеет массу преимуществ:

1. способность самостоятельно в автоматическом режиме подстраиваться под любое дорожное покрытие;
2. адаптация к стилю вождения;
3. принудительная регулировка демпфирования;
4. уменьшение кренов кузова и, следовательно, лучшая маневренность;
5. и, конечно же, повышенный уровень безопасности.

Устройство и принцип работы адаптивной подвески

Адаптация к дорожным условиям и стилю вождения может обеспечиваться при помощи различных систем и устройств. На разных автомобилях применяются отличные друг от друга адаптивные подвески, однако предназначение и общий принцип действия остаются неизменными. В состав адаптивной подвески могут входить следующие элементы:

• активные (регулируемые) стойки амортизаторов;
• регулируемые стабилизаторы поперечной устойчивости;
• датчики ускорения, дорожного просвета, неровной дороги и прочие;
• электронный блок управления подвеской.

Активные стойки амортизаторов предназначены для динамического изменения жесткости подвески в зависимости от дорожного покрытия и ситуации на дороге. Амортизаторы могут иметь различную конструкцию. Из разновидностей встречаются стойки, оснащенные специальным электромагнитным клапаном с переменным сечением. Электронный блок управления подает напряжение разной величины на клапан амортизатора изменяя тем самым его проходное сечение, вследствие чего подвеска становится более жестче или мягче. Причем регулировка может осуществляться как на всех амортизаторах синхронно, так и для каждого индивидуально. Однако клапан – не единственное решение. Амортизатор может иметь стандартную конструкцию, которая заполнена особой рабочей жидкостью, меняющей вязкость под воздействием электромагнитных полей.

Существуют также адаптивные подвески с активными стабилизаторами поперечной устойчивости. Регулируемые стабилизаторы также получают команды от блока управления и меняют свою жесткость, тем самым уменьшая крены автомобиля при маневрировании на больших скоростях. Современные адаптивные подвески имеют довольно сложную и быстродействующую систему управления, которая способна получать, обрабатывать сигналы и посылать управляющие команды к исполнительным элементам за доли секунд, что позволяет менять характеристики мгновенно.

Стойки амортизатора и активные стабилизаторы относятся к исполнительным элементам адаптивной подвески. Однако для того чтобы исполнительные элементы могли выполнять свои функции, они должны получать для этого команды в нужное время. Управляет подвеской собственный электронный блок, который получает сигналы от многочисленных датчиков (автоматический режим) или от блока ручного контроля в салоне автомобиля (ручной режим). Водитель может самостоятельно установить требуемый режим подвески, и блок управления незамедлительно настроит соответствующим образом все исполнительные механизмы. Кроме того в ручном режиме также может осуществляться и автоматическая корректировка.

Подвеска автомобиля — назначение

Многие посетители нашего сайта, наверное, были в деревне, видели конную упряжку, телегу, нелегкий труд крестьянина и тому подобное! Может многим удалось прокатиться в телеге, испытать эти чувства «лягушонка в коробчонке». Так вот, – телега является ярким примером отсутствия какого – либо сглаживающего устройства от неровностей дороги, а именно подвески. А теперь представьте автомобиль, у которого есть только оси, к ним присоединены колеса и скорость авто примерно 90 км\ч… Что будет с пассажирами автомобиля? Жуть!

Для исключения этих неприятных вещей и была разработана подвеска автомобиля, которая устанавливается на задние и передние колеса. Главное предназначение подвесок (передней и задней) заключается в связи колес с кузовом автомобиля, а так же в гашении вибраций от неровностей дороги. В общих чертах все подвески похожи по своему составу, но разные по способу реализации своих свойств.

Устройство подвески автомобиля

Общие элементы для всех типов подвесок:

• элементы обеспечения упругости
• элементы распределения направления силы
• гасящий элемент
• элементы стабилизации поперечной устойчивости
• крепеж

Элементы обеспечения упругости служат своеобразным буфером между неровностями дороги и кузовом авто. Они первыми воспринимают неровности и передают их на кузов автомобиля. К ним относятся витые пружины, рессоры и торсионы.

