Передняя подвеска авто конструкция
Подвеска автомобиля. Изучаем… запоминаем…
Подвеска автомобиля представляет собой совокупность узлов и механизмов, при помощи которых осуществляется упругая взаимосвязь кузова (рамы) с колесами. За всю историю развития автомобилестроения, на легковых автомобилях применялись подвески различных типов. Сегодня наиболее распространенной подвеской является McPherson (МакФерсон).
Подвеска данного типа используется преимущественно для передних колес и устанавливается на многих легковых автомобилях и малых грузовиках. Для задних колес подвеска МакФерсон также используется, но реже. Подвеска МакФерсон представляет собой несколько видоизмененную систему на двух рычагах. Однако, в случае с МакФерсон, верхний рычаг отсутствует и его роль выполняет верхняя шарнирная опора стойки амортизатора, которая обычно размещена на крыле автомобиля. Данная подвеска устанавливается на автомобили бюджетного и среднего классов.
Для спортивных машин и автомобилей премиум-класса используются более совершенные типы подвесок. Система McPherson обязана широкому распространению благодаря ряду преимуществ: простое устройство; небольшие затраты на производство; прекрасная ремонтопригодность; разгрузка мест крепления к кузову за счет больших расстояний между верхней и нижней опорой; большой ход подвески.
Однако существуют и отрицательные черты у данной подвески: чрезмерно большой ход способствуют нежелательным, пусть и кратковременным изменениям угла развала колес автомобиля; требуется усиление кузова в месте крепления верхней опоры (опорного подшипника стойки); невозможность качественно шумоизолировать арку колеса; несколько худшие параметры в плане кинематики в целом. Тем не менее, низкая стоимость изготовления данной подвески и ремонтопригодность даже в условиях гаража позволяют не учитывать отрицательные черты.
Устройство подвески МакФерсон Подвеска типа МакФерсон имеет весьма простое устройство и состоит из следующих основных конструктивных элементов: подрамник; нижний поперечный рычаг; ступица и поворотный кулак колеса; шаровая опора поворотного кулака; стойка амортизатора; пружина; верхняя опора стойки амортизатора. Подрамник представляет собой основной элемент подвески.
Данный узел крепится непосредственно к кузову автомобиля при помощи сайлентблоков или жестким креплением. Крепление подрамника на сайлентблоках позволяет уменьшить передачу вибрации на кузов автомобиля. Стоит отметить, что подрамник, как отдельный конструктивный элемент, может отсутствовать. Нижние поперечные рычаги крепятся к подрамнику или непосредственно к силовому кузову автомобиля при помощи сайлентблоков.
Каждый из рычагов имеет по две точки опоры на кузове. На противоположном конце рычага закреплена шаровая опора поворотного кулака, которая обеспечивает подвижность во всех плоскостях последнего. Ступица и поворотный кулак предназначены для крепления колеса. За счет специального шарнирного соединения через шаровую опору с нижним рычагом и рулевой тягой, поворотный кулак обеспечивает поворот управляемых колес.
Верхней точкой крепления поворотного кулака является нижняя часть амортизаторной стойки. Амортизаторная стойка является связующим элементом между кузовом и поворотным кулаком. Нижняя часть стойки при помощи клеммового соединения закреплена в поворотном кулаке, а верхняя часть соединена с кузовом при помощи специального опорного подшипника. Опорный подшипник чаще всего представляет собой втулку из толстой резины, в которой закреплен шариковый подшипник.
Шток амортизаторной стойки крепится в шариковом подшипнике, а резиновая втулка компенсирует отклонения стойки при работе подвески. Помимо этого, на амортизаторной стойке крепится пружина подвески. Помимо основных конструктивных элементов, подвеска МакФерсон в различных вариациях может содержать дополнительные узлы, такие как стабилизаторы поперечной устойчивости, стойки стабилизатора и прочее.
Стабилизатор поперечной устойчивости может иметь различное конструктивное исполнение на разных автомобилях, однако предназначение его от этого не меняется. Стабилизатор крепится в двух точках к подрамнику или к кузову и соединен с амортизаторными стойками при помощи соединительных тяг с шарнирами или резинометаллическими втулками. Основным предназначением стабилизатора является снижение боковых кренов машины и противостояние продольным перемещениям поворотного кулака или ступицы.
