CC BY
4УДК 62-2 Киричанский А.А., Феничева Н.А., Вараксин С.В.
Киричанский А.А.
магистрант 2 года обучения Дальневосточный государственный аграрный университет (г. Благовещенск, Россия)
Феничева Н.А.
магистрант 2 года обучения Дальневосточный государственный аграрный университет (г. Благовещенск, Россия)
Вараксин С.В.
канд. техн. наук, доцент кафедры ЭиРТТМиК Дальневосточный государственный аграрный университет (г. Благовещенск, Россия)
КЛАССИФИКАЦИЯ ТИПОВ ПОДВЕСОК ЛЕГКОВЫХ АВТОМОБИЛЕЙ
Аннотация: в работе проведен анализ подвесок легковых автомобилей, которые применялись ранее и которые используются на сегодняшний день, а также составлена их классификация. Данная классификация поможет определиться с дальнейшим направлением исследований при совершенствовании конструкции ходовой части автомобилей.
Ключевые слова: автомобиль, подвеска, конструкция.
Одними из наиболее ответственных узлов конструкции автомобиля является подвеска. Основным назначением подвески является обеспечение колёсам автомобиля максимально плотного контакта с дорожным покрытием. Без подвески автомобиль будет ехать жёстко, как старинная деревенская телега, колеса которой часто подскакивают в воздух и теряют
сцепление с дорогой, что в современных условиях движения и скоростей сродни потере контроля управлением. Грамотно сконструированная подвеска позволяет автомобилю стабильно двигаться по прямой, без постоянных подруливаний, а также уверенно проходить повороты. Безопасность и долговечность эксплуатации автотранспортных средств напрямую зависит от надежности и качества исполнения элементов конструкции подвески [1].
При разработке конструкций автомобилей применяют различные типы подвесок, у каждого из которых свои преимущества и недостатки. Проведем обзор и классификацию основных типов конструкций подвесок, которые можно встретить сегодня. Одним из наиболее старых типов подвески является зависимая подвеска.Она проста по конструкции и привлекательна тем, что имеет большой запас ресурса, обеспечивает устойчивость и надежность на дорожном покрытии, недорога в обслуживании. Первыми автомобилями, имеющими такой вид подвески были - Ford T, Ford Model A и ГАЗ-А. В настоящее время зависимую подвеску в большей степени можно наблюдать на внедорожниках [2]. Характерной особенностью данной подвески является балка, которая соединяет левое колесо с правым, из-за чего одно перенимает движение другого. Такая связь колес называется - зависимостью (зависимость колес).
Различают следующие виды зависимой подвески:
- зависимая подвеска на продольных рессорах (рисунок 1),
- зависимая подвеска с направляющими рычагами (рисунок 2).
Рис. 1. Схема зависимой подвески на продольных рессорах:
1 - рессора, 2 - хомут, 3 - балка моста, 4 - амортизатор, 5 - стремянка, 6 - эластичная опора, 7 - ступица колеса, 8 - качающаяся серьга.
Упругим элементом в данной конструкции выступает рессора, представляющая собой несколько скрепленных листов из металла разной длины. Рессоры соединены с осью зависимой подвески с помощью хомутов. Из-за зависимости колес, данная подвеска имеет ряд недостатков - пропадает плавность хода и ухудшается управляемость автомобиля.
15 14 22
4 1 16 13 17 е 0
Рис. 2. Схема зависимой подвески с направляющими рычагами:
1 - продольная тяга, 2 поперечная тяга - кронштейн крепления, 3 - шайба, 4 -кронштейн крепления продольной тяги, 5 - кронштейн крепления, 6 - буфер
сжатия продольной тяги, 7 - гайка, 8 - гайка, 9 - шайба, 10 - шайба, 11 -кронштейн крепления, 12 - пружина, 13 - отбойник, 14 - верхняя чаша, 15 -демпфер, 16, 17, 18 - стремянки штанги стабилизатора поперечной устойчивости, 19 - втулка, 20 - стремянка, 21 - буфер сжатия передней
подвески, 22 - амортизатор.
Подвеска типа «Де Дион», названная в честь французского инженера Альбера Де Диона, предложившего данную конструкцию (рисунок 3), объединяет в себе полезные свойства жесткого моста и функции независимой подвески. Это достигнуто закреплением картера непосредственно на кузове, а не балке моста. За счет данного решения снижается нагрузка на задний мост автомобиля. Положительными сторонами данной подвески являются -простота установки, небольшая масса и высокий показатель кинематических параметров. Из-за последнего данную подвеску называют совершенным видом подвески [3].
Рис. 3. Схема подвески типа «Де Дион».