• Пружины бывают с постоянной жесткостью, у которых диаметр пружины одинаковый по концам и диаметр прутка, из которого они изготовлены, так же одинаков по всей пружине. Пружины с разным диаметром прутка и диаметром пружины называются пружинами с переменной жесткостью. В центре пружины устанавливается резиновый отбойник, который предназначен для сглаживания колебаний, если пружина под нагрузкой сжата практически до конца.
• Рессоры представляют собой набор металлических упругих полос, стянутых своеобразной «стремянкой» и имеющие разную длину.
• Торсионы представляют собой металлическую трубу, внутри которой расположены стержни, работающие по принципу скручивания. То есть, перед установкой торсионы «накручиваются» вдоль своей оси и после установки на авто создают усилие на раскручивание, но поскольку раскручивание ограничено рычагами, амортизаторами, то эту силу используют в качестве элемента упругости.
• Есть еще один вид элементов упругости – пневматический и гидропневматический. Действие первого основано на свойствах сжатого воздуха, второй представляет симбиоз рабочей жидкости и сжатого воздуха в одной камере, разделенной перегородкой. Изготовлен элемент в виде герметичного баллона, который накачивается насосом от ДВС и меняет в зависимости от условий вождения жесткость элемента упругости и дорожный просвет. Попросту — «поднимает» кузов или «опускает» относительно дороги. Широко используется на автомобилях Citroen.

Элементы распределения направления силы служат одновременно для крепления подвески к кузову авто, передачи силы на кузов и правильного расположения колес относительно кузова по вертикали и горизонтали. К этим элементам относятся рычаги сдвоенные, рычаги поперечной и продольной установки.

Гасящий элемент (амортизатор) предназначен для противодействия элементам упругости, а именно сглаживания колебаний. Конструктивно амортизатор выполнен в виде металлической трубы с элементами крепления и использует принцип гидравлического сопротивления, если жидкость перетекает из одной полости в другую, через клапан. Различают два вида амортизаторов – однотрубный и двухтрубный. По способу действия – на масляный, газомасляный и пневматический. Некоторые современные амортизаторы имеют дополнительные гаджеты – изменение калибровочного отверстия клапана, что влияет на свойства амортизации и переменную вязкость рабочей жидкости, при воздействии электромагнитного поля.

Элементы стабилизации поперечной устойчивости – это штанга, вкупе с опорами крепления к кузову, соединяющая рычаги противоположных колес. Предназначены элементы для распределения боковой нагрузки авто на поворотах и уменьшения крена.

Крепление элементов подвески автомобиля к кузову и к опорам колеса осуществляется при помощи болтовых соединений, резинометаллических втулок (сайлент-блоков) и шаровых опор.

• Сайлент-блоки впрессовываются в рычаги и соединяются с кузовом или подрамником болтовым соединением.
• Шаровая опора представляет собой шарнирный механизм, который крепится к рычагам, а своим «пальцем» к опоре колеса. Устанавливается как на передней подвеске, так и на задней у некоторых авто, например, у «Хонды»

Типы подвесок автомобиля

Из-за особенности в конструкции подвесок различают два основных вида – это зависимая подвеска и независимая.

• Зависимая подвеска подразумевает жесткое соединение противоположных колес, перемещение одного в поперечной плоскости вызывает перемещение и второго колеса.
• Независимая подвеска является более сложной конструкции, у которой перемещение колес не зависит друг от друга. Вследствие чего повышается плавность хода.

В свою очередь независимые подвески авто подразделяются на:

1. подвеска с качающимися полуосями;
2. подвеска на продольных рычагах (пружинная и торсионная);
3. с косыми рычагами;
4. с продольными и поперечными рычагами;
5. с двойными продольными и поперечными рычагами (пружинные, торсионные, рессорные);
6. торсионно-рычажная подвеска;
7. «Макферсон»;
8. гидропневматическая и пневматическая подвеска;
9. адаптивная подвеска.

Все подвески имеют свои достоинства и недостатки, некоторые нашли широкое применение в современном автомобилестроении, а некоторые вышли из тиража. Более подробно о каждом виде будет рассказано в других тематических разделах.

Устройство ходовой части автомобиля

Ходовая часть автомобиля представляет собой комплекс узлов и агрегатов, с помощью которых автомобиль может передвигаться. Ходовая часть включает в себя:

• переднюю подвеску;
• заднюю подвеску;
• колеса.

Подвеска подразделяется на зависимую и независимую. В случае зависимой подвески пара колес жестко связана между собой балкой, которая через пружинные элементы крепится к кузову. Такая подвеска считается давно устаревшей, и в современных автомобилях чаще всего используется независимая подвеска. При этом каждое колесо имеет собственную систему крепления к кузову и собственные пружинные элементы. Такая конструкция позволяет значительно повысить комфортность езды на автомобиле. Самым распространенным типом независимой подвески сегодня является подвеска типа «МакФерсон». Она состоит из нижнего рычага с реактивной штангой и амортизационной стойки, которая служит также поворотным элементом. Благодаря своей простоте и надежности этот тип подвески используется практически всеми производителями автомобилей.