Устройство передней подвески автомобиля
Совместное действие рессор и амортизаторов обеспечивает пассажирам при движении автомобиля достаточную комфортабельность. Передние колеса могут иметь как независимую подвеску, так и зависимую. Зависимую рессорную подвеску имеют грузовые автомобили. Независимую подвеску передних колес (рис. 39) применяют на современных легковых автомобилях. При такой подвеске передние колеса подвешены независимо друг от друга к поперечине при помощи рычагов и пружин. Поперечная балка — поперечина служит основанием для крепления деталей, составляющих устройство передней подвески автомобиля. Она сварена из листовой стали в виде вытянутой и несколько изогнутой коробки. Поперечину крепят болтами к подрамнику, вынесенному за пределы нижней панели кузова. К поперечине крепят оси двух рычагов: верхнего и нижнего. К рычагам на шаровых пальцах прикреплена поворотная стойка с цапфой переднего колеса. На цапфе вращается ступица колеса. Она устанавливается на двух подшипниках и удерживается гайкой, которая шплинтуется. Ступицу и колесо крепят между собой при помощи шпилек и гаек. Нижний рычаг имеет гнездо, в котором расположена пружина. Своим верхним концом пружина упирается в поперечину. Внутри пружины помещен телескопический амортизатор такого же типа, как у задней подвески. Его проушина закреплена в опорном гнезде пружины нижнего рычага, а связанный с поршнем шток соединен с поперечиной. При наезде колеса на какую-то неровность поворотная цапфа со стойкой передвигается вверх, поднимая качающиеся на своих осях верхний и нижний рычаги. Нижний рычаг при этом сжимает пружину. Действие амортизатора сдерживает обратную реакцию пружины и гасит ее колебания. Такое устройство передней подвески автомобиля позволяет смягчать толчки, непосредственно передаваемые колесу. Благодаря этому значительно уменьшается тряска кузова при движении по плохим дорогам, повышается срок службы ходовой части и комфортабельность автомобиля.
Устройство передней подвески автомобиля имеет резиновые буфера. Один буфер мягко ограничивает ход нижнего рычага вверх при сжатии пружины, а следовательно, и максимальный подъем колеса. Другой также мягко останавливает опускание верхнего рычага при максимальном ходе колеса вниз — его отбойном ходе.
Уменьшение наклона и раскачивания автомобиля при поворотах достигается при помощи стабилизатора поперечной устойчивости. Стабилизатор представляет собой стальной стержень, закрепленный в резиновых втулках параллельно поперечине. Его концы загнуты назад и шарнирно связаны с нижними рычагами подвески. При наклонах автомобиля штанга, оказывая сопротивление скручивающему ее усилию, противодействует наклону автомобиля и уменьшает его раскачивание.
Передние колеса автомобиля устанавливаются не вертикально и не параллельно друг к другу, хотя кажутся стоящими вертикально и параллельно. Они имеют небольшой развал внутрь и некоторое схождение вперед.
Совместное действие рессор и амортизаторов обеспечивает пассажирам при движении автомобиля достаточную комфортабельность. Передние колеса могут иметь как независимую подвеску, так и зависимую. Зависимую рессорную подвеску имеют грузовые автомобили. Независимую подвеску передних колес (рис. 39) применяют на современных легковых автомобилях. При такой подвеске передние колеса подвешены независимо друг от друга к поперечине при помощи рычагов и пружин. Поперечная балка — поперечина служит основанием для крепления деталей, составляющих устройство передней подвески автомобиля. Она сварена из листовой стали в виде вытянутой и несколько изогнутой коробки. Поперечину крепят болтами к подрамнику, вынесенному за пределы нижней панели кузова. К поперечине крепят оси двух рычагов: верхнего и нижнего. К рычагам на шаровых пальцах прикреплена поворотная стойка с цапфой переднего колеса. На цапфе вращается ступица колеса. Она устанавливается на двух подшипниках и удерживается гайкой, которая шплинтуется. Ступицу и колесо крепят между собой при помощи шпилек и гаек. Нижний рычаг имеет гнездо, в котором расположена пружина. Своим верхним концом пружина упирается в поперечину. Внутри пружины помещен телескопический амортизатор такого же типа, как у задней подвески. Его проушина закреплена в опорном гнезде пружины нижнего рычага, а связанный с поршнем шток соединен с поперечиной. При наезде колеса на какую-то неровность поворотная цапфа со стойкой передвигается вверх, поднимая качающиеся на своих осях верхний и нижний рычаги. Нижний рычаг при этом сжимает пружину. Действие амортизатора сдерживает обратную реакцию пружины и гасит ее колебания. Такое устройство передней подвески автомобиля позволяет смягчать толчки, непосредственно передаваемые колесу. Благодаря этому значительно уменьшается тряска кузова при движении по плохим дорогам, повышается срок службы ходовой части и комфортабельность автомобиля.
