Какую функцию выполняет подвеска у автомобиля?
Подвеска автомобиля
Подвеска автомобиля, или система подрессоривания, — совокупность деталей, узлов и механизмов, играющих роль соединительного звена между кузовом автомобиля и дорогой. Входит в состав шасси.
Подвеска автомобиля
Для подвески на косых рычагах свойственна реакция на изменение подачи топлива во время прохождения поворота (также называемая «эффектом ввинчивания» в поворот), однако проявляется она иначе, чем в подвеске на двойных поперечных рычагах (что описано в соответствующем разделе). Если водитель в повороте увеличивает подачу топлива возникает «приседание» задней части кузова, что обуславливает появление большого положительного развала передних колёс и отрицательного — задних, вследствие чего способность передних колёс передавать боковые усилия снижается, а задних — напротив, увеличивается; это приводит к появлению легкой недостаточной поворачиваемости и является в целом желательным. При уменьшении подачи топлива же, напротив, передняя часть кузова опускается, а задняя — приподнимается; на передних колёсах положительный развал уменьшается, или даже переходит в отрицательный, а на задних — увеличивается. Вследствие этого способность передних шин передавать боковые силы повышается, а задних, имеющих подвеску на косых рычагах — уменьшается, что вызывает появление избыточной поворачиваемости, повышая вероятность заноса.
Подвеска автомобиля
Проезжающий неровности дорожного покрытия автомобиль с точки зрения механики представляет собой колебательную систему, составные части которой — колёса, элементы подвески и кузов — совершают колебания с определённой частотой, поэтому в практике автомобилестроения для характеристики плавности хода обычно используется частота собственных колебаний кузова. Также удобно оценивать её по величине статического прогиба упругого элемента подвески под действием нагрузки, непосредственно определяющей характеристику подвески с точки зрения комфортабельности: чем больше статический прогиб упругого элемента — тем меньше частота собственных колебаний. Величина статистического прогиба, в свою очередь, определяется жёсткостью хода подвески и величиной её рабочего хода "(см. выше)".
Подвеска автомобиля
При качении эластичного колеса по твёрдой поверхности на деформацию резины затрачивается определённое количество энергии, которая преобразуется в тепловую — нагрев шины. Эта потеря колесом энергии проявляется в виде приложенной в пятне контакта продольно направленной силы сопротивления качению колеса, величина которой зависит главным образом от конструкции шины, нагрузки на колесо и скорости его качения (обычно равной скорости автомобиля).
Подвеска автомобиля
При этом и себестоимость такой подвески достаточно высока — выше, чем у многих типов независимой, кроме того, она достаточно громоздка из-за необходимости выделения места под рабочие ходы балки и не обеспечивает высокой комфортабельности при движении по неровной дороге — поэтому применялась сравнительно редко, обычно — на спортивных автомобилях, рассчитанных на быстрое перемещение по хорошим дорогам. Например, такую подвеску имели многие модели Alfa Romeo, первый Nissan Skyline, Opel Diplomat, некоторые английские спорткары, вроде Peerless GT.
Подвеска автомобиля
Устойчивость характеризует способность подвески противодействовать явлениям, угрожающим безопасности движения — в первую очередь, заносу и опрокидыванию. Производной устойчивости является управляемость автомобиля, которая характеризует его способность предсказуемо и безопасно подчиняться командам водителя.
Подвеска автомобиля
Так, по данным Й. Раймпеля, мягкая подвеска с жёсткостью упругого элемента порядка 10 Н/мм по сравнению с жёсткой «спортивной» подвеской с жёсткостью упругого элемента порядка 20 Н/мм обеспечивает существенно лучшее сцепление шин с дорогой при проезде неровностей покрытия. Судить об этом позволяет величина остаточной силы, воздействующей на колесо в момент касания им дна выбоины и в этот момент обеспечивающей его сцепление с дорогой — а она в приведённом Раймпелем примере для мягкой подвески оказывается при прочих равных более, чем в 1,5 раза выше, чем для жёсткой. Более высокое значение остаточной силы означает лучшее сцепление с дорогой.
Подвеска автомобиля
Если в подвеске на двойных поперечных рычагах упругий элемент соединён с нижним рычагом, то все вертикальные усилия, возникающие при проезде неровностей дорожного покрытия, будут передаваться через шаровую опору (или, в случае шкворневой подвески, нижний шарнир стойки), нагружая её на разрыв, что требует значительного усиления этого узла, а также самого нижнего рычага. Если прочность шаровой опоры недостаточна, то при эксплуатации на плохих дорогах будет происходить их ускоренный износ и даже имеется угроза разрушения, что нередко наблюдается в передней подвеске «классических» моделей ВАЗ. Иногда могут применять перевёрнутую шаровую опору, которая нагружается не на разрыв, а на сжатие, что намного более выгодно с точки зрения прочности и долговечности — этот приём используется на многих грузовиках, пикапах и внедорожниках, а также «Волге» ГАЗ-31105.
Подвеска автомобиля
То же самое наблюдается и в подвеске, в которой роль верхнего рычага играет поперечная рессора "(см. ниже)" — шаровая опора и нижний рычаг в ней разгружены от вертикальных усилий и могут быть существенно облегчены. Вертикальные усилия в такой подвеске передаются через поворотный кулак и верхний шаровой шарнир непосредственно на саму рессору, причём такая подвеска лишена описанного выше недостатка в отношении необходимости усиления брызговика крыла и снижения долговечности кузова — поперечная рессора как правило крепится к весьма прочной поперечине подрамника, через которую передаёт усилия на прочный нижний силовой пояс кузова, а не на сравнительно слабые брызговики крыльев.
Подвеска автомобиля
Подвеска выполняет "следующие функции":
Подвеска автомобиля
Характеризуется высокой плавностью хода благодаря выгодной с этой точки зрения упругой характеристике торсиона, компактностью (что например позволило на «Симке» разместить между рычагами приводы передних колёс). Позволяет осуществлять регулировку высоты подвески в процессе эксплуатации автомобиля, изменяя статический угол закручивания торсиона.
Подвеска автомобиля
formula_5
Подвеска автомобиля
Боковой увод шасси (автомобиля) — отклонение фактического (действительного) направления движения автомобиля от его продольной оси, что является результатом совокупного воздействия на автомобиль всех видов увода всех его осей. Характеризуется углом бокового увода шасси (автомобиля), взятым между действительным направлением движения транспортного средства и его продольной осью.
Активная подвеска
Активная или адаптивная подвеска — активная система подрессоривания автомобиля, которая управляет вертикальным перемещением колёс относительно кузова. Система позволяет уменьшить до минимума крен кузова в стационарных (равномерное, прямолинейное движение) и нестационарных (разгон, торможение, поворот, буксировка прицепа) режимах движения автомобиля.
Подвеска автомобиля
В качестве упругих элементов используются торсионы — работающие на скручивание стержни. Как правило торсионы крепятся к нижним рычагам.
