Лайфхаки
03 ноября 2016 в 12:11

Упругая связь. Что нужно знать о современных видах автомобильных подвесок

Разбираем конструкции подвесок, использующихся на современных машинах. Чем они отличаются друг от друга?

Подвеска на двойных поперечных рычагах, гидропружинная, МакФерсон, "многорычажка", Чепмен… В многообразии подвесок, использующихся на современных машинах, можно легко запутаться. Чем же они отличаются друг от друга?

Прежде чем отвечать на этот вопрос, нужно напомнить, что подвеска в автомобиле упруго связывает между собой колеса и кузов, обеспечивая необходимый уровень плавности хода машины, а также ее устойчивость при воздействии различных сил.

Все типы подвесок можно разделить на три условных класса: зависимые, полунезависимые и независимые. Как видно по названию, отличаются они наличием связи между колесами одной оси. Зависимая подвеска - жесткая связь, полунезависимая - эластичная связь, а независимая - связь отсутствует.

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска - самая древняя конструкция, которая уже практически не применяется на легковых автомобилях. А если и используется, то только на задней оси.

Такая подвеска представляет собой простую подпружиненную балку, которая жестко связывает между собой левое и правое колесо. Зависимая подвеска простая, долговечная и устойчивая к повреждениям. Однако очень тяжелая, передает на кузов большое количество ненужных вибраций и на скоростях плохо справляется с боковыми и продольными силами, увеличивая склонность автомобиля к избыточной поворачиваемости.

Зависимая подвеска бывает двух видов: на продольных рессорах (к примеру, на УАЗ “Патриот”) и с направляющими рычагами (на Toyota Land Cruiser 200). В первом случае, в качестве упругого элемента и одновременно демпфера используется металлические пластины, соединенные между собой (рессоры). А во втором - конструкция объединяет один поперечный и несколько продольных рычагов, которые поддерживают ступицу с разных сторон. Особое внимание в такой подвеске нужно уделить поперечному рычагу. Он не допускает сильного бокового смещения конструкции и имеет несколько конструкций с собственными названиями: одноэлементная тяга Панара, а также механизм Уатта и система Скотта-Рассела, в которых используются два рычага с разными размерами и точками креплений (смотрите интерактивное изображение).

Подвеску Де Дион можно также включить в зависимые подвески. Конструктивно тут также имеется подпружиненная балка, но располагается она отдельно от дифференциала и обладает способностью изгибаться. Таким образом, получается так называемая полунезависимая конструкция, в которой неподрессоренными остаются только колеса и ступицы. Такая конструкция позволила добиться более высокого уровня плавности хода зависимой подвески, но не нашла широкого применения из-за дороговизны изготовления (устанавливается на автомобили Smart).

Подвеска на двойных поперечных рычагах

Подвеска на двойных поперечных рычагах - классический тип независимой подвески, созданный более 80 лет назад. Состоит такая ходовая из двух раздвоенных рычагов, сквозь которые проходит стойка амортизатора (смотрите изображение и кликайте на интерактивные кружки). В итоге получается конструкция, позволяющая держать колесо строго перпендикулярно дороге. Именно поэтому чаще всего подвеску на двойных поперечных рычагах ставят на спорткары (Lamborghini и Ferrari) и машины премиум-класса (на переднюю ось и очень редко на заднюю).

Подвеска на двойных поперечных рычагах отлично борется с “клевками” кузова при торможениях и резких ускорениях. А с технической точки зрения, такая подвеска позволяет инженерам “играть” с геометрией рычагов для получения максимально точных рабочих параметров шасси. Впрочем, при большой нагрузке рычаги начинают работать на изгиб, что может спровоцировать увод задней оси при движении в поворотах (этого недостатка практически лишена более совершенная многорычажная конструкция). Если же говорить о надежности, что в подвеске на двойных поперечных рычагах чаще всего страдают сайлентблоки, замена которых влетит в “копеечку”.

Многорычажная подвеска

Впервые “многорычажка” появилась в 80-х годах двадцатого века на автомобилях Porsche. Многорычажная конструкция является следующей ступенью эволюции независимой подвески после схемы на двойных поперечных рычагах. А если простыми словами, то в “многорычажке” четыре небольших рычага (поперечные и иногда продольные) заменяют пару крупных. Большое количество рычагов с разных сторон перекрывает весь диапазон возможного перемещения колеса относительно кузова, поэтому автомобили с многорычажной подвеской (чаще на задней оси) имеют, пожалуй, лучшую “рулежку”. Также мультилинк в автомобильном мире ценят за высокую плавность работы - за нее “многорычажка” отплачивает сложным и недешевым техобслуживанием.