Устройство передней подвески автомобиля имеет резиновые буфера. Один буфер мягко ограничивает ход нижнего рычага вверх при сжатии пружины, а следовательно, и максимальный подъем колеса. Другой также мягко останавливает опускание верхнего рычага при максимальном ходе колеса вниз — его отбойном ходе.
Уменьшение наклона и раскачивания автомобиля при поворотах достигается при помощи стабилизатора поперечной устойчивости. Стабилизатор представляет собой стальной стержень, закрепленный в резиновых втулках параллельно поперечине. Его концы загнуты назад и шарнирно связаны с нижними рычагами подвески. При наклонах автомобиля штанга, оказывая сопротивление скручивающему ее усилию, противодействует наклону автомобиля и уменьшает его раскачивание.
Передние колеса автомобиля устанавливаются не вертикально и не параллельно друг к другу, хотя кажутся стоящими вертикально и параллельно. Они имеют небольшой развал внутрь и некоторое схождение вперед.
Передняя подвеска автомобиля: устройство, назначение и принцип работы
Сегодня займемся рассмотрением устройства передней подвески автомобиля, из каких деталей она состоит, какие типы существуют. Зачем она нужна, как её самостоятельно диагностировать, что делать, если появился стук. Как она работает.
Сегодня рассмотрим большой вопрос, поэтому некоторые моменты, которые требуют пристального внимания, затронем в другой статье. Пишите в комментариях, если эта тема вам интересная.
Назначение передней подвески
Основное предназначение – обеспечить комфортное и безопасное перемещение пассажиров и грузов в автомобиле. Она соединяет колеса с кузовом машины.
Комфорт
Представьте себе телегу. Поездка по кочкам на таком транспортном средстве превращается в «зубодробительное» приключение. Поэтому в устройстве подвески автомобиля предусмотрены пружины, которые поглощают энергию и смягчают удары от колёс.
Безопасность
Благодаря ей, колеса постоянно прижаты к дорожному полотну. При наезде на кочку, колесо подпрыгивает. В это время оно теряет сцепление с дорогой, автомобиль становиться неконтролируемым. Чтобы минимизировать время отрыва от земли, используют амортизатор. Он придавливает колесо к поверхности.
Это в большей степени важно для передней подвески автомобиля. Так как спереди находятся управляемые колеса, которые задают направление движение транспортного средства, потеря сцепления с дорогой чревато аварией.
Такой же эффект достигается во время прохождения поворотов, особенно на большой скорости. Внутреннее колесо хочет «взлететь» над дорогой. Чтобы не вылететь в кювет, детали передней подвески придавливают колесо и минимизируют крены кузова. Повышается управляемость и безопасность движения.
Представьте, у вас на скорости лопнуло колесо. Если это произойдет сзади, просто услышите хлопок и машина завиляет задом. Если это произойдет спереди, очень трудно будет удержать авто, можно вылететь с дороги. Поэтому, стук в передней подвеске или любая другая её неисправность сильно повлияет на безопасность поездки.
Устройство
Все детали передней подвески можно разделить на несколько классов в зависимости от назначения.
Какие типы передней подвески существуют
Различают зависимую и независимую переднюю подвеску. Первый тип в современных авто почти не применяется, а второй встречается повсеместно. Он обладает рядом неоспоримых преимуществ: улучшенная управляемость, повышенный комфорт на неровной дороге, безопасность передвижения.