Подвеска автомобиля
Между тем, с развитием дорожной сети скорости движения повышались, как и требования к комфорту. Первой по времени изобретения системой подрессоривания стала подвеска (в самом буквальном смысле) салона кареты на длинных цепях или кожаных ремнях. При небольших скоростях движения она достаточно эффективно гасила возникающие при проезде неровностей дороги толчки, снижая частоту колебаний салона до комфортного уровня.
Подвеска автомобиля
Существует два типа такой подвески.
Подвеска автомобиля
В некоторых типах подвески, например — на продольных или треугольных косых рычагах, большие значения поперечного крена действительно оказывают негативное влияние на устойчивость автомобиля, так как вызывают такое изменение геометрии подвески, при котором ухудшается сцепление колёс с дорожным покрытием, а соответственно — падает и устойчивость автомобиля при прохождении поворота. Однако, например, в зависимой подвеске любого типа, а равно — и хорошо спроектированной подвеске на поперечных рычагах, крен оказывает намного менее существенное влияние на устойчивость автомобиля — его колёса остаются практически перпендикулярны покрытию даже при большом значении крена кузова, вплоть до момента опрокидывания.
Подвеска автомобиля
На бытовом уровне хорошую управляемость автомобиля часто понимают как высокую угловую жесткость подвески — её способность как можно больше ограничивать величину поперечного крена в повороте, «приседание» при разгоне и «клевок» при торможении. На самом деле это понимание является весьма неточным.
Подвеска автомобиля
Энергоёмкость характеризует способность подвески накапливать потенциальную энергию во время хода сжатия, что позволяет исключить разрушающую автомобиль работу подвески «на пробой» при езде по неровной дороге. Увеличена эта способность может быть либо увеличением ходов подвески (возможность чего ограничена компоновкой автомобиля), либо повышением её жёсткости (что ограничено требованиями обеспечения комфортабельности и плавности хода). На практике наилучшим компромиссом является использование в подвеске упругих элементов прогрессивной жёсткости, придающих ей нелинейную упругую характеристику — например, многолистовых рессор, специальных пружин с переменным шагом навивки, переменным диаметром навивки (конических, бочкообразных) или переменным диаметром прутка, а также использованных наряду с основными дополнительных пружин либо резиновых упругих элементов, играющих также роль буферов сжатия.
Подвеска автомобиля
Необходимость в мощном стабилизаторе поперечной устойчивости как правило появляется, если геометрия и кинематика подвески недостаточно продуманны — таким образом пытаются ограничить её рабочие ходы при прохождении поворота и, следовательно, уменьшить нежелательное изменение её установочных параметров («если подвеска плохо работает — нужно не давать ей работать»). У хорошо спроектированной подвески изменение установочных параметров в повороте является выгодным с точки зрения обеспечения устойчивости и управляемости, так что необходимости искусственно ограничивать её работу не возникает, и стабилизатор если и присутствует в конструкции — то в основном с целью повышения комфорта.
Подвеска автомобиля
Однако наиболее технически совершенным решением является соединение с упругим элементом подвески не нижнего, а верхнего рычага (Ford Falcon и множество моделей на его платформе, Renault 12 / Dacia 1300 и некоторые другие модели). В этом случае все вертикальные усилия будут передаваться через поворотный кулак и работающий на сжатие верхний шаровой шарнир на верхний рычаг, а затем — через упругий элемент на усиленный брызговик крыла («чашка подвески»). Шаровая опора практически полностью разгружена от вертикальных усилий, за счёт чего она может быть существенно облегчена, как и нижний рычаг подвески — правда, ценой необходимости пропорционального усиления брызговика крыла, что несколько уменьшает выигрыш в весе. Кроме того, в пружинной подвеске появляется возможность применить более длинные и мягкие пружины, повысив тем самым комфортабельность. Главным недостатком такого решения является появление повышенной передачи на кузов возникающих при езде толчков и вибраций, что несколько снижает его долговечность, особенно при эксплуатации на плохих дорогах. Другим её недостатком является сравнительная громоздкость в вертикальном направлении.
Подвеска автомобиля
Из-за намного большей податливости рессоры в продольном и поперечном направлениях по сравнению с рычагами, качающимися на резьбовых или резинометаллических шарнирах, геометрия подвески с поперечной рессорой сильно меняется в ходе её работы, что отрицательно сказывается на управляемости автомобиля. Поэтому подвеска с двумя поперечными рессорами или с поперечной рессорой снизу и рычагами сверху широко применялась лишь до пятидесятых годов, например, на Mercedes-Benz 170V и Tatra T87, а впоследствии — только на малоскоростных автомобилях вроде Willys Jeepster или лёгких заднемоторных автомобилях с относительно малонагруженным передком (например Fiat 600 и Fiat 850). В последнем случае получалась очень рациональная конструкция, так как появлялась возможность продвинуть вперёд пассажирский салон, разместив ноги водителя в нише, расположенной над поперечной рессорой и между короткими верхними рычагами подвески, что было очень выгодно для заднемоторного автомобиля с точки зрения распределения массы по осям; кроме того, рессора, закреплённая в двух точках заменяла стабилизатор поперечной устойчивости.
Подвеска автомобиля
На автомобилях с зависимой задней подвеской как правило она достаточно сильно наклонена вперёд (на них передний центр поперечного крена обычно находится на, или даже под поверхностью дороги, а задний расположен сравнительно высоко). На автомобилях с независимой подвеской спереди и сзади ось поперечного крена обычно примерно параллельна поверхности земли и расположена сравнительно высоко.
Подвеска автомобиля
В настоящее время в подвесках современных легковых автомобилей продольные рессоры в своём традиционном виде практически не применяются, так как они слишком податливы под действием продольных и боковых сил, и за счёт этого допускают в ходе работы подвески (например, в поворотах) непредсказуемое смещение («увод») прикреплённого к ним моста — сравнительно небольшое, но достаточное для нарушения управляемости на сравнительно больших скоростях. Например, если в задней подвеске переднее ушко продольной полуэллиптической рессоры расположено выше оси колёс — задний мост в повороте поворачивается («подруливает») наружу от центра поворота, что придаёт автомобилю нежелательное свойство избыточной поворачиваемости — стремление самопроизвольно усиливать начатый водителем поворот, вплоть до заноса. Происходит это из-за того, что при крене кузова в результате упругой деформации рессор ось задних колес начинает описывать дугу с центром в шарнире их передних ушек, причём из-за различного прогиба подвески справа и слева радиусы эти тоже оказываются различными для рессор справа и слева, и ось поворачивается в горизонтальной плоскости. С ростом длины рессоры и уменьшением её жёсткости (то есть — с повышением плавности хода и комфортабельности автомобиля) эти явления становятся всё более выраженными. При разгоне продольные рессоры допускают S-образную деформацию, при которой мост поворачивается вокруг своей оси, что увеличивает изгибное напряжение, действующее в точках крепления рессоры.