1 - амортизатор, 2 - витая пружина, 3 - приводной вал, 4 - тормозной диск, 5 - дифференциал, закрепленный на раме, 6 - задний рычаг,
7 - шлицевая муфта, 8 - поперечный рычаг, 9 - неразрезная балка,
10 - верхний рычаг.
Но имеются и недостатки данной конструкции: высокая себестоимость, дорога в обслуживании и ремонте. При быстром разгоне и внезапном торможении проявляется дисбаланс автомобиля.
Торсионная подвеска, представленная на рисунке 4, работает на скручивание в одном направлении. Один конец торсиона жестко прикреплен к несущему рычагу подвески, а второй аналогично крепится на кузове или раме автомобиля. При перемещениях рычага, торсион делает возможным упругое соединение подвески и кузова, а также удерживает вес автомобиля [4].
У
Рис. 4. Торсион.
Торсионная подвеска (рисунок 5) обеспечивает высокую плавность хода, имеет компактные размеры и небольшой вес, а также высокую ремонтопригодность.
Рис. 5. Схема торсионной подвески.
1 - ступица колеса, 2 - приводной вал, 3 - нижний поперечный рычаг, 4 - верхний поперечный рычаг, 5 - амортизатор, 6 - стабилизатор поперечной устойчивости, 7 - передний дифференциал, 8 - продольный торсион, 9 - подрамник.
Подвеска данного типа довольно сложна в производстве. Автомобили, оснащенные данным типом подвески обладают худшей управляемостью и валкостью. Это причины, по которым данный тип подвески не применяется массово на современных легковых автомобилях.
Считают, что двухрычажная подвеска, представленная на рисунке 5, послужила прототипом других конструкций, так как ее видоизменение привело
к ряду новых решений. Данный тип подвески представляет собой два V-образных рычага, расположенных друг над другом, а их вершины крепятся шарнирами к верхней и нижней частям поворотного кулака - цапфы (рисунок 6).
Рис. 6. Схема двухрычажной подвески.
1 - амортизатор, 2 - пружина, 3 - верхний поперечный рычаг, 4 - приводной вал, 5 - рулевая тяга, 6 - нижний поперечный рычаг.
Зачастую в двухрычажной подвеске верхний рычаг короче нижнего. Это позволяет достичь лучшего сцепления с дорогой для поворачивающего колеса и незначительному поперечному его перемещению, что ведет к минимальному износу покрышек. Основным упругим элементом подвески выступает пружина, которая принимает на себя все удары от неровностей и гасит их за счет сил упругости.
На сегодняшний день самым распространенным типом подвески для задней оси является многорычажная подвеска (Multilink) (рисунок 7).
А
Рис. 7. Схема многорычажной подвески.
1 - подрамник, 2 - стабилизатор поперечной устойчивости, 3 - стойка стабилизатора поперечной устойчивости, 4 - продольный рычаг, 5 - ступица колеса, 6 - верхний поперечный рычаг, 7 - передний нижний рычаг, 8 - задний нижний поперечный рычаг, 9 - корпус опоры рычага, 10 - амортизатор, 11 - винтовая пружина, 12 - узел регулировки схождения.
Она напоминает двухрычажную подвеску, но имеет более сложное и совершенное строение. Отличается плавностью хода, хорошей управляемостью, минимальной шумностью. Отрицательной стороной является сложность конструкции и дороговизна ее производства и установки [5]. Устройство многорычажной подвески включает в себя: подрамник, амортизатор, пружину, поперечные рычаги, продольный рычаг, ступичную опору, стабилизатор поперечной устойчивости.
Подрамник подвески считается несущим элементом конструкции. Амортизатор и пружина обычно расположены соосно, как в системе Мак Ферсон, так и по отдельности. Поперечный рычаг соединен с одной стороны со
ступичной опорой, с другой крепится к раме кузова автомобиля или несущим элементам.
Пневматическая подвеска способна корректировать высоту кузова автомобиля относительно дорожного покрытия или по-другому регулировать клиренс автомобиля. При использовании данного типа подвески достигается плавность хода, а также появляется большая грузоподъемность относительно обычной подвески. Данный вид подвески сочетает в себе сложный комплекс механизмов и узлов разных типов [5].
Пневматическая составляющая представляет собой упругий элемент, заменяющий пружины, рессоры и торсионы. Важную задачу в этой системе выполняют пневматические упругие элементы (рисунок 7) - выдерживать заданный клиренс автомобиля на одном уровне и адекватно воспринимать все нагрузки от дорожных неровностей. Достигается это поддержанием заданного давления воздуха и сохранением его объема.