Среди передних подвесок легкового автомобиля большую популярность заслужила схема Макферсон – с направляющими стойками.
Основное отличие этого типа – совместное использование амортизатора и пружины в едином узле и одного рычага. Амортизационная стойка принимает на себя нагрузки во время движения машины по дороге. Она отвечает за поворот колеса, смягчение и демпфирование ударов. Нижний рычаг только контролирует траекторию колеса. Он распределяет все усилия от него на кузов авто.
Такая схема передней подвески отлично подходит для легковых автомобилей с передним приводом. Потому что точка крепления рычага к ступице находиться ниже оси вращения колёс. Это обеспечивает удобное соединение приводов коробки с колесом.
В таком типе используется стабилизатор поперечной устойчивости торсионного типа. В его конструкции движущимися деталями являются стойки крепления к амортизатору.
Достоинства:
Двухрычажный тип
В такой схеме используется два поперечных рычага. Верхний крепиться к брызговику, нижний – к поперечной балке или подрамнику. Пружина и амортизатор не является единой конструкцией, поэтому менять их проще. Стабилизатор поперечной устойчивости крепится к рычагам, в этой конструкции нет стоек.
Такая схема передней подвески используется в заднеприводных автомобилях, где нет необходимости присоединения приводов коробки передач к колесам. Ярким примером такого типа служит ВАЗ 2107.
Недостатки:
Существует многорычажка, пневмоподвеска на пневмобаллонах, магнитная, с регулируемыми амортизаторами и стабилизаторами. О других типах подвески автомобиля я расскажу в следующий раз.
Как проверить
Диагностику подвески можно провести самостоятельно если услышали стук или посторонний металлический звук. Это нужно делать с определенной периодичностью. Потому что все детали, содержащие в своей конструкции резину, приходят в негодность. Резина имеет свой срок эксплуатации, по истечению которого, она теряет свои упругие свойства.
Как она работает
При наезде на кочку, переднее колесо автомобиля резко поднимается. Инерция удара передается на пружину или пружинную стойку, смотря какой тип подвески установлен. Пружина, сжимаясь, гасит часть энергии удара, а часть передается на кузов, от чего он начинает подниматься.
Чтобы остановить его, в работу включаются амортизаторы. Они не позволяют ему резко подняться. Происходит гашение энергии разжатия пружин. То же самое происходит, когда кузов авто резко идёт вниз, колесо опускается, и пружины разжимаются. Происходит демпфирование, амортизаторы снижают амплитуду колебания автомобиля.
Рычаги не позволяют колесу смещаться в поперечном и продольном направлении. При помощи их оно соединяется с силовыми элементами кузова. На неровностях, колесо может двигаться только в вертикальном направлении.
При прохождении поворотов на большой скорости, в работу вступает стабилизатор поперечной устойчивости. Он минимизирует крены автомобиля. Сохраняется управляемость и комфорт движения. Эта деталь передней подвески является архаизмом. В современных автомобилях его роль заменяет пневмоподвеска. Компьютер самостоятельно контролирует угол наклона авто и корректирует высоту подъема амортизаторов.
Жду ваших вопросов и комментариев. Спасибо за внимание.
Передняя подвеска описание типы основные функции неисправности фото видео
Подвеска любого современного автомобиля – это особый элемент, служащий переходным звеном между дорогой и кузовом. И сюда входят не только передние и задние мосты и колёса, но и целая совокупность механизмов, деталей, пружин и различных узлов.
Чтобы провести профессиональный ремонт, автомобилисту необходимо знать, из чего состоит подвеска автомобиля. В этом случае он сможет быстро обнаружить неисправность, провести замену детали или провести отладку.
Основные функции подвески
Подвеска любого современного автомобиля призвана выполнять несколько основных функций:
Все производители работают над повышением эффективности, надёжности и прочности подвески, внедряя более продвинутые решения.
Типы подвесок
Рассмотрим наиболее распространенные типы подвесок автомобиля.