Подвеска МакФерсон

MacPherson без преувеличения является самым распространенным видом независимой подвески, который появился (благодаря инженеру Эрлу Макферсону) во второй половине 40-х годов прошлого века. По сути, это дальнейшее развитие подвески на двойных поперечных рычагах и конкурент “многорычажки”. Собственно, в МакФерсоне верхний рычаг, пружина и амортизатор соединены в единую стойку, которая жестко крепится к поворотному кулаку (смотрите интерактивное изображение). Такая конструкция получается компактной и легкой, за что стала популярной на огромном количестве автомобилей доступного и среднего ценового сегмента (как на передней, так и на задней оси). Правда, сзади придумал ее использовать Колин Чепмен, поэтому МакФерсон на задней оси (например, на Jeep Renegate) называют подвеской Чепмена.

Впрочем, несмотря на большой ход амортизационной стойки, система не так устойчива к повреждениям: большая вероятность пробить амортизатор или деформировать верхнюю “чашку”. А при агрессивной эксплуатации подвеска требует регулярной проверки сход-развала. Как раз из-за этого MacPherson не устанавливают на спорткары.

Торсионная подвеска

Торсионная подвеска появилась аж в 30-е годы XX века и относится к тому самому полунезависимому типу. Главная ее составляющая - металлический упругий элемент (торсион), который при перемещении колеса работает на кручение и выполняет роль упругого элемента подвески. Автомобиль с торсионами имеет высокую плавность хода и менее склонен к боковым кренам. Торсион чаще всего изготавливают из легированной стали в виде стержней, набора пластин или же балки.

Подвеска с продольным расположением торсионов

В подвеске торсионы могут быть расположены продольно (на передней и задней оси тяжелых машин и внедорожников) или поперечно (чаще всего в задней подвеске легковых автомобилей).

Самым распространенным представителем торсионной подвески является конструкция на основе торсионной балки (поперечный торсион), которая жестко соединяет между собой нижние продольные рычаги одной оси. За счет U-образного сечения торсионная балка обладает малой жесткостью на кручение и высокой на изгиб, за счет чего колеса могут работать практически независимо друг от друга.

Чаще всего торсионную балку используют в качестве задней подвески для доступных переднеприводных автомобилей (Hyundai i20, Chevrolet Cruze). Ведь она легкая, долговечная и недорогая в обслуживании. Впрочем, есть и некоторые “но”: из-за высокой передачи вибраций на кузов автомобили с торсионной балкой не отличаются высоким комфортом для пассажиров, сидящих на заднем сидении. Плюс автомобиль с торсионом на задней оси имеет склонность к избыточной поворачиваемости, поскольку колеса все-таки имеют зависимую связь.

Пневматическая

Пневмоподвеска появилась еще в начале XX века. От любой другой подвески “пневма” отличается наличием упругих резиновых подушек с воздухом, которые заменяют обычные винтовые пружины. Такая конструкция применяется практически со всеми видами подвесок: на двух поперечных рычагах, МакФерсоном, многорычажкой… Управляется подвеска электронным модулем подачи воздуха, который позволяет накачивать/спускать каждую воздушную стойку, регулируя высоту той или иной части кузова (автоматически или принудительно).

Чаще применяется пневмоподвеска на представительских моделях (например, Audi A8 или BMW 7-series) и внедорожниках (Audi Q7), где важны основные ее плюсы - высочайшая плавность хода и отличная геометрическая проходимость. Но, как говорится, все хорошее - стоит дорого: если пневмоподвеска выходит из строя, то требуется сложный недешевый ремонт или же дорогостоящая замена узла целиком.

Существует два схожих понятия, которые часто путают друг с другом: адаптивная и активная подвески. Но все проще, чем кажется. Активная подвеска - конструкция, позволяющая менять характеристики подвесок в ручном режиме (например, нажатием кнопки в салоне). А в адаптивной схеме все происходит автоматически (при помощи различных датчиков, камер и различных устройств). В любом случае цель у этих подвесок одна - улучшение управляемости и устойчивости автомобиля за счет изменения своих настроек под стиль вождения и определенные условия.

Подвеска с адаптивными амортизаторами

Простейший способ сделать подвеску адаптивной - изменить жесткость демпферов, управляя скоростью перетекания жидкости внутри каждого из них. Регулировать эту упругость бесступенчато позволяют две современные технологии: на основе электромагнитных клапанов (например, система EDC у BMW) и при помощи магнитореологической жидкости (на Ferrari F12berlinetta). Принцип работы адаптивных амортизаторов прост: электроника собирает информацию с большого количества датчиков и позволяет (вручную или автоматически) зажать или распустить тот или иной амортизатор на заданную степень и время. Амортизаторы переменной жесткости могут применяться практически в любой подвеске.

Гидропневматическая подвеска

Основное конструктивное различие гидропневматической подвески от конструкции на воздушных пневмобаллонах - отсутствие амортизаторов и использование гидропневматического упругого элемента. Последний представляