Короткі теоретичні відомості. Підвіска призначена для пружного з’єднання несучої системи автомобіля з колесами

Підвіска призначена для пружного з’єднання несучої системи автомобіля з колесами. Таке з’єднання необхідне для забезпечення заданої плавності ходу автомобіля.

У будь-якій конструкції підвіски виділяють три основні функціональні елементи: пружний елемент, напрямний пристрій і пристрій, що гасить коливання.

У сучасних підвісках використовують як металеві, так і неметалеві пружні елементи. Металевим пружним елементом може бути листова ресора, спіральна пружина чи торсіон. У неметалевих пружних елементах використовують гуму (або подібний до неї полімер) і повітря (або інертний газ).

Напрямний пристрій призначений для забезпечення заданої кінематики коліс (мостів) відносно рами або кузова автомобіля і для передачі сил, що діють між колесами (мостами) і рамою або кузовом.

Пристроєм для зменшення (гасіння) коливань найчастіше слугують гідравлічні або пневматичні амортизатори.

Підвіски класифікуються за такими головними ознаками:

– за кінематикою переміщення коліс відносно рами (кузова) – залежні, незалежні та балансирні;

– за типом пружного елемента – ресорні, пружинні, торсіонні, гумові, пневматичні та комбіновані.

а – залежна; б – незалежна одноважільна; в,г – незалежна з важелями; д – незалежна важільно-телескопічна (типу Мак-Ферсон); е – незалежна двоважільна з торс іоном; ж – незалежна з продовжньою площиною коливань

Рисунок 12.1 – Кінематичні схеми основних типів підвісок

Залежні підвіски – це такі, у яких коливання одного з коліс пов’язане з коливаннями другого. Такі підвіски застосовують для вантажних автомобілів і автобусів, а також для деяких легкових автомобілів. У свою чергу, залежні підвіски можуть бути автономними чи балансирними.

Незалежні підвіски характерні тим, що коливання одного з коліс однієї осі автомобіля не залежать від коливань другого колеса. Незалежні підвіски використовують в основному для легкових автомобілів, а також для вантажних автомобілів високої прохідності.

Основні схеми підвісок показані на рисунку 12.1. Залежна (рисунок 12.1, а) і одноважільна незалежна (рисунок 12.1, б) підвіски відрізняються тим, що вертикальні переміщення колеса супроводжуються змінами кута І. Це супроводжується деяким порушенням контакту колеса з дорогою і появою гіроскопічного моменту, що діє на колесо при великій швидкості руху і при високій частоті вертикальних коливань підвіски. Гіроскопічний момент до­датково навантажує підшипники маточини колеса і спричиняє коливання його відносно шворня (осі повороту).

У двоважільній підвісці з важелями рівної довжини – паралелограмне (рисунок 12.1, в) кутове переміщення відсутнє, але дуже відчутне поперечне зміщення колеса у зоні контакту з дорогою, що викликає швидке зношування шини і порушення бічної стійкості автомобіля.

У двоважільній підвісці з важелями різної довжини (рисунок 12.1, г) переміщення в зоні контакту зведено до мінімуму при досить незначній зміні кута. Так, для існуючих конструкцій при відношенні довжини верхнього r і нижнього r₁ важелів r/r₁ = 0,55 ... 0,65, зміна кута складає λ = 5 ... 6 º і бічне переміщення в зоні контакту ∆l= 4 ... 5 мм. При цьому гіроскопічний момент досить незначний і гаситься моментом сил тертя в шарнірах підвіски, а бічне переміщення компенсується боковою пружністю шини.

Важільно-телескопічну підвіску (рисунок 12.1, д), яку ще називають "свічка, що коливається" або "типу Мак-Ферсон", використовують переважно для передніх ведучих коліс легкових автомобілів. Вона забезпечує досить незначні зміни колії та кутів установлення коліс, зменшуючи завдяки цьому зношення шин і покращуючи стійкість автомобіля. Підвіска має один поперечний важіль знизу і так звану амортизаторну стійку з пружиною. Стійка обладнана верхньою опорою з підшипником, шарнірно закріпленою у верхній частині колісної ніші під переднім крилом автомобіля. Компактність, мала маса і великий вертикальний хід є перевагами цього типу підвіски, що обумовило її широке розповсюдження на сучасних легкових автомобілях.

У двоважільних підвісках пружним елементом може бути торсіон – вал, що нерухомо закріплений з одного кінця, і обладнаний з іншого. Кінематичну схему такої підвіски наведено на рисунку 12.1 е. У неї торсіон розташований уздовж подовжньої осі автомобіля і з’єднаний з нижнім довгим важелем l напрямного пристрою підвіски.

Двоважільну підвіску з подовжнім розташуванням важелів (рисунок 12.1, ж) іноді використовують для підтримуючих ведених коліс автомобіля (причепа). Колія і кути встановлення коліс у неї незмінні. Змінюється лише база ∆l автомобіля.

Балансирні підвіски використовують в основному на тривісних автомобілях для близько розташованих задніх мостів. Їх також установлюють на причепах (напівпричепах).

Рисунок 12.2 – Схеми балансирних підвісок

Найбільш поширені схеми балансирних підвісок наведено на рисунку 12.2. У підвісці (рисунок 12.2, а) кожний з мостів має свою ресору, з’єднану, з одного боку, з кронштейном рами, а з другого – з балансиром. Такі підвіски широко застосовують для напівпричепів при великій відстані між осями.

У підвісці, що на рисунку 12.2, б; ресора закріплена на рамі за допомогою пальців. Під ресорою шарнірно встановлена балансирна балка, також шарнірно з’єднана з балками мостів. У підвісці, що на рисунку 12.2, в; вісь балансира жорстко з’єднана із цією віссю і вільно спирається на балки двох мостів. Остання схема найбільш розповсюджена на вантажних автомобілях.