Автомобиль начал своё развитие от обычной пассажирской кареты. Если вспомнить устройство её ходовой части, то можно увидеть наличие двух осей, к которым прикреплены колёса на подшипниках скольжения и упругого элемента в виде продольных или поперечных рессор, расположенного между каретой и осями. Позже это стало называться зависимой подвеской.
Почему подвеска называется зависимой
В определении термина заключена основная особенность механизма – жёсткая связь между колёсами одной оси. Любое изменение пространственного положения одного из них обязательно повлияет на второе. То есть колёса зависимы, что несколько упрощает конструкцию, но не всегда благотворно влияет на характеристики подвески.
Принцип работы
Как и любой другой тип подвески, зависимая включает в себя:
- упругие элементы в виде спиральных пружин, листовых рессор, или более экзотических устройств, встречающихся на легковых автомобилях довольно редко;
- демпферы колебаний, обычно это гидравлические амортизаторы телескопического типа;
- направляющий аппарат, поддерживающий более-менее неизменными углы установки колёс при рабочих ходах подвески на сжатие и отбой.
При наезде на препятствие одним из колёс, второе, расположенное на той же оси, по причине своей связи с первым через жёсткую балку начинает изменять свой угол развала, сохраняя схождение.
При этом смещается пятно контакта, изменяется его форма и площадь, что с точки зрения управляемости на большой скорости очень нежелательно. Для ослабления данного эффекта применяются разные технические ухищрения, но полностью избежать этого невозможно.
Устройство и схема зависимой подвески
Различаются схемы зависимой подвески для ведущих и свободных мостов автомобиля. При этом любой мост может быть управляемым, но рулевой привод не оказывает влияния на работу подвески и не относится к её узлам.
Наиболее просто выглядит зависимая подвеска неведущего моста. Чаще всего такое встречается на грузовых автомобилях, поскольку подобные конструкции на легковых давно ушли в прошлое, а у автомобилей повышенной проходимости, за которыми закрепилось фольклорное название джипов, все мосты являются ведущими.
Свободный мост представляет собой довольно мощную кованую профилированную балку, на концах которой смонтированы ступичные узлы колёс с подшипниками и тормозными механизмами.
В качестве упругого элемента могут быть применены рессоры или пружины. В первом случае достаточная прочность и жёсткость пакетов листовых рессор в продольном и поперечном направлении позволяет обойтись без прочих деталей направляющего аппарата, так как в вертикальном рессора обладает нужной упругостью.
Примерно так же устроен и ведущий мост с зависимой подвеской. Иногда его ещё называют неразрезным. Он представляет собой уже не швеллер, а полую трубу с картером (часто именуемым «яблоком») редуктора.
От редуктора по трубам балки (чулкам) к ступицам колёс идут жёсткие полуоси. Если мост является одновременно управляемым, то полуоси соединяются со ступицами через ШРУСы – шарниры равных угловых скоростей, что позволяет колёсам изменять положение своей плоскости вращения в повороте.
К яблоку моста подходит карданный вал. Подвеска всей балки с редуктором и колёсными узлами аналогична неведущему мосту. Те же рессоры, пружины и амортизаторы.
Виды зависимых подвесок
В зависимости от применяемых упругих элементов меняется вся схема подвески. Дополнительное усложнение начинается, когда конструкторы стремятся максимально уменьшить влияние врождённых недостатков зависимой подвески или увеличить её прочность и грузоподъёмность.
На продольных рессорах
Самая распространённая схема для грузовиков и прочих автомобилей середины 20 века. Обычно применяются рессоры полуэллиптического типа, сменившие ранее использовавшиеся полные рессорные эллипсы на каретах и первых автомобилях.
Рессора представляет собой дугообразный набор из листов рессорной стали, собранных в пакет с помощью хомутов. Иногда между листами находятся пластиковые противоскрипные шайбы. Они же уменьшают нежелательное трение между листами, которое снижает комфорт на мелких неровностях. Рессора крепится к балке моста с помощью U-образных стремянок, стянутых гайками.
На автомобилях высокой проходимости с целью максимального поднятия кузова над дорогой рессоры могут быть расположены поверх балки, но типичной стала конструкция, где они находятся под ней. Так автомобиль более устойчив за счёт снижения центра тяжести.
Читайте также: Магнитная подвеска, назначение, устройство и работа
Тянущее и толкающее усилие от моста на кузов передаётся через те же рессоры, обладающие высокой прочностью. На концах рессор расположены кронштейны с резиновыми втулками, которые могут перемещаться, компенсируя изменение длины рессоры при сжатии.
Других тяг и рычагов в подвеске нет. Амортизаторы закреплены через сайлентблоки между балкой и кузовом автомобиля или рамой.
На поперечных рессорах
Расположение одиночной рессоры для всей оси поперёк кузова применялось очень давно и сейчас уже не встречается. Такая схема не имеет достаточной жёсткости в продольном направлении, поэтому исчезла с появлением на автомобилях мощных двигателей и эффективных тормозов.
Поперечная рессора не выдерживала никакой критики с точки зрения компоновки и не давала никаких преимуществ. Чисто музейная конструкция.
С направляющими рычагами
Несмотря на рекордную простоту и дешевизну конструктива, использование рессор не могло обеспечивать нужный комфорт. Если на грузовиках или армейских джипах это не было приоритетным, к тому же их большая масса уменьшала недостатки, то для лёгких пассажирских машин требования плавности хода во всех условиях вызвали необходимость применения спиральных пружин.
Они обладают гораздо меньшим внутренним трением, а с задачами демпфирования гораздо лучше справляются гидравлические амортизаторы.
Но пружина не имеет продольной и поперечной жёсткости, поэтому балку пришлось подвешивать на системе тяг и рычагов. Чаще всего применяется пятирычажная конструкция.
В ней имеются четыре продольные и одна поперечная тяги. Внешне это отдалённо напоминает полуэллиптические рессоры, но тут их способности упруго отрабатывать вертикальные нагрузки, жёстко сдерживая продольные, поперечные и скручивающие, разделены между пружинами и тягами. Тяга, удерживающая мост от поперечного смещения, была названа тягой Панара.
Это надо знать: Как помыть и почистить фару изнутри и снаружи не разбирая
Именно в тяге Панара скрывается один из самых существенных недостатков этой схемы. Работая под переменным углом, она вызывала смещение моста в поперечном направлении при вертикальных колебаниях подвески.
Проявлялось это в забросах кузова в стороны, что могло привести к потере управляемости на большой скорости. Поэтому иногда в систему тяг вводят дополнительные конструкции вроде параллелограмма Уатта, компенсирующие этот эффект.
Балансирная подвеска
В многоосных грузовых автомобилях с целью упрощения конструкции при одновременном повышении плавности хода используется подвеска, в которой на каждую пару близко расположенных колёс одной стороны приходится одна продольная рессора.
Каждый её конец соединён с балкой соответствующей оси, а скручивающие усилия воспринимают на себя расположенные ниже мостов балансирные рычаги.
Подвеска получается достаточно компактной и прочной, сочетая относительную плавность хода с большой грузоподъёмностью.
Отличительная её черта – наличие продольной связи между колёсами. У прочих зависимых схем связь исключительно поперечная.
Отличия зависимой и независимой подвески
В независимой подвеске нет связей между колёсами, каждое может перемещаться только в рамках, задаваемых её направляющим аппаратом.
При этом она устроена значительно сложнее, поскольку у этого аппарата нет общих частей для левой и правой сторон, а значит многое приходится дублировать. Но для легковых автомобилей это не так существенно, им не требуется большой запас прочности, а значит детали могут иметь малые размеры и массу.
Что же касается джипов, то там споры по поводу желательности той или иной схемы идут постоянно. И касается это в основном вопросов обеспечения клиренса. У зависимой подвески он всегда постоянен под балкой и не зависит от ходов колёс. Меняется только просвет под днищем или рамой.
Независимая же позволяет обеспечивать не меньшую его величину, но при этом клиренс будет меняться при сжатии или разгрузке пружин. Что лучше – вопрос спорный. К тому же считается, что неразрезные мосты более прочны и выносливы, особенно при неизбежных контактах с поверхностью в глубоких колеях.
Преимущества и недостатки
К плюсам зависимой подвески относятся:
- простота и дешевизна при производстве, обслуживании и ремонте;
- высокая прочность, особенно в варианте с рессорами, хорошую рессору трудно сломать именно потому, что она гибкая;
- выносливость на бездорожье, в первую очередь с дорогой будут контактировать стальные балки мостов, а не кузов, рама и прочие агрегаты;
- стабильность клиренса, поскольку он определяется неподрессоренными балками.
Отрицательных сторон тоже достаточно:
- значительные неподрессоренные массы, что не даёт обеспечивать плавность хода при небольшой массе кузова;
- невозможность получения приемлемой устойчивости и управляемости на больших скоростях;
- размазанность реакций на действия водителя, что сильно отстраняет его ощущения от реального поведения колёс на дороге;
- невозможность получения эффектов полезного подруливания и программируемого изменения прочих углов установки колёс при рабочих ходах подвески.
Всё это накладывает ограничения в применении подобных типов подвесок.
Применение
Сейчас зависимые подвески используются только на тех автомобилях, которым важны перечисленные выше преимущества жёсткой связи между колёсами.
Это грузовики и легковые автомобили высокой проходимости, предназначенные для постоянной эксплуатации по плохим дорогами и при полном их отсутствии. Там гораздо важнее простота и прочность, чем тонкости стабильности и управляемости.
Существуют и компромиссные варианты, например независимая подвеска передней оси при неразрезном мосте сзади. Так устроено большинство современных джипов. Хотя наиболее бескомпромиссные внедорожники сохранили жёсткие балки спереди и сзади.
У бюджетных легковых машин на задней оси устанавливается так называемая полунезависимая подвеска, когда связывающая балка оси имеется, но она не жёсткая, а обладает определённой упругостью на скручивание. Такая схема дешевле, но её характеристики вполне приемлемы.