Подвеска автомобиля
Отсюда вытекает и "совершенная недопустимость" при тюнинге заднеприводных автомобилей чрезмерно лифтовать заднюю подвеску — при этом кузов вместе с осью поворота передних колёс наклоняется вперёд, и кастер становится нулевым или даже отрицательным, при этом эффект динамической стабилизации передних колёс сменяется их динамической дестабилизацией, что значительно затрудняет управление автомобилем и делает его опасным. Большинство передних подвесок автомобилей имеют возможность регулировки кастера в небольших пределах для компенсации нормального износа в процессе эксплуатации. В особенности это касается сравнительно старых моделей, имеющих обычно весьма небольшое положительное значение кастера.
Подвеска автомобиля
Это самый распространённый в наши дни тип независимой подвески легкового автомобиля. Характеризуется простотой, дешевизной, компактностью и приемлемой для массовых автомобилей общего назначения кинематикой.
Подвеска автомобиля
Активной называется подвеска, которая может изменять положение и жесткость упругих элементов по команде от управляющего устройства, которое в свою очередь получает данные о положении кузова от различных датчиков. Основные виды активной подвески: пневматическая, гидравлическая и гидропневматическая (пневмогидравлическая). Наиболее широкое применение активная подвеска получила в автобусах и троллейбусах, где она позволяет избежать кренов кузова при неравномерном распределении пассажиров по салону, и в грузовиках. В легковых автомобилях применяется реже из-за сложности и дороговизны.
Пневмобаллон — это полиуретановая вставка в пружину подвески автомобиля, которая была изобретена компанией AIR LIFT в середине XX века. На данный момент используется на многих современных автомобилях: в частности, Audi, Mercedes-Benz, BMW и Porsche. Изготовлены пневмобаллоны из композитного полиуретана, стойкого к истиранию, благодаря чему гарантируется прямой контакт с витками пружины.
Подвеска автомобиля
В течение десятилетий на большинстве автомобилей использовались сравнительно большие положительные значения плеча обката. Это позволяло уменьшить усилие на рулевом колесе при парковке по сравнению с нулевым плечом обката (потому что колесо катится при повороте руля, а не просто проворачивается на месте) и освободить место в подкапотном пространстве за счёт выноса колёс «наружу».
Подвеска автомобиля
"Основными элементами" подвески являются:
Подвеска автомобиля
Функции пневмобаллона
Подвеска автомобиля
На переднем мосту такая подвеска применялась очень редко, и практически исключительно на малоскоростных, лёгких заднемоторных автомобилях (Hillman Imp, Glas Goggomobil) либо также малоскоростных автомобилях-вездеходах (грузовики Tatra, Haflinger), так как большие изменения колеи и развала передних управляемых колёс оказывают сильное негативное влияние на устойчивость и управляемость автомобиля. В этом случае необходимо применение как можно более длинных полуосей. Также в такой подвеске по сути невозможна регулировка статического развала колёс.
Подвеска автомобиля
В ней оси качания рычагов расположены под некоторым углом к продольной оси автомобиля. Благодаря этому изменение колёсной базы минимизируется по сравнению с подвеской на продольных рычагах, уменьшается и влияние кренов кузова на наклон колёс (но появляется изменение колеи).
Подвеска автомобиля
Рессора в её классическом виде представляет собой пакет из упругих металлических листов, соединённых хомутами, которые также ограничивают поперечное перемещение листов рессоры друг относительно друга при работе подвески. Лист, на котором расположены ушки крепления рессоры, называется коренным — как правило, его делают самым толстым. Упомянутые ушки, находящиеся на концах коренного листа, бывают обычно загнутыми и, как указано выше, предназначенными для крепления рессоры к шасси или к деталям подвески. Следующий за ним лист — подкоренной, его обычно делают столь же длинным, как и коренной, порой он даже обхватывает ушки коренного листа. Рессора обычного типа (полуэллиптическая) одним концом шарнирно крепится непосредственно к шасси через ушко, а другим — через серьгу, компенсирующую изменение длины рессоры при вертикальных ходах подвески.
Подвеска автомобиля
Подвеска на поперечных рессорах рассчитана главным образом на хорошие дороги, поскольку из-за малой длины работающей части рессоры рабочие ходы такой подвески получаются сравнительно небольшими (при больших ходах стальная рессора просто переломится), причём это в особенности чувствительно для небольших автомобилей с узкой колеёй. Например, у «Фиата-500» динамический ход передней подвески на поперечной рессоре составлял менее 40 мм. По той же причине автомобили с подвеской на поперечных рессорах имеют сравнительно жёсткий ход.
Подвеска автомобиля
Главным преимуществом такой подвески является большая компактность в продольном и вертикальном направлениях. Кроме того, поперечина подвески расположена далеко впереди оси передних колёс, благодаря чему появляется возможность сильно вынести салон вперёд, разместив ноги водителя и переднего пассажира между арками передних колёс, что позволяло существенно сократить габаритную длину, а в случае заднемоторного автомобиля — ещё и добиться более оптимального распределения его веса по осям. При этом, однако, расположенный спереди багажник оказывался весьма скромным по объёму, именно из-за вынесенной далеко вперёд поперечины подвески.
Подвеска автомобиля
При определённой конструкции подвески автомобиль может сильно крениться в повороте, но проходить его безопасно, без потери бокового сцепления и нарушения устойчивости. Напротив, даже отсутствие или небольшое значение бокового крена совершенно не гарантирует безопасного прохождения поворота, возможность чего определяется в первую очередь способностью подвески и шасси в целом при данном режиме движения обеспечить наилучшее сцепление шин с асфальтом и сохранение безопасной, предсказуемой для водителя траектории движения автомобиля. Опрокидывание автомобиля также обусловлено не самим по себе креном, а его первопричиной — воздействующей на автомобиль боковой (центробежной) силой. Устранение крена не убирает воздействия этой силы на автомобиль, а следовательно и не устраняет возможности его опрокидывания при таком её значении, которое превосходит возможности его шасси — что, как уже указывалось, происходит обычно уже после потери автомобилем управляемости из-за потери бокового сцепления шин с дорожным покрытием и начала заноса.
Подвеска автомобиля
Плавность хода характеризует способность подвески изолировать пассажирский салон автомобиля от возникающих при его движении усилий и толчков, обеспечивать уровень вертикального перемещения и вибрации в салоне, соответствующий наибольшей комфортабельности езды и наименьшей утомляемости водителя.
Подвеска автомобиля
Величина увода зависит от свойств самой шины, в первую очередь жёсткости каркаса боковины и давления воздуха — чем больше жёсткость и выше давление, тем меньше склонность к уводу, а также — от характера работы подвески. Например, увеличение угла наклона (развала) колеса в сторону действия центробежной силы, наружу от центра поворота, вызывает и увеличение его увода. Напротив, небольшой наклон колеса внутрь поворота уменьшает его увод — именно в таком положении (небольшой, 2…3°, отрицательный развал) колесо обладает наилучшей способностью воспринимать боковые силы (именно поэтому мотоциклисты проходят скоростные повороты с искусственно созданным за счёт перемещения центра тяжести креном внутрь поворота).
Подвеска автомобиля
В своё время (преимущественно 1960-е — 1980-е годы) такая подвеска с традиционными пружинными, торсионными или (Citroën, Austin) гидропневматическими упругими элементами довольно широко применялась на задней оси переднеприводных автомобилей. Однако впоследствии она в этой роли была вытеснена разработанной «Ауди» полузависимой подвеской со связанными рычагами, либо более компактной и технологичной типа «макферсон» (в англоязычных странах такую подвеску на задней оси называют «Чепмен»), либо (уже в конце 1980-х… 1990-е годы) наиболее кинематически совершенной — на двойных поперечных рычагах.
Подвеска автомобиля
На неуправляемых колёсах задней оси значение схождения может меняться при работе подвески, причём характер этого изменения оказывает существенное влияние на устойчивость и управляемость автомобиля. В независимой задней подвеске (а также и в зависимой, допускающей регулировку схождения) всегда выставляют небольшое положительное схождение, что улучшает устойчивость автомобиля к заносу, в то время, как даже небольшое «расхождение» колёс задней оси (выставленное ли при регулировке, или возникшее при работе подвески) может привести к повышенной склонности к заносу (избыточная поворачиваемость) и, соответственно, ухудшению устойчивости и управляемости. Излишне большое положительное значение схождения, напротив, приводит к сильной недостаточной поворачиваемости (склонность к сносу передней оси), что также может негативно сказаться на управляемости, особенно на неровном покрытии.
Подвеска автомобиля
Подобного поведения можно добиться и от подвески на двойных поперечных рычагах, сделав их не параллельными друг другу в поперечной плоскости — при определённом соотношении углов наклона рычагов наружное колесо остаётся перпендикулярным дороге или начинает немного наклоняться внутрь, а не наружу поворота — так называемый "negative camber gain" — что улучшает его способность воспринимать боковые силы и, следовательно, потенциально позволяет проходить повороты на более высокой скорости — однако в этом случае обеспечение безопасности движения требует тщательного согласования работы передней и задней подвесок. То же можно сказать о подвеске типа «макферсон», в которой наружное колесо наклоняется внутрь поворота, если угол между осью направляющей стойки и рычагом составляет менее 90°.
Подвеска автомобиля
Статический прогиб подвески, или её статический ход, — прогиб подвески под воздействием статической нагрузки (веса автомобиля), определяется как взятое по вертикали расстояние между положениями оси колеса, соответствующими отсутствию нагрузки (вывешенные колёса) и полной статической нагрузке (обычно за неё принимается вес автомобиля с наиболее типичной эксплуатационной загрузкой, также см. ниже). Как правило, по величине статический прогиб примерно равен динамическому ходу или несколько меньше его. Для полноприводных автомобилей повышенной проходимости обычно составляет 85…100 мм. При нагрузке, соответствующей статическому прогибу подвески, как правило её рычаги оказываются в горизонтальном положении, а рессоры — полностью распрямляются, что задаёт правильную кинематику подвески при дальнейшей работе.
Тюнинг автомобиля
Тюнинг подвески — установка более жёстких пружин, амортизаторов или стоек подвески в сборе, установка или замена стабилизаторов поперечной устойчивости, замена рычагов подвески с целью занижения клиренса автомобиля и улучшения устойчивости автомобиля на высоких скоростях и в поворотах. Реже устанавливают систему пневмоподвески, которая позволяет из салона изменять клиренс автомобиля.
Подвеска автомобиля
— где formula_6 — угол развала, formula_7 — эмпирический (получаемый опытным путём) коэффициент влияния угла развала шины на угол её увода, обычно находящийся в пределах от 1/6 до 1/4 (большие значения соответствуют большей ширине профиля шины). Данная зависимость в достаточной степени справедлива для большинства дорожных (не спортивных) шин.
Подвеска автомобиля
Это по сути разновидность подвески на продольных рычагах, созданная в стремлении избавиться от её врождённых недостатков. Она почти всегда используется на задней ведущей оси.
Подвеска автомобиля
В зависимой подвеске колёса одной оси так или иначе жёстко связаны между собой, и перемещение одного колеса оси однозначно влияет на другое — как при их одноимённых, так и при разноимённых ходах. Это самый старый вариант подвески, унаследованный автомобилем ещё от конных экипажей. Тем не менее, непрерывно совершенствуясь, зависимые подвески применяются вплоть до настоящего времени. Наиболее совершенные варианты зависимых подвесок (например, «Де Дион») по кинематическим параметрам уступают независимым лишь на неровной дороге, имея при этом ряд важных преимуществ перед ними, в первую очередь — то, что, в отличие от независимых подвесок, установочные параметры колёс не меняются при прохождении поворота, они всегда параллельны друг другу (или, в случае неведущего моста, могут иметь небольшой конструктивно заданный развал) и на сравнительно ровном покрытии всегда остаются в наиболее выгодном положении — примерно перпендикулярно поверхности дороги, вне зависимости от ходов подвески и кренов кузова, что обеспечивает постоянство величины бокового усилия, которое может передать шина.
Подвеска автомобиля
Угол поперечного наклона шкворня (оси поворота колеса) отвечает за весовую стабилизацию управляемых колёс автомобиля. Благодаря наличию у оси его поворота поперечного наклона колесо стремится вернуться к нейтральному положению в повороте под воздействием массы автомобиля (самовозврат руля в повороте).
Подвеска автомобиля
В наибольшей степени и на управляемость, и на комфортабельность автомобиля оказывает влияние жёсткость его подвески при небольших ходах, характерных для движения по ровному или имеющему лишь незначительные неровности покрытию, так как крупные неровности обычно проезжаются на невысокой скорости. Поэтому в большинстве случаев конструктор современного дорожного автомобиля старается за счёт использования упругих элементов с переменной жёсткостью или нескольких упругих элементов подобрать такую характеристику подвески, которая обеспечивает плавное нарастание жёсткости при сравнительно небольших усилиях и резкий нелинейный её рост ближе к концу рабочего хода. При этом подвеска будет в обычных условиях, когда её рабочие ходы невелики, восприниматься как мягкая и комфортабельная и обеспечивать хорошее «держание дороги» шинами за счёт обеспечения их стабильного контакта с покрытием, но при этом — обладать достаточной энергоёмкостью, что выражается в способности проезжать через крупные неровности без «пробоя». В сочетании с хорошим демпфированием такая настройка соответствует лучшему поведению автомобиля на сравнительно ровном покрытии и сводит к минимуму такие нежелательные явления, как «галопирование» (продольная раскачка автомобиля при проезде неровностей).
Подвеска автомобиля
Плечо обката определяется не только конструкцией подвески, но и параметрами колёс. Поэтому при подборе незаводских «дисков» (по принятой в технической литературе терминологии эта часть именуется "«колесо»" и состоит из центральной части — "диска" и внешней, на которую сажается шина — "обода") для автомобиля следует соблюдать указанные заводом-изготовителем допустимые параметры, особенно — вылет, так как при установке колёс с неправильно подобранным вылетом плечо обката может сильно измениться, что весьма существенно сказывается на управляемости и безопасности автомобиля, а также на долговечности его деталей.
Подвеска автомобиля
Классические же рессорные подвески, в которых рессора работает и как упругий, и как направляющий элемент встречаются нынче практически только на консервативных внедорожниках и грузовых автомобилях, иногда — в сочетании с дополнительными упругими элементами, например — пневмобаллонами (автобус «Богдан», некоторые американские пикапы).
Подвеска автомобиля
Таким образом, "плечо обката (Scrub Radius)" — это расстояние по прямой между точкой, в которой ось поворота колеса пересекается с дорожным полотном, и центром пятна контакта колеса и дороги (в ненагруженном состоянии автомобиля). При повороте колесо «обкатывается» вокруг оси своего поворота по этому радиусу.
Подвеска автомобиля
При повороте центробежная сила действует на центр тяжести автомобиля, и его кузов начинает вращаться вокруг оси поперечного крена. Чем меньше плечо крена, то есть — чем ближе ось крена к центру тяжести автомобиля (далее — ЦТ), тем меньше кренится автомобиль, что позволяет повысить комфортабельность. С другой стороны — чем ближе центр крена к дорожному полотну, тем меньше рыскание автомобиля при проезде неровностей покрытия, что повышает курсовую устойчивость.
Подвеска автомобиля
В этой подвеске с каждой стороны имеется по два продольных рычага, шарнирно объединённых в параллелограмм. Как правило такая подвеска применялась на передней оси сравнительно малоскоростных заднемоторных автомобилей — характерными примерами её использования являются «Фольксваген Жук» и первые поколения «Фольксваген Транспортер», ранние модели спорткаров Porsche, а также мотоколяска С-3Д и «Запорожец». Применённый на этих автомобилях вариант такой подвески в качестве упругих элементов использовал расположенные друг над другом поперечные торсионные стержни, соединяющие пару рычагов, причём торсионы были заключены в образовывавшие поперечину подвески трубы (у поздних моделей «Запорожца» помимо торсионов в качестве дополнительных упругих элементов применялись также цилиндрические витые пружины, расположенные вокруг амортизаторов).
Подвеска автомобиля
Эта подвеска привлекала конструкторов того времени возможностью обеспечить независимое подрессоривание передних колёс при существенно меньшей себестоимости по сравнению с подвеской на двойных поперечных рычагах. Однако её кинематические недостатки, в сочетании со специфическим дефектом конструкции — со временем вследствие износа амортизаторная жидкость из кожуха начинала подтекать — помешали её дальнейшему распространению. Подобная конструкция использовалась на некоторых моделях фирм Fiat, Alfa Romeo и Simca 1930-х — 40-х годов, а также Iso Rivolta. В настоящее время представляет в основном исторический интерес.
Подвеска автомобиля
Подвеска автомобиля включается в работу при проезде неровностей дорожного покрытия, прохождении поворотов и совершении бокового манёвра, а также разгоне и торможении.
Подвеска автомобиля
В целом, все подвески делятся на два больших типа, имеющих принципиально различный характер работы — зависимые и независимые. Ни один из этих типов не имеет однозначного преимущества над другим.
Подвеска автомобиля
Основное назначение статического развала управляемых колёс — уменьшать передачу на руль их движения, возникающего вследствие наезда на мелкие неровности покрытия. Вместо того, чтобы передаваться через рулевую трапецию на руль, благодаря развалу они гасятся за счёт упругости покрышек, что снижает количество корректирующих движений руля и, соответственно, утомляемость водителя. Кроме того, развал обеспечивает максимальный контакт протектора шины с поверхностью дороги при движении автомобиля и устойчивость на поворотах, влияя, следовательно, на устойчивость и управляемость, а также влияет на интенсивность и характер износа протектора шин. С точки зрения кинематики подвески развал, наряду с углом поперечного наклона оси поворота управляемого колеса, оказывает влияние на величину радиуса обката, но влияние его ощутимо меньше, чем второго упомянутого параметра.
Подвеска автомобиля
Жёсткость подвески "(жёсткость хода подвески)" — берётся как тангенс угла α наклона касательной к средней линии упругой характеристики подвески, или, в упрощённом виде, тангенс угла наклона упругой характеристики относительно оси абсцисс, единица измерения — Н/мм.
Подвеска автомобиля
Для переднеприводного автомобиля положительный кастер намного менее актуален, так как передние колёса уже не свободно катятся, а тянут машину за собой, и небольшое его положительное значение сохраняют лишь для большей устойчивости при торможении.
Подвеска автомобиля
Однако наиболее предпочтительна зависимая подвеска с жёстко и однозначно заданной геометрией, вроде пятирычажной с тягой Панара или механизмом Уатта, исключающей элемент непредсказуемости поведения неразрезного моста. Введение в рессорную подвеску аналогичных жёстких направляющих элементов в общем случае лишило бы её основных преимуществ — простоты и сравнительной дешевизны, сделало бы её излишне громоздкой и тяжёлой, поэтому в таких случаях подвеска выполняется обычно на других типах упругих элементов, способных воспринимать только вертикальные усилия — как правило, витых пружинах, работающих на кручение торсионных стержнях или пневмобаллонах. Тем не менее, в своё время использовались и рессорные подвески с дополнительными направляющими элементами, как правило в виде закреплённых на ведущем мосту продольных или диагональных рычагов (так называемые "traction bars"), одного Т-образного рычага или дышла (см. ниже) — например, в задней подвеске Chevrolet Corvette C1 после 1959 года помимо рессор появились две установленные сверху на мосту продольные реактивные штанги "(radius rods)", предотвращающие S-образную деформацию рессор и сопровождающее её проворачивание моста вокруг своей оси при разгоне и торможении. "Traction bars" иногда ставят на серийные автомобили с рессорной задней подвеской в качестве тюнинга, с тем или иным успехом.
Подвеска автомобиля
В этой подвеске каждое из колёс одной оси прикреплено к продольному рычагу, закреплённому на раме или кузове подвижно.
Подвеска автомобиля
Однако в подвесках современных автомобилей, как правило, каждую из этих функций выполняют отдельные конструктивные элементы, достаточно жёстко задающие характер перемещения колёс относительно несущей системы и дороги, что обеспечивает заданные параметры устойчивости и управляемости.
Подвеска автомобиля
Кроме того, для неё характерно очень низкое, в районе полотна дороги, расположение центра крена, что является недостатком для задней подвески.