Рис. 8. Схема пневматического упругого элемента
1 - наружная направляющая манжеты, 2 - воздушная полость, 3 - верхняя часть корпуса, 4 - газовая полость амортизатора, 5 - манжета, 6 - двухтрубный гидравлический амортизатор, 7 - компенсационная полость амортизатора, 8 - поршень.
Основное распространение данная подвеска получила на грузовом транспорте и автомобильных прицепах. Но и легковой автотранспорт она не обошла стороной. «Пневматикой» оснащают автомобили бизнес-класса. Это связано с ее дороговизной - главным недостатком пневматической подвески.
Основные элементы пневматической подвески: компрессор, ресивер, пневматические упругие элементы, датчики положения кузова, система управления.
Наиболее распространена в современных видах легковых автомобилей подвеска Мак Ферсон. Данную подвеску изобрел и внедрил в серийное производство инженер компании Ford - Эрл Мак Ферсон. Данный тип подвески, завоевавший популярность среди производителей автомобилей, был назван в честь создателя. Впервые данная конструкция была применена в
передней подвеске автомобиля серийного производства Ford Vedette 1948 года выпуска (рисунок 9).
Рис. 9. Автомобиль Ford Vedette 1948 года выпуска.
Данная подвеска была разработана на базе двухрычажной подвески и упрощала механизм с двумя поперечными рычагами, путем установки несущей амортизационной стойки. Отличительная особенность - наличие в верхней части амортизатора пружины, что позволило отказаться в конструкции от верхнего рычага. Данная подвеска устанавливается на автомобили с передним приводом, и позволяет установить двигатель и коробку передач поперечно в подкапотном пространстве. Это решение имеет очень хорошие показатели надежности, низкую себестоимость производства, а также снижает нагрузку на подвижные элементы подвески. Устройство подвески Мак Ферсон (рисунок 10) включает в себя:
- кронштейны кузова или подрамник,
- нижний рычаг,
- амортизационную стойку,
- верхнюю опору,
- стабилизатор поперечной устойчивости.
Рис. 10. Схема подвески Мак Ферсон:
1 - пружина амортизатора, 2 - амортизатор, 3 - нижний рычаг, 4 - стабилизатор поперечной устойчивости, 5 - рулевая рейка, 6 - рулевая тяга, 7 - ступица колеса, 8 - опорный подшипник, 9 - полуоси (привод колеса), 10 - шаровая опора.
Минусом является то, что данная конструкция не обеспечивает необходимой жесткости относительно продольного смещения колеса. Поэтому, данный тип подвески не применяется в производстве автомобилей премиум-класса и спортивных автомобилей.
Проведенный анализ конструкций передних подвесок современных легковых автомобилей позволил сделать следующие выводы:
- в большинстве конструкций современных легковых автомобилей в конструкции передней подвески автопроизводители применяют подвеску типа Мак Ферсон или двухрычажную подвеску,
- выполненный анализ существующих схем подвесок легковых автомобилей позволил выполнить их классификацию:
Рис. 11. Классификация подвесок легковых автомобилей.
- в подвеске типа Мак Ферсон и двухрычажной подвеске одним из основных ответственных элементов конструкции являются шаровые шарниры (опоры), являющиеся ответственным элементом крепления деталей, узлов и агрегатов подвески.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
1. О состоянии безопасности дорожного движения в Российской Федерации - URL: http://docs.cntd.ru/document/901873810 (дата обращения 05.02.2024);
2. Зависимая подвеска - URL: turbopages.org/s/fastmb.ru/auto_shem/3393-ustroystvo-zavisimoy-podveski-avto-ee-tipy-otlichiya-i-obsluzhivanie.html (дата обращения 05.02.2024);
3. Подвеска «Де Дион» - URL: u/obzory/podveska-de-dion.html (дата обращения 05.02.2024);
4. Торсионная подвеска - URL: https://techautoport.ru/hodovaya-chast/podveska/torsionnaya-podveska.html (дата обращения 05.02.2024);
5. Двухрычажная подвеска - URL: http://podveska-avtomobilya.ru/ustrojstvo-dvu xrychazhnoj-podveski.html (дата обращения 05.02.2024)
Kirichansky A.A., Fenicheva N.A., Varaksin S.V.
Kirichansky A.A.
Far Eastern State Agrarian University (Blagoveshchensk, Russia)
Fenicheva N.A.
Far Eastern State Agrarian University (Blagoveshchensk, Russia)
Varaksin S.V.
Far Eastern State Agrarian University (Blagoveshchensk, Russia)
CLASSIFICATION OF TYPES OF PASSENGER CAR SUSPENSIONS
Abstract: the paper analyzes the suspensions of passenger cars that were used earlier and which are used today, as well as their classification. This classification will help determine the further direction of research in improving the design of the chassis of cars.
Keywords: car, suspension, construction.
