Современные автомобили часто отдают предпочтение комфорту и роскоши наряду со скоростью и производительностью. Люди склонны думать, что подогреваемые сиденья или системы круиз-контроля добавляют комфорта поездке, но какой фактор является наиболее важным для обеспечения максимальной плавности каждой поездки? Подвеска. Система подвески автомобиля, без сомнения, является ключевым фактором для комфортной и стабильной работы и позволяет водителю действительно контролировать свою машину. Но какова цель системы, помимо комфорта, и как она работает?
ФУНКЦИЯ СИСТЕМ ПОДВЕСКИ
Основная задача системы подвески автомобиля — обеспечить максимальное сцепление шин с дорожным покрытием, гарантировать устойчивость рулевого управления с хорошей управляемостью и комфорт пассажиров. Она предназначена для поглощения вибраций, гравитации и ударных сил от дороги.
Если бы каждая дорога была абсолютно ровной, без выбоин, ям или неровностей, системы подвески не понадобились бы. Но, к сожалению, таких дорог в мире нет. Даже свежеуложенные улицы имеют мелкие дефекты, которые могут мешать колесам автомобиля и его работе. Эти неровности воздействуют на автомобиль, поднимая его вверх. Величина силы, конечно, зависит от размера препятствия. В любом случае, колесо автомобиля испытывает вертикальное ускорение при наезде на неровность. Задача системы подвески — справляться с этими подъемными силами и обеспечивать постоянный контакт колес с дорогой.
Если система работает правильно и колеса постоянно соприкасаются с дорожной поверхностью, то достигается максимальное трение, риск опрокидывания или заноса минимизируется, и это помогает гарантировать передачу мощности на колеса, где это наиболее необходимо. Шины поглощают все удары и вибрации, а также другие дорожные неровности, и в сочетании с амортизатором, являющимся частью подвески, эффекты этих ударных сил могут быть эффективно смягчены. Технически, именно пружинный механизм современных систем подвески прижимает шины к земле, обеспечивая максимальное сцепление и наилучшую управляемость. Таким образом, когда шина наезжает на кочку или поднимается из-за чего-то на дороге,
КОМПОНЕНТЫ СИСТЕМЫ ПОДВЕСКИ
Прежде чем рассматривать различные типы подвесок и их работу, важно иметь базовое понимание ключевых элементов почти всех систем подвески.
Ключевыми компонентами системы подвески являются пружины, амортизаторы и стабилизаторы поперечной устойчивости. Если упростить, пружины поглощают силу удара, амортизаторы затем рассеивают эту энергию, а стабилизаторы используются вместе с амортизаторами для придания автомобилю дополнительной устойчивости при движении. Стабилизатор поперечной устойчивости — это металлический стержень, который проходит через всю ось и соединяет обе стороны подвески.
ПРУЖИНЫ
Существует, конечно, несколько типов пружин, амортизаторов или стабилизаторов. Рессоры являются одной из старейших форм пружин подвески. Эти пружины представляют собой несколько слоев металла, соединенных вместе, чтобы действовать как одна тонкая дугообразная единица. Они крепятся к оси, и когда автомобиль наезжает на кочку или неровность дороги, слои сжимаются, поглощая удар. Хотя сегодня они гораздо реже встречаются на легковых автомобилях, их все еще можно найти на тяжелых грузовиках и фурах в США.
Винтовые пружины являются наиболее распространенным пружинным компонентом системы подвески. Винтовая пружина — это прочный торсион, навитый вокруг оси. Жесткость пружины влияет на реакцию подрессоренной массы (всего, что расположено над пружинами и, следовательно, поддерживается ими) при движении автомобиля. Если в пружине очень мало натяжения, она «мягкая», и поездка, вероятно, будет очень плавной. Например, люксовые автомобили часто имеют мягкую подвеску. Однако они могут быть склонны к клевку при торможении и приседанию при ускорении, а также к большему крену в поворотах. С другой стороны, автомобили с жесткими пружинами меньше поддаются при наезде на кочки, что может быть неудобно, но минимизирует движения кузова, позволяя агрессивно проходить повороты, что идеально для спортивного автомобиля.
Распространенной особенностью европейских автомобилей является система, включающая рычаг подвески или «А-образный» рычаг. Она состоит из торсиона, прикрепленного к «треугольному» рычагу (названному так из-за формы, напоминающей V-образную «индюшачью шейку») и к раме vehicle. Рычаг действует как рычаг, движущийся перпендикулярно торсиону; когда колесо наезжает на кочку, вертикальные движения передаются на рычаг, а затем через рычажное действие — на торсион. Торсион затем скручивается вдоль своей оси, обеспечивая силу пружины.
АМОРТИЗАТОРЫ
Когда пружины поглощают силу и энергию от неровных поверхностей дороги, эта энергия должна каким-то образом рассеиваться. Это задача амортизаторов. Амортизаторы, таким образом, являются разновидностью демпферов. Они замедляют и уменьшают амплитуду вибрационного движения, преобразуя кинетическую энергию в тепловую, которая рассеивается через гидравлическую жидкость. Амортизаторы чувствительны к скорости; чем быстрее движется подвеска, тем больше сопротивления оказывает амортизатор. Они могут адаптироваться к дорожным условиям и контролировать все нежелательные движения, включая отскок, раскачивание, клевок при торможении и приседание при ускорении.
Стойки — это более продвинутая форма амортизатора и, по сути, представляют собой амортизатор, установленный внутри винтовой пружины. Они работают одновременно как демпфер, подобно амортизатору, и структурно поддерживают подвеску vehicle — они делают больше, чем амортизаторы, поскольку в определенной степени поддерживают вес vehicle. Стойки очень распространены в передней подвеске переднеприводных автомобилей.