Подвеска автомобиля
Существуют самые различные схемы таких подвесок с различным количеством и расположением рычагов. Часто применяется показанная на иллюстрации четырёхрычажная зависимая подвеска с тягой Панара. Её преимущество в том, что рычаги жёстко и предсказуемо задают движение ведущего моста по всем направлениям — вертикальном, продольном и боковом. Более короткие верхние рычаги располагают под некоторым углом к продольной оси, благодаря чему при движении по кривой задний мост «подруливает» в сторону поворота, уменьшая тенденцию автомобиля к избыточной поворачиваемости. Тот же эффект достигается при замене пары верхних рычагов одним треугольным, при этом улучшается устойчивость автомобиля при движении по неровному покрытию.
Подвеска автомобиля
В теории автомобиля принята так называемая «щёточная» модель явления увода, в которой колесо представляется в виде абсолютно недеформируемого цилиндра, покрытого радиальными «щетинками», представляющими эластичную часть шины, деформируемую в радиальном и боковом направлениях.
Подвеска автомобиля
Наиболее важным свойством пневматической шины, оказывающим влияние на устойчивость и управляемость автомобиля, является силовой увод "(динамическая дестабилизация)" — упругое отклонение протектора шины от исходного среднего положения в пятне контакта с дорогой. Боковая сила, воздействующая на автомобиль (спроецированная на горизонтальную ось составляющая реакции в пятне контакта колеса, направленной к центру крена), старается увлечь его наружу от траектории поворота, однако этому противодействует сила трения протектора его шин о дорогу в поперечном направлении. Из-за эластичности боковины шины, её протектор в пятне контакта с дорогой начинает под воздействием этой силы смещаться относительно самого колеса в сторону центра поворота и поворачивается относительно плоскости его вращения, в результате чего колесо начинает самопроизвольно отклоняться от исходной, заданной водителем, траектории — это и есть силовой увод.
Подвеска автомобиля
Более того — мягкие упругие элементы и большие ходы подвески способствуют лучшему сцеплению шин с дорогой, а также значительно уменьшают силы, передаваемые на кузов в виде удара, что повышает долговечность последнего. Жесткость подвески должна соответствовать массе и другим параметрам автомобиля, и слишком большое её значение лишь ухудшает его устойчивость и управляемость, так как снижается сцепление колёс с дорогой, являющееся главной предпосылкой и устойчивости, и управляемости.
Подвеска автомобиля
Частоту собственных колебаний разделяют на высокую и низкую. Низкочастотные собственные колебания — колебания кузова на упругих элементах подвески, они должны находиться в пределах ориентировочно 60…120 кол/мин, что примерно соответствует частоте колебаний при ходьбе человека (обычно около 80 кол/мин); более низкая частота приводит к «морской болезни», более высокая — к дискомфорту. Высокочастотные собственные колебания — колебания осей между упругими элементами и шинами, обычно находящиеся в пределах 500…700 кол/мин. Задача подвески — «фильтровать» высокочастотные колебания неподрессоренных масс, не допуская превышения вышеуказанных значений низкочастотных колебаний кузова.
Подвеска автомобиля
От характера работы подвески напрямую зависят такие характеристики автомобиля, как устойчивость, управляемость и плавность хода.
Подвеска автомобиля
Качество подвески определяется её упругой характеристикой, представляющей собой зависимость вертикальной нагрузки на колесо G (Н) от прогиба подвески f (мм), измеряемого непосредственно над осью колеса. Так как из-за влияния трения и других факторов эта зависимость носит различный характер при ходах сжатии (кривая нагрузки) и отбоя (кривая разгрузки), за упругую характеристику подвески условно принимают среднюю линию между этими кривыми.
Подвеска автомобиля
Однако по мере роста скоростей и требований к управляемости от неё стали повсеместно отказываться, как правило — в пользу более сложной, но и более совершенной подвески на косых рычагах с двумя шарнирами на полуоси. Например, ЗАЗ-965 имел качающиеся полуоси в задней подвеске, но его преемник ЗАЗ-966 уже получил косые рычаги и полуоси с двумя шарнирами на каждой. Точно такую же трансформацию претерпела и задняя подвеска второго поколения американского Chevrolet Corvair — использовавшаяся в его изначальном варианте задняя подвеска на качающихся полуосях не обеспечивала уровня устойчивости и управляемости, соответствующего динамическим возможностям достаточно мощного и скоростного автомобиля.
Подвеска автомобиля
Также развал позволяет компенсировать наличие определённого конструктивно необходимого зазора в конических роликовых подшипниках ступиц колёс (в настоящее время применяется только на устаревших моделях) — благодаря наклону оси колеса зазор выбирается весом автомобиля.
Подвеска автомобиля
На переднеприводных автомобилях такая подвеска применялась редко, так как для них её кинематические преимущества малозначимы (в них роль задней подвески вообще намного меньше, чем у заднеприводных). Из исключений можно назвать Trabant, у которого упругим элементом в подвеске на косых рычагах служила закреплённая в своём центре на кузове поперечная рессора, концы которой крепились к концам А-образных косо расположенных рычагов.
Подвеска автомобиля
Опрокидывание автомобиля происходит в том случае, когда приложенная к его центру тяжести равнодействующая его веса и центробежной силы выходит за пределы его колеи. В целом, более низкий автомобиль с более широкой колеёй будет более устойчив. Помимо высоты центра тяжести, на устойчивость автомобиля к опрокидыванию также оказывают влияние его боковое смещение относительно продольной оси симметрии и распределение веса по осям.
Подвеска автомобиля
Между тем, со временем инженеры сумели использовать эластокинематику подвески таким образом, чтобы заданная при проектировании деформация её упругих частей не ухудшала, а улучшала устойчивость и управляемость автомобиля. Первыми к реализации этой идеи пришли конструкторы спортивного Porsche 928, нижние рычаги задней подвески которого сделали составными: под воздействием тормозной силы передняя часть рычага немного подавалась в сторону кузова, в результате чего наружное в повороте колесо приобретало положительное схождение и «ввинчивания» не происходило. Эта подвеска получила название «мост Вайсзах» "(Weissach-Achse)" в честь испытательного полигона «Порше».
Подвеска автомобиля
На практике как правило ось крена проходит сравнительно низко под ЦТ, так как из-за применения на серийных автомобилях высоких рядных двигателей и достаточно высокого размещения пассажиров в салоне их ЦТ оказывается достаточно высоким. Почти полное совмещение оси поперечного крена и ЦТ достигается или на низких спортивных автомобилях, особенно с низкими V-образными или оппозитными моторами, или за счёт такой геометрии подвески, при которой центр поперечного крена оказывается достаточно высоко: например, в подвеске с двойными поперечными рычагами или типа «макферсон» приближение центра поперечного крена к ЦТ достигается наклоном нижних рычагов вниз; обратная сторона такого решения — резкое увеличение изменения колеи и других установочных параметров при ходах подвески и изменении загрузки, соответственно — ухудшение устойчивости и управляемости в определённых условиях. На спортивных автомобилях центр крена всегда стараются расположить в районе полотна дороги, так как это повышает устойчивость автомобиля к заносу (сносу).
