Подвеска передняя и задняя, автомобилей с полным и задним приводом
Технические характеристики ходовой части
| Давление в шинах | 230 кПа |
| Диски колес | 17x7J |
| Тип подвески | |
| Передняя | Торсионная независимая на двух вильчатых рычагах |
| Задняя | Зависимая пружиная, с четырьмя рычагами |
| Установочные углы передних колёс | |
| Развал | 0-+/-30′ |
| Угол наклона поворотного шкворня | 12°30’+/-30′ |
| Продольный наклон шкворня | 2*30’+/-45′ |
| Схождение колес | 0-2 мм |
Передняя подвеска
Передняя подвеска — независимая, торсионная, на четырех поперечных рычагах, с телескопическими амортизаторами и стабилизатором поперечной устойчивости.
Колесо закреплено шестью гайками на шпильках ступицы, установленной на двух роликовых конических подшипниках. Наружные кольца подшипников запрессованы в обойму ступицы, внутренние кольца установлены на цапфу поворотного кулака. Зазор в подшипниках регулируется затяжкой гайки ступицы.
Верхний и нижний рычаг передней подвески — стальные, штампованные. Они шарнирно крепятся к кронштейнам на лонжероне рамы через резинометаллические сайлент-блоки. С поворотным кулаком рычаги соединены через шаровые опоры. Корпус верхней шароьой опоры прикреплен к рычагу тремя болтами с гайками, корпус нижней — четырьмя болтами с гайками.
Колебания подвески гасят гидравлические амортизаторы. Нижним концом амортизатор крепится к кронштейну нижнего рычага, а верхний через две подушки соединен с опорным кронштейном на лонжероне рамы автомобиля.
Ход подвески на сжатие ограничен буфером.
Концы штанги стабилизатора поперечной устойчивости крепятся через стойки к нижним рычагам передней подвески автомобиля. Центральная часть штанги стабилизатора крепится к раме автомобиля через резиновые подушки, закрепленные при помощи скоб. Движение рычагов подвески одной стороны автомобиля через стабилизатор передается на рычаги второй. Это позволяет частично синхронизировать работу обеих сторон подвески и тем самым уменьшить раскачивание автомобиля на неровной дороге и крены в поворотах.
Детали передней подвески (вид спереди): 1 — нижний рычаг; 2 — подушка штанги стабилизатора; 3 — штанга стабилизатора поперечной устойчивости; 4 — амортизатор; 5 — верхний рычаг; 6 — верхняя шаровая опора; 7 — нижняя шаровая опора; 8 — поворотный кулак; 9 — стойка стабилизатора поперечной устойчивости
Детали передней подвески (вид сзади): 1 — верхний рычаг; 2 — буфер; 3 — фланец торсиона; 4 — торсион; 5 — нижний рычаг
Расположение элементов переней подвески заднеприводного автомобиля: 1 — Стабилизатор поперечной устойчивости; 2, 5, 10, 12, 14, 18 — Шайбы; 3 — Гайка; 4 — Штанга стабилизатора; 6 — Верхний рычаг подвески; 7, 9 — Шплинты; 8 — Нижний рычаг подвески; 11,13- Проставки; 15 — Амортизатор; 16 — Поворотный кулак; 17 — Регулировочная гайка; 19 -Винт; 20 — Защитный кожух; 21 — Гравер; 22 — Сальник; 23 — Задний подшипник; 24 — Тормозной диск; 25 — Передний подшипник; 26 — Крышка ступицы; 27 — Пружинная шайба; 28 — Суппорт тормозного механизма.