Подвеска зависимого типа
Самая старый тип подвесок, зависимая подвеска применяется и сегодня, а ее главной отличительной особенностью неизменно остается достаточно жесткая связь колесных осей посредством простой балки или картера моста. Изначально в качестве направляющих и упругих элементов применялись рессоры, но в современных автомобилях связующая колеса поперечина фиксируется двумя продольными рычагами и поперечной тягой, которая воспринимает боковые силы. Используется на задней оси переднеприводных бюджетных автомобилей, а также многих внедорожников.
Принято считать, что кроме невысокой стоимости, простоты использования преимуществами зависимая подвеска автомобиля не обладает – это совершенно не так. Ее плюсы – небольшой вес, если разговор идет о ведомой оси, достаточно высокий центр поперечного крена и самое главное – постоянство развала и колеи. Независимо от крена и раскачки на ровной дороге угол наклона колес к дорожной поверхности не изменяется, это значит, что в любых режимах машина имеет наилучшее сцепление с поверхностью. Хотелось бы сказать, что больше ни одна подвеска не может похвастаться подобными свойствами.
К сожалению, ситуация ухудшается на плохом дорожном покрытии – провал колеса в яму способствует изменению развала другого, а это уменьшает сцепные свойства. При движении прямо это не сильно ощутимо, но при повороте может привести к неожиданному заносу.
Также существуют значительные проблемы с управляемостью автомобиля. Разнонаправленный ход колес происходит с поворотом балки моста, что провоцирует плохую поворачиваемость и полное отсутствие стабильности на прямой. Также здесь тяга Панара дергает ось влево-вправо, что ухудшает ситуацию.
К счастью, это поправимо. Для того чтобы поперечина перестала разворачиваться, с каждой стороны вместо одного продольного рычага можно использовать два, расположенных по системе механизма Уатта. Устранить проблему осевых смещений поможет монтаж продольного рычага, удерживающего балку по центру вместо тяги Панара. Но на практике становится ясно, что такое изменение бессмысленно – конструкция заметно усложняется и требует больше места в высоту. А ведь главная область применения подвески зависимого типа – бюджетные автомобили.
Типичным представителем данной конструкции может быть задняя подвеска с винтовыми цилиндрическими пружинами в роли упругих элементов. В качестве примера можно рассмотреть конструкцию задних подвесок классических моделей «Жигули». Здесь с помощью двух винтовых пружин балка заднего моста «подвешивается», а также дополнительно прикрепляется к кузову автомобиля благодаря четырем продольным рычагам. Вдобавок к этому для увеличения плавности хода, повышения управляемости и уменьшения крена кузова при поворотах монтируется реактивная поперечная штанга.
Независимая подвеска
Имеет независимую связь между колёсами и более сложную конструкцию. Примером служит подвеска на продольных рычагах. Колесо присоединяется к рычагу и крепится шарнирами к кузову. При этом довольно прочный продольный рычаг с широкой опорной базой обуславливает чёткую параллельность колёс. Втулки уменьшают удары, наклоны на поворотах происходят одновременно с кузовом, центр крена располагается вровень с дорогой. Автомобиль стабильно управляем на прямой дороге, но при повороте скорость надо занижать.
Торсионно-рычажная
Такая полузависимая подвеска объединяет предыдущие две. Торсион применяется в такой подвеске в качестве элемента упругости. С одной стороны торсион закреплён на раме, с другой — на движущем элементе. Торсионная балка работает под давлением от скручивания. Сечение торсиона может быть квадратным или круглым. Такая подвеска привлекает компактностью и удачно используется в небольших автомобилях, хотя в этом случае центр крена находится ниже, чем при использовании зависимой подвески. При такой подвеске колесо более наклоняется к внешнему повороту.
Макферсон
Распространенный тип ходовой. Другие названия — «подвеска Чемпена» и «качающаяся свеча». Так как моторные отсеки относительно небольшие, небольшие размеры дают макферсону преимущество. Макферсон применяется и на передних, и на задних колёсах. Изготовление его дешево, он компактен, обладает большим расстоянием между опорными узлами (это снижает силы там, где крепится кузов). Минусы этого устройства. Развал меняется, если большой ход, присутствуют дорожные шумы, возникает трение между штоком и направляющей. Конструкция больше подходит для хороших дорог, потому что на брызговик крыла и кузов происходит передача усилия, и это особенно заметно на кочках.
