Безопасность – задача №1

Технологии
null null
18 дек. 00:00
1

Что скрывается в подвесках?

Что объединяет и различает телегу и карету? Объединяет их,
прежде всего, «движитель» – тяговая сила, а различает, конечно же, степень
комфорта при передвижении на упомянутых транспортных средствах. Потребность
в устройствах, повышающих комфорт перемещений в повозках, возникла еще во
времена Спартака, когда широко применялись колесницы, оси колес которых жестко
закреплялись на раме. Езда на таких повозках для людей превращалась в своеобразное
испытание на виброустойчивость, и неслучайно, пассажиры в них обычно размещались
стоя.


Для того, чтобы хоть как-то повысить комфорт езды, уже с
тех времен начались поиски решения этой проблемы. Первые результаты появились
в XVI веке, тогда кареты стали «подвязывать» сначала на цепях, а позже – на
ремнях к раме колесами. Пружины (рессоры) впервые увидели свет в 1650 году
и устанавливались по той же схеме между рамой карсты и самой каретой. Эта
идея и была использована на заре автомобильной эры, когда пружины в виде продольных
рессор были установлены между мостами с колесами и рамой автомобиля. Такое
конструктивное исполнение подвески, предложенное в 1805 году английским каретным
мастером Эллиотом, осталось принципиально неизменным и по сей день, положив
начало процессу непрерывного развития и совершенствования узлов крепления
колес «переродившихся» карет-автомобилей – к их раме или кузову.

Современная двухрычажная подвеска полноприводного автомобиля Mercedes-Benz M-class
Двухрычажная подвеска, усовершенствованная конструкторами фирмы «Honda».
Современная двухрычажная подвеска полноприводного автомобиля Mercedes-Benz
M-class

Двухрычажная подвеска, усовершенствованная конструкторами
фирмы «Honda».
Большое расстояние между шарнирами
стойки снижает силы во всех опорах, что приводит к меньшей податливости
сайлент-блоков, обеспечивая более тонкую кинематику подвески.

 

Итак, в этой статье речь пойдет о подвесках автомобилей.
С самого начала своего существования подвеска предназначалась для повышения
комфорта пассажиров авто, однако рост скоростных и тормозных возможностей
автомобилей «нагрузил» дополнительными задачами, превратив в одно из средств
активной безопасности автомобиля.


Данная задача возникла из-за ухудшения управляемости и устойчивости
автомобиля при скоростном движении по дороге. Имеющиеся недостатки были вызваны
многими факторам, основные ил которых: возникновение колебаний автомобили,
иногда приводящих к резонансу, что значительно снижает коэффициент сцепления
с дорогой; увеличенный крен автомобиля на поворотах; «смещение мостов при
движении по выбоинам, препятствиям, значительно ухудшающие управляемость и
т.д. На устранение этих недостатков потребовалось много времени, да и по сейчас
они все еще не полностью устранены. В ходе развития и усовершенствования подвески
«вооружились» новыми узлами: амортизаторами, торсионами, реактивными штангами
и тягами с шарнирными механизмами. Все эти компоненты подвесок были призваны
уменьшить или исключить влияние указанных выше негативных факторов.

Передняя подвеска типа «Мак Ферсон» автомобиля концерна K ia Sephia с приводом передних колес.
Передняя подвеска типа «Мак Ферсон» автомобиля Opel Astra

Передняя подвеска типа «Мак Ферсон» автомобиля концерна K ia Sephia
с приводом передних колес.

Передняя подвеска типа «Мак Ферсон» автомобиля Opel A stra

В настоящее время большое внимание уделяется изучению воздействия
колебаний автомобиля на организм человека, который наиболее терпимо переносит
частоту обычной ходьбы, т.е. 60-80 колебаний в минуту. При такой частоте человек
за рулем будет иметь максимальную выносливость, а значит и обеспечит максимально
безопасное управление автомобилем. Но практически создание таких условий является
очень сложной проблемой, особенно если существует большая разница в массе
между «пустым» и загруженным автомобилем. Поэтому в настоящее время подвески
стараются делать с большим статическим прогибом, т.е. «длинноходные». При
этом удается максимально приблизиться к требуемым параметрам плавности хода.