ТИПЫ ПОДВЕСОК
Различные комбинации пружинных систем и амортизаторов можно найти в разных автомобилях, и тип используемой подвески может даже различаться внутри одного vehicle — передняя система подвески, вероятно, будет отличаться от задней.
Система подвески может быть зависимой и независимой. В зависимой системе подвески жесткая ось связывает два колеса вместе, тогда как в независимой системе колеса могут двигаться независимо и не связаны друг с другом. Более старые автомобили часто использовали зависимые системы подвески, часто в сочетании с рессорами, но более современные автомобили предпочитают независимые системы подвески, особенно для передней подвески. Зависимые системы прочны и просты, но поскольку нет регулировки развала в поворотах, существует риск отрыва колес от поверхности дороги. В независимых системах подвески ударные нагрузки от дорожного покрытия изолируются на той стороне, где они встречаются, что чрезвычайно выгодно. Конечно,
Часто передняя и задняя подвески автомобилей различаются. Передние системы подвески должны быть интегрированы с рулевым управлением и поэтому могут быть довольно сложными, и они также первыми сталкиваются с посторонними предметами или неровностями на дороге. Задние системы подвески часто могут быть простыми, поскольку рулевое управление не нужно учитывать. Это означает, что они часто являются зависимыми системами (см. объяснение ниже), основанными на рессоре или винтовой пружине. Если все наши колеса имеют индивидуально установленную подвеску, автомобиль можно считать имеющим независимую подвеску на всех четырех колесах.
ДВУХРЫЧАЖНАЯ ПОДВЕСКА
Двухрычажная подвеска состоит из двух рычагов треугольной формы (А-образных или V-образных), расположенных один над другим. Они шарнирно закреплены вверху и внизу поворотного кулака vehicle для обеспечения управления vehicle и балансировки рулевого колеса. Амортизаторы часто крепятся к каждому рычагу, и этот тип подвески обеспечивает больший контроль над углом развала колеса, чтобы минимизировать крен и раскачивание и обеспечить более последовательное ощущение рулевого управления. Они популярны на передних колесах более крупных автомобилей, которые могут быть тяжелее и склонны к крену или раскачиванию в поворотах. Хотя она легкая и имеет много преимуществ, она также дороже, чем системы с жесткой балкой (зависимые).
ПОДВЕСКА С КОРОТКИМИ/ДЛИННЫМИ РЫЧАГАМИ (SLA)
Подвеска с короткими/длинными рычагами — это модификация двухрычажной подвески, которая может использоваться как на передних, так и на задних колесах автомобилей. В двухрычажной подвеске оба рычага равной длины. В подвеске с короткими/длинными рычагами (SLA) рычаги имеют разную длину; верхний рычаг короче нижнего. Эта конструкция позволяет контролировать развал и ограничивать износ краев шин в поворотах. Длина верхнего рычага укорочена так, что в поворотах, когда центробежная сила стремится наклонить vehicle и поставить шины на их края, эта система подвески действует, чтобы вернуть пятно контакта к центру шины для обоих колес. Этот эффект сохраняется до полного отскока, что делает ее идеальной подвеской для производительных автомобилей.
ПОДВЕСКА СТОЙКИ МАКФЕРСОНА
Эта система включает единственный рычаг подвески в узле стойки, который позволяет шине и колесу двигаться вверх и вниз. Это уменьшает неподрессоренную массу и повышает комфорт езды. Она компактна, относительно недорога и не слишком сложна, что делает ее популярным выбором стойки. На некоторых автомобилях стойка также используется в задней системе подвески. Она похожа на переднюю стойку, но не имеет верхнего подшипника скольжения, так как находится на неуправляемом колесе.
РЕГУЛИРУЕМАЯ И ГИДРАВЛИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА
Помимо всех основных типов систем подвески, которые производители предлагают в стандартной комплектации, многие водители выбирают регулируемые системы подвески, которые они могут установить, настроить и обслуживать самостоятельно. Они также могут поставляться некоторыми производителями в стандартной комплектации новых автомобилей. Некоторые подвески позволяют проводить регулировку водителем или автоматически самим автомобилем, и они могут помочь справляться с определенными условиями. Действительно, автомобиль с регулируемой подвеской может выполнять функцию двух или более slightly разных подвесок в зависимости от ситуации.
Два основных параметра можно настроить с помощью регулируемых систем подвески: дорожный просвет и жесткость крена. Автомобили высокого класса иногда могут быть оснащены возможностью поднимать и опускать кузов в зависимости от ситуации. Tesla Model S является хорошим примером, так как она автоматически поднимается при движении по въездам, таким как парковки или подъездные пути. Некоторые внедорожники можно настроить на более низкую высоту подвески на гладких дорогах для большей стабильности и экономии, или выше при езде по бездорожью для увеличения дорожного просвета.
Регулировка дорожного просвета обычно использует пневмоподушки, встроенные в пружины; изменения в величине подъема соответствуют любому изменению давления воздуха. Другие производители используют гидравлические системы для достижения того же, с насосами, обеспечивающими гидравлическое давление для помощи в подъеме vehicle.
Некоторые vehicle предлагают активные подвески, которые автоматически усиливают жесткость при маневрировании на высокой скорости; они делают это, используя пневматический (воздушный) или гидравлический (жидкостный) резервуар с переменным давлением. Регулировка жесткости крена встроена в вторичные системы, которые предлагают регули