Расположение элементов переней подвески заднеприводного автомобиля: 1 — Стабилизатор поперечной устойчивости; 2 — Резиновая втулка; 3 — Хомут; 4 — Гайка; 5, 7, 8, 29, 31, 33 — Шайбы; 6 — Штанга стабилизатора; 9 — Сайлентблоки верхнего рычага; 10 — Ось верхнего рычага подвески; 11 — Верхний рычаг подвески; 12 — Верхняя шаровая опора; 13, 27 — Шплинты; 14 — Длинный сайлентблок нижнего рычага; 15 — Эксцентриковая шайба; 16 — Короткий сайлентблок нижнего рычага; 17 — Передняя ось нижнего рычага; 18 — Длинная ось нижнего рычага; 19 — Основание торсиона; 20 — Торсион; 21 — Верхняя регулировочная втулка; 22 — Фиксирующий рычаг; 23 — Нижняя регулировочная втулка; 24 — Регулировочный болт; 25 — Нижний рычаг подвески; 26 — Нижняя шаровая опора; 28 — Амортизатор; 30,32- Проставки; 34 — Тормозно механизм с поворотным кулаком в сборе.
Задняя подвеска
Задняя подвеска автомобиля зависимая, пружинная, с гидравлическими амортизаторами.
Балка заднего моста подвешена к раме автомобиля на двух продольных рычагах и одной поперечной тяге. Продольные рычаги передают толкающие и тянущие усилия от заднего моста на раму автомобиля, а поперечная тяга удерживает задний мост от бокового смещения. Рычаги и поперечная тяга соединены с рамой автомобиля и задним мостом через сайлент-блоки (резинометаллические шарниры).
Пружины задней подвески винтовые цилиндрические. Ход сжатия подвески ограничен двумя буферами — по одному с каждой стороны, а ход отбоя — двумя гидравлическими амортизаторами, которые гасят колебания заднего моста.
Для уменьшения кренов в поворотах и раскачивания на неровной дороге на автомобиле установлен стабилизатор поперечной устойчивости торсионного типа. Штанга стабилизатора закреплена на балке заднего моста скобами через резиновые подушки. Концы штанги стабилизатора поперечной устойчивости крепятся через стойки к кронштейнам на раме автомобиля.
Детали задней подвески (вид спереди): 1 — нижний продольный рычаг; 2 — стойка стабилизатора поперечной устойчивости; 3 — буфер; 4 — верхний продольный рычаг; 5 — кронштейн верхнего продольного рычага; 6 — балка заднего моста; 7 — штанга стабилизатора поперечной устойчивости; 8 — пружина; 9 —подушка штанги стабилизатора поперечной устойчивости; 10 — амортизатор
Детали задней подвески (вид сзади): 1 — амортизатор; 2 — пружина; 3 — поперечная тяга (тяга Панара); 4 — балка заднего моста; 5 — кронштейн попеоечной тяги
Задняя подвеска: 1 — Верхняя тарелка пружины; 2 — Пружина; 3,9- Длинные продольные тяги; 4,8- Короткие продольные тяги; 5, 6,10, 12,15 — Болты; 7, 11 -Резиновые шайбы; 13 — Амортизатор; 14 — Балка заднего моста; 16 — Поперечная тяга; 17 — Задний стабилизатор поперечной устойчивости; 18 — Штанга заднего стабилизатора; 19 — Втулка; 20 — Шайба; 21 — Хомут.
Дополнение
ИННОВАЦИИ СОВРЕМЕННЫХ ПОДВЕСОК
Проведите нехитрый эксперимент. Вбейте в поисковике «инновации в подвеске». На вас тотчас обрушится шквал информации об электронных чудесах, диковинных системах демпфирования и прочих высокотехнологичных изысках. Но там ничего не найдется про рычаги (сегодня рычажные подвески доминируют на рынке), про сайлент-блоки, шаровые соединения и прочие компоненты, без которых невозможно представить конструкцию ходовой части автомобиля.
Может быть, в этих компонентах просто нет инноваций? Отнюдь! Их там предостаточно! Больше того, появляются они с завидной регулярностью, создавая базу для революционных изменений привычной подвеске транспортного средства. Но для широкой публики такие изменения малопонятны, в отличие от — профессионалов.