Подвеска автомобиля
Современные автомобильные подвески становятся сложными конструкциями, сочетающими механические, гидравлические, пневматические и электрические элементы, зачастую имеют электронные системы управления, что позволяет достичь сочетания высоких параметров комфортабельности, управляемости и безопасности.
Подвеска автомобиля
Эластокинематика подвески — характер изменения положения колес автомобиля относительно его кузова, происходящего под действием продольных и боковых сил и моментов и обусловленного применением в подвеске эластичных элементов (сайлент-блоки, рессоры и так далее).
Подвеска автомобиля
Между тем, на практике приходится учитывать также влияние кинематических свойств и эластокинематики подвески, которое может нарушать это сочетание, особенно в режимах движения, близких к предельным.
Подвеска автомобиля
Рост скоростей движения и повышение требований к устойчивости и управляемости массовых автомобилей за последние десятилетия диктуют применение на них передних подвесок с более совершенной кинематикой, что заставляет более тщательно подходить к конструкции задней подвески, причём последнее также продиктовано требованиями повышения комфортабельности. При использовании спереди подвески с двойными поперечными рычагами, в которой наружное колесо в повороте наклоняется внутрь поворота, или подвески «макферсон» — а равно и использовании на задней оси подвески с треугольными продольными (косыми) или двойными поперечными рычагами — соблюдение требуемого соотношения величин увода передних и задних колёс не обеспечивается само собой. Поэтому конструкторам приходится тщательно согласовывать работу подвесок и принимать специальные меры с целью добиться большего увода передних колёс относительно задних и более раннего срыва передней оси в боковое скольжение. Так, в задней подвеске с треугольными рычагами их оси качания располагают под небольшим углом к поперечной оси автомобиля, что обеспечивает при прохождении поворота наклон колёс в нужную сторону — внутрь поворота, а также устанавливают для колёс передней оси положительный, а задней — небольшой отрицательный развал. В подвеске на двойных поперечных рычагах конструкторам также приходится бороться со склонностью к смене типа поворачиваемости на избыточную при изменении в повороте подачи газа или торможении, что привело к появлению целого нового типа подвесок — так называемых «многорычажных».
Подвеска автомобиля
Неподрессоренная масса включает в себя массу деталей, вес которых при неподвижном нагруженном автомобиле непосредственно передаётся на дорогу (опорную поверхность).
Подвеска автомобиля
Кастер, или кастор, — это продольный угол оси поворота колеса, взятый между ней и вертикалью.
Подвеска автомобиля
Остальные детали и элементы конструкции, масса которых передаётся на поверхность дороги не непосредственно, а через подвеску, относят к подрессоренным массам.
Подвеска автомобиля
При работе такой подвески изменяется длина полуосей, что вынуждает либо устанавливать на них подвижные в осевом направлении шарниры равных угловых скоростей (как на переднеприводных автомобилях), либо использовать наряду с карданными шарнирами специальные скользящие шарниры со шлицами. На английском Rover 3500 использовались обычные карданные шарниры, так что для компенсации изменения длины полуосей саму балку подвески пришлось выполнить с уникальной конструкции скользящим шарниром, позволявшим ей увеличивать или уменьшать свою ширину на несколько сантиметров при ходах сжатия и отбоя.
Подвеска автомобиля
Подвеска состояла из неразрезной балки моста (ведущего или неведущего) и расположенной над ним полуэллиптической поперечной рессоры. В подвеске ведущего моста возникала необходимость размещения его массивного редуктора, поэтому поперечная рессора имела форму прописной буквы «Л». Для уменьшения податливости рессоры использовались продольные реактивные тяги или дышло.
Подвеска автомобиля
Если же говорить о подвеске задних колёс, то из-за вышеуказанных недостатков зависимые подвески обычного типа в настоящее время считаются устаревшими для заднеприводных легковых автомобилей, так как не обеспечивают необходимой комфортабельности и имеют определённые дефекты с точки зрения устойчивости и управляемости. Подвеска типа «Де Дион» свободна от многих из этих недостатков, однако имеет высокую себестоимость производства, сравнимую с независимыми подвесками, при этом сохраняет компоновочный недостаток, связанный с необходимостью выделения пространства под неразрезную балку, вследствие чего имеет ограниченное применение. На переднеприводных же автомобилях, напротив, зависимая подвеска имеет преимущество перед большинством видов независимых, так как проще и дешевле в изготовлении и при этом на ровной дороге практически не уступает им по значениям основных параметров, в особенности — так называемая подвеска с сопряжёнными рычагами "(Torsion Crank)", широко применяемая на недорогих переднеприводных автомобилях.
В независимой подвеске колёса одной оси не имеют жёсткой связи, и перемещение одного из них либо никак не влияет на второе, либо имеет на него лишь небольшое влияние. При этом установочные параметры — такие, как колея, развал колёс, а в некоторых типах и колёсная база — меняются при сжатии и отбое подвески, иногда в весьма значительных пределах. Кинематические схемы независимых подвесок весьма многообразны, что не позволяет дать им однозначной общей характеристики.
Проходимость автомобиля
В большинстве случаев, зависимая конструкция подвески улучшает проходимость машины на пересеченной местности за счет больших, по сравнению с независимой, артикуляционных возможностей. Иными словами, на переломах профиля грунта, колеса, при такой конструкции подвески, с большей вероятностью смогут сохранять контакт с поверхностью грунта. У автомобилей с независимой подвеской в подобных условиях возникает вывешивание колеса, что приводит к потере автомобилем подвижности. Картер моста зависимой подвески зачастую выполняет роль защиты картера двигателя, что важно при преодолении поверхностей с выступающими элементами (бревна, камни, пр.) С другой стороны, независимая подвеска, за счет высоко расположенного корпуса дифференциала, увеличивает дорожный просвет автомобиля. Также независимая подвеска имеет большее количество нагруженных подвижных элементов, что понижает её надежность и повышает стоимость изготовления и обслуживания.
Подвеска автомобиля
В свою очередь, величины уводов зависят от конструкции используемых шин (в первую очередь — типа каркаса, диагонального или радиального), их характеристик (размерность, высота профиля, индекс грузоподъёмности), давления воздуха в шинах, величины продольных реакций на колёсах (тягового усилия, сил сопротивления качению и тормозных сил), кинематических и эластокинематических свойств подвески. В обычных условиях движения основную роль играют конструкция и характеристики шин, однако по мере приближения к предельным значениям продольных сил реакции начинает резко возрастать роль остальных факторов.