Двухрычажная
Еще в 30-е годы такая подвеска применялась на спортивных автомобилях. Два поперечных рычага крепятся к кузову или подрамнику. При такой конструкции комфортно регулировать угол наклона рычага, определяя высоту крена, менять развал и колею. Колёса имеют возможность быть независимо вертикальными при преодолении неровностей. Недостатком является, пожалуй, большое количество элементов.
Многорычажная
Эта подвеска унаследовала лучшие качества двухрычажной предшественницы: плавность автомобиля и лёгкость в управлении. В легковой машине многорычажная подвеска располагается на задней оси. Модели Audi используют многорычажный механизм на передней оси. Чаще всего такая технология применяется в дорогих моделях. Дороговизна изготовления перекрывается отсутствием шума и удобством управления. Являясь следующей ступенькой развития после двухрычажной, такая подвеска имеет в устройстве не менее четырёх рычагов, что обеспечивает независимость продольной и поперечной регулировки. Механизм состоит из подрамника, поперечного, продольного рычага, ступичной опоры, амортизатора, пружины и стабилизатора поперечной устойчивости. Недостатком считается не самая лучшая фильтрация неровностей и сложность конструкции.
Неисправности передней подвески
Причины стука в подвеске
Стук в подвске может быть вызван разными причинами, среди которых можо выделить следующие: возможно ослаблено крепление скоб крепления штанги стабилизатора поперечной устойчивости, или её крепления к рычагу подвески, возможно износились резиновые подушки стабилизатора и их нужно заменить, возможен износ резинового основания верхней опоры амортизатора, возможен износ шаровых шарниров, возможен износ подшипника ступицы, или ослаблена гайка его крепления, бывает что ломается амортизаторная пружина, возможно биение из-за не отбалансированных колёс.
Работа подвески автомобиля
Разобрав принцип работы подвески автомобиля, рассмотрим ее элементы отдельно и подробнее.
Направляющим элементом служит рычажно-шарнирные соединения. То есть это — несколько рычагов, имеющих как жесткое, так и шарнирное соединение, которые своей работой «заставляют» перемещаться колесо при колебаниях в нужном направлении, о чем мы упомянули ранее. Для примера можно взять ладонь человека. Пальцы – это и есть рычаги, а места сгибов – это шарниры. И если пальцы можно сжать в кулак, то выгнуть их фаланги наоборот или в сторону уже нельзя. Вот примерно по такому принципу и работает направляющий элемент.
Ну и наконец, упругий элемент. В зависимости от вида транспортного средства эти элементы имеют индивидуальные конструкции, основные виды которых представлены на рисунке ниже.
Так, у большегрузных машин, где нагрузка на оси довольно велика, применяют рессоры. Это вогнутые железные пластины, которые центром крепятся к креплению колеса, а краями – к раме автомобиля. За счет своей упругости они при прогибании все равно возвращаются в исходное положение, ослабляя резкую нагрузку на колесо. Количество и толщина пластин зависит от максимально возможной массы автомобиля с перевозимым грузом.
Про пружины мы уже говорили, когда рассматривали амортизатор. Разница в том, что у тяжелых машин пружины более мощные, и они крепятся рядом с амортизатором.
Ну и еще один тип упругого элемента – это пневмобаллон. Это — полость, накачанная воздухом, давление которого регулируется компрессором. Его работа основана на принципе любого мяча, который можно накачать до предела, а можно приспустить, чтобы он был мягче. Такой вариант применяется для большегрузных автомобилей, перевозящих различные грузы. Например, сегодня он везет крупногабаритный груз весом в 1 тонну, а завтра уже другой, массой в 10 тонн. Соответственно, и нагрузка на упругие элементы будет различаться в 10 раз. Вот чтобы не было таких перепадов, и применяют пневмобаллоны с регулированием давления воздуха.
Это только типичные варианты подвески, с которыми мы ознакомились. Современные конструкторы и инженеры придумывают еще более совершенные варианты, которые мы опустим. Поэтому переходим к заключительному элементу ходовой части, которое уже не раз упоминалось – это колеса.