Эволюция шара
Начнем погружение в тему с одного из самых консервативных решений — шаровых соединений. Как вы знаете, подобных узлов в подвеске много. Они используются и в шаровых опорах, во многом отвечающих за плавность хода автомобиля, и целом ряде отдельных компонентов: рычагов, тяг и т.д. Тенденции даунсайзинга не обошли стороной шаровые соединения, сделав их меньше и легче. При том что требования по нагрузкам, стойкости к вырыванию, ресурсоемкости в ряде случаев выросли.
Меньший размер шара, соответственно, меньший размер шаровой опоры, меньше посадочный размер в рычаге и, как следствие, уменьшение веса всего узла — вполне понятная логическая цепочка. Для ее реализации применяются все более совершенные материалы и новые композитные технологии, активно внедряемые в производство за счет компьютерного моделирования.
И хотя внешне изменения соединении мы вряд ли увидим (за исключением разве что размеров), внутри модернизировано очень многое. Сегодня применяются все более и более технологичные синтетические смазки, новые материалы для изготовления шара и вкладышей (пластики и композиты), усовершенствованные противо-износные покрытия. Кроме того, используются частичная или полная оцинковка или фосфати-рование.
Не так давно заявила о себе и передовая технология с седлом шаровой опоры, изготовленным из материалов на основе тефлона. Как отмечают эксперты, такие шарниры значительно превосходят металлические по параметрам ресурса, комфорта и надежности, поскольку обладают улучшейным движущим моментом.
Определенное эволюционное развитие прошли и пыльники как один из важнейших элементов детали, защищающий шаровое соединение от попадания влаги и загрязнений. Сначала выпускались простые беспосадочные пыльники, потом с посадкой на специальную манжету, затем буртик, в паз.
Кроме того, в современных качественных шаровых опорах шаровой палец, как правило, изготавливается холодной штамповкой для улучшения прочности и износостойкости.
Алюминий — главный метал
Изменения происходят и в конструкции рычагов — оптимизируются геометрия и состав материалов, из которых они производятся. Цели идентичны — снижение массы, увеличение срока службы и ресурса. Под эти цели прекрасно подходит алюминий.
Надо сказать, что в последнее время алюминий из авиационного, как его называли раньше, металла превращается в автомобильный. Сегодня не просто отдельные компоненты, а целые комплексные узлы и агрегаты изготавливаются из его сплавов. Все больше моделей автомобилей имеют алюминиевые подвески, а сравнительно новый Land Rover Discovery’ 5 на 85% сделан из алюминия. Стальными остались только подрамники спереди и сзади, каркас сидений и еще несколько элементов.
И нет ничего удивительного в такой популярности «летучего металла». Его исполнение обеспечивает серьезное облегчение детали, вплоть до 40-50%, а также оптимальную защиту от коррозии.
Например, вес алюминиевого поперечного рычага для BMW и MINI составляет 4,2 кг, что на 20% легче стального, при схожей жесткости. Данный факт не только оказывает благоприятное влияние на неподрессорснные массы транспортного средства, но и упрощает производственную логистику.
И за прочность переживать не стоит. Многочисленные испытания наглядно подтверждают — алюминиевые рычаги и тяги не уступают стальным аналогам.
Детали в 3D
Снизить вес позволяют и передовые производственные технологии. Сейчас активно заговорили о применении 3D-принтеров при изготовлении деталей подвески. Пока это очень дорогое удовольствие, позволить себе которое могут только богатые спортивные команды, но именно из спорта, как известно, берут начало очень многие серийные решения. 3D-печать в этом смысле вряд ли будет исключением, поскольку на ее стороне немало преимуществ, которые уже оценили многие производители автокомпонентов.