Конструкция самых современных подвесок включает в себя такие
элементы: направляющий аппарат (рычаги, стойки, тяги), упругие элементы (рессоры,
пружины, торсионы, пневмобаллоны) и управляющие устройства (краны, приводы,
бортовые компьютеры и их датчики).


В этом номере мы хотим вкратце познакомить читателей с наиболее
распространенными передними подвесками легковых автомобилей. А начнем со «старой-доброй»
независимой двухрычажной подвески. В такой конструктивной схеме поперечные
рычаги закрепляются либо на кузове, либо верхние рычаги на кузове, а нижние
– на поперечной балке, что дает целый ряд несомненных достоинств; поперечные
рычаги надежно передают толкающие и тормозящие усилия от колеса к кузову;
пружина и амортизатор опираются на нижний рычаг, тем самым, уменьшая размеры
конструкции; имеющаяся поперечная балка изолирует кузов от дорожных шумов
и уменьшает силы, воздействующие на него.


Подвеска с коротким верхним и длинным нижним рычагами имеет
минимальное поперечное перемещение колеса, что улучшает боковую устойчивость
автомобиля и уменьшает износ шин. Также возможна установка в данной конструкции
нижнего рычага в виде поперечной рессоры, выполняющей роль упругого элемента
и нижнего рычага одновременно. Такие рессоры иногда изготавливаются из суперсовременных
композитных материалов, включающих углеводородное волокно. Но двухрычажная
схема имеет существенные недостатки: трудности в обеспечении необходимой передней
зоны деформации кузова достаточным поглощением энергии столкновения; повышенная
стоимость и металлоемкость, которые заставили большинство фирм отказаться
от ее применения.


На смену двухрычажным схемам пришли подвески, получившие
название по имени своего автора – подвески «Мяк Ферсон». Другое их название
– «качающаяся свеча». Данная схема включает в себя амортизаторную стайку с
упругим элементом, упирающимся в брызговик крыла, и один нижний поперечный
рычаг. К концу 60-х годов за рубежом этот тип подвески практически вытеснил
двухрычажные и уверенно освоился в автомобилях большинства ведущих мировых
автопроизводителей. Подвеска «Мак Ферсон», имея очень компактную конструкцию,
оказалась особенно удачной при переходе на переднеприводные автомобили с поперечным
расположением двигателя. Массу автомобиля при такой конструкции воспринимает
усиленный брызговик-опора. Боковые и продольные силы передаются как через
пружины стойки, так и через нижний рычаг, который крепится к кузову или съемной
поперечине.


Пружины в подвеске «Мак Ферсон» могут устанавливаться двумя способами. Первый:
пружина нижним торцом опирается на нижнюю чашку, которая жестко закреплена
с амортизаторной стойкой, а верхним – на верхнюю чашку, связанную с верхним
концом штока амортизаторной стойки. Здесь пружина вращается относительно автомобиля
вместе со стойкой и его масса перелается на кузов автомобили через резиновую
подушку, уменьшая уровень вибрации. Второй: пружина нижним концом также опирается
на нижнюю чашку, которая связана с амортизаторной стойкой через подшипник;
при этом пружина вращается относительно стойки. Верхним концом пружина также
опирается на кузов. При такой конструкции верхняя опора стойки разгружается
от передачи массы, что является преимуществом.


Простота подвески «Мак Ферсон», ее меньшая масса и стоимость, малое количество
шарниров и объем работ при техническом обслуживании, большая угловая жесткость,
благодаря своей кинематике сыграли очень важную роль в ее широком распространении.


Однако с самого начала конструкторы указали на недостатки, которые не оставят
в будущем подвески «Мак Ферсон» на лидирующих позициях; ограниченные кинематические
характеристики, передача усилий на переднюю часть кузова, плохая изоляция
кузова от дорожных шумов, худшие характеристики демпфирования, высокое трение
между штоком и направляющей в подвеске.


Все это потребовало от конструкторов новых усилий для усовершенствования
как «качающейся свечи», так и двухрычажных подвесок.


Какая из них победит, первая или вторая, а может быть и третья
схема – покажет время. Пока можно констатировать тот факт, что на некоторых
новых моделях автомобилей вновь появились двухрычажные подвески, только более
совершенные.


А о том, могут ли быть «умными» автомобильные подвески (например,
как тормоза), мы поговорим в следующем номере »Автоцентра».


Юрии Дацык

Теги:
    Загрузка...