Подвеска автомобиля
Существовали и улучшенные варианты такой подвески. Например, на некоторых моделях Mercedes-Benz с тридцатых до шестидесятых годов использовался задний мост с "одним" шарниром посередине, половинки которого работали как качающиеся полуоси. Такой вариант подвески отличается меньшим изменением её установочных параметров при работе. Между половинками моста иногда устанавливался дополнительный пневматический упругий элемент, позволявший регулировать высоту кузова автомобиля над дорогой.
Подвеска автомобиля
Подвеска с качающимися полуосями вместо одной жёсткой неразрезной оси использует две полуоси, каждая из которых закреплена на шасси при помощи одного обеспечивающего подвижность в вертикальной плоскости шарнира, так что колесо при работе подвески всегда остаётся перпендикулярным своей полуоси. Это обеспечивает независимое подрессоривание колёс, но при работе подвески такого типа изменяются в больших пределах как их колея, так и развал, что делает такую подвеску кинематически несовершенной — причём изменения развала и колеи тем больше, чем полуоси короче. Кроме того, при приложении боковых сил к колёсам с такой подвеской — например, в повороте — в ней возникает дополнительная направленная вверх сила, стремящаяся «подбросить» кузов автомобиля, что снижает его устойчивость к опрокидыванию.
Троллейбус
Подвеска смягчает и поглощает удары и толчки, возникающие при качении колеса по поверхности дороги. Ранее применялась полностью рессорная подвеска, но на современных троллейбусах применяется подвеска с пневматическими упругими элементами (мембранными или сильфонными «пневмоподушками»). Пневмоподвеска позволяет достичь большей плавности хода, поддерживать неизменный дорожный просвет при изменении нагрузки, а в современных моделях — также управлять дорожным просветом с места водителя, позволяя уменьшать его наклоняя кузов на остановке для удобства посадки и высадки пассажиров. Тем не менее в подвеске троллейбуса могут одновременно с пневмоподушками использоваться и листовые рессоры, играющие вспомогательную роль (как это сделано в троллейбусе ЗиУ-682): рессоры воспринимают усилия, возникающие при трогании и торможении, в то время как толчки от неровностей дороги смягчаются пневмоподушками. Колебания кузова, возникающие при движении по неровностям дороги, гасят амортизаторы.
Подвеска автомобиля
Числовое значение неподрессоренных и подрессоренных масс необходимо для расчёта характеристик колебаний автомобиля, которые определяют плавность его хода и, соответственно, комфортабельность.
Подвеска автомобиля
Поведение автомобиля в повороте определяется в первую очередь характером взаимодействия его шин с дорожным покрытием, зависящим, в свою очередь, от качеств дорожного покрытия, режима движения, свойств используемых на автомобилях пневматических шин и кинематики подвески — характера перемещения колёс относительно кузова и дороги.
Подвеска автомобиля
С точки зрения кинематики эта подвеска несовершенна: в ней происходят хотя и меньшие по сравнению с одинарными продольными рычагами, но всё же существенные изменения колёсной базы при ходах отбоя и сжатия, и также присутствует сильное изменение развала колёс при кренах кузова. К этому следует добавить, что рычаги в ней должны воспринимать большие изгибающие и крутильные нагрузки со стороны как вертикальных, так и боковых сил, что заставляет делать их достаточно массивными.
Подвеска автомобиля
Также во многих подвесках наблюдается эластокинематическое изменение установочных параметров, обусловленное эластокинематикой подвески, деформацией её упругих деталей в процессе работы.
Подвеска автомобиля
Кинематическая характеристика подвески описывает характер изменения положения колеса при её рабочих ходах, включая как вертикальное перемещение, так и изменение установочных параметров — развала и схождения.
Подвеска автомобиля
Более примитивные варианты имеют меньшее число рычагов. Если рычага всего два, при работе подвески они перекашиваются, что обуславливает кинематический увод моста (его поворот в горизонтальной плоскости на определённый угол) и требует либо их собственной податливости (например, на некоторых «Фиатах» начала шестидесятых годов и английских спорткарах рычаги в пружинной задней подвеске делались упругими, пластинчатыми, по сути — аналогичными четверть-эллиптическим рессорам), либо особого шарнирного соединения рычагов с балкой, либо податливости самой балки на кручение (так называемая торсионно-рычажная подвеска с сопряжёнными рычагами, до сих пор широко распространённая на переднеприводных автомобилях). В первом случае, при использование рычагов, способных перекашиваться, необходимо наличие в подвеске тяги Панара для предотвращения поперечного смещения моста под воздействием сил реакции дороги.
Подвеска автомобиля
Поэтому на заднеприводных автомобилях оси поворота передних колёс всегда наклоняют назад. Точнее говоря, на автомобилях общего назначения (не спортивных) в течение десятилетий, примерно до 60-х годов в Европе и середины 70-х в Северной Америке, значение кастора в передней подвеске было близким к нулю (инструкцией по обслуживанию рекомендовалось обычно устанавливать его в пределах 0…+1°), что соответствовало наименьшему усилию на руле (при большом положительном кастере водителю приходится бороться с возникающими при повороте управляемых колёс дополнительными силами, стремящимися вернуть их в нейтральное положение, что существенно увеличивает усилие на руле); и лишь после существенного ужесточения требований к управляемости автомобилей производители перешли на большие значения положительного кастера (2…3°, а на современных моделях и до 6…8°), что со временем, в сочетании с другими мерами, направленными на улучшение управляемости массовых автомобилей (увеличение ширины шин, переход к отрицательному плечу обката, и так далее), сделало применение усилителя рулевого управление необходимым на автомобилях большинства классов.
Подвеска автомобиля
Энергоёмкость (динамическая ёмкость) подвески характеризуется её коэффициентом динамичности, равном отношению вертикальной нагрузки на колесо при полном динамическом прогибе подвески G к нагрузке на колесо при её статическом прогибе G. У автомобилей общего назначения он обычно равен 2,5…3, у внедорожников — 3…4 и выше. Численно энергоёмкость определяется графическим способом, как площадь фигуры под графиком упругой характеристики подвески на участке между отложенными на оси ординат нагрузкой на колесо при полном динамическом прогибе подвески и нагрузкой на колесо при её статическом прогибе (на графике выделена серым).
Подвеска автомобиля
Наиболее простыми способами обеспечения высокой плавности хода являются применение мягкой, длинноходной подвески и всемерное уменьшение неподрессоренных масс "(см. ниже)". Мнение, гласящее, что более мягкая подвеска приводит к ухудшению управляемости, в целом не соответствует действительности — при правильном подборе кинематики и установочных параметров подвески, а также хорошей амортизации, автомобиль вполне может сочетать хорошую управляемость и мягкую, комфортную подвеску — хотя это зачастую и требует применения дорогостоящих технических решений и хорошей проработки конструкции шасси (использование подвесок, обеспечивающих минимальные изменения установочных параметров даже при больших ходах, компенсация продольного и поперечного крена за счёт особенностей конструкции подвески).