Еще в 2018 году на франкфуртской «Автомеханике» был представлен полностью функционирующий, способный нести достаточную нагрузку поперечный рычаг для автомобилей марки BMW, напечатанный на 3D-принтере. В процессе его создания была учтена оптимизация конфигурации, учитывающая возникающие во время эксплуатации автомобиля нагрузки, как, например, торможение до полной остановки и выбоины на дороге. Поэтому большее количество материала было добавлено в наиболее нагруженные зоны, на которые действуют максимальные внешние силы.
В результате удалось достичь внушительного сокращения массы изделия, более чем на 40%, за счет экономии материала, обеспеченной более рациональным его распределением с одновременным улучшением стабильности и выносливости рычага.
По однозначному мнению экспертов, при традиционных способах литья или штамповки таким же образом гармонично и сбалансированно распределить материал по телу рычага не представляется возможным в принципе. Поэтому технологии 3D-печати (и не только деталей подвески) имеют в автомобилестроении большое будущее.
В связи с этим основная задача в настоящее время заключается в их удешевлении» которое непременно повлечет за собой широкое распространение и доступность более эффективных автоком понентов.
Передовые разработки и ошибии
Однако далеко не все технологии, безусловно, подтверждают свои достоинства. Хороший пример: некоторое время назад рынок буквально заполонили пластиковые стойки стабилизатора. Им прогнозировали прекрасные перспективы, и многие специалисты вовсю расхваливали их свойства.
Но опыт эксплуатации оказался печальным — пластик быстро разрушался, не выдерживая возникающих при реальной эксплуатации нагрузок. Не помогли ни ребра жесткости, ни современные материалы, ни прочие конструкционные ухищрения. Сейчас от таких стоек ответственные производители и разработчики практически полностью отказались, сместив акцент в сторону комбинированных, или, как их еще называют, интегрированных, стоек, состоящих из металлической трубки и пластикового корпуса шарового узла.
Кстати, на сегодняшний день это одна из самых передовых конвейерных технологий.
Гибкие рычаги
Если прогресс в материаловедении не остановится, то уже совсем скоро самые смелые фантазии автомобильных инженеров обретут реальное серийное воплощение.
Речь идет о гибких рычагах подвески, способных исключить необходимость присутствия в схеме подвески классических упругих элементов (пружин, торсионов, рессор, а также стабилизаторов поперечной устойчивости и амортизаторов). Первый опытный образец ходовой, изготовленной с применением таких рычагов, уже был продемонстрирован широкой публике.
Эта абсолютно революционная технология в автопромышленности позволила спроектировать и собрать независимую подвеску, примерно на 40% сокращающую массу автомобиля. По уверению создателей, ее ресурс составляет не менее 620 тысяч миль (почти 1 миллион километров) и не вызывает никаких вопросов в отношении надежности.
Данной подвеской можно будет комплектовать и легковые, и коммерческие автомобили, к тому же она обеспечивает адаптивность режимов эксплуатации в самом широком диапазоне: от максимально жесткой до максимально мягкой.
Гибкие поперечные рычат выполнены из композитных материалов, гарантируя не только надежную фиксацию колес, но и гашение всех возникающих в процессе движения колебаний, как в поперечном, так и в продольном направлении. Болес того, уже ведутся работы над специальными пьезоволокнами для производства гибких рычагов. Эти пьезоволокна способны под действием напряжения изменять свои характеристики, значитительно улучшая показатсли демпфирования по сравнению с существующими сегодня наиболее технологичными подвесками.
Однако серийному внедрению подвески на гибких рычагах препятствует высокая стоимость производства. В буквальном смысле слова — ручного производства, поскольку сейчас, чтобы изготовить такую подвеску, необходимо тщательно вручную укладывать волокна особым образом с неукоснительным соблюдением регламентированного направления и толщины.
Впрочем, скорее всего, это временные трудности. Технологии совершенствуются постоянно, равно как и способы/методы производства. Поэтому нет никаких сомнений, что гибкие рычаги в том или ином виде появятся на рынке автокомионентов, совершив небольшую революцию в автомобилестроении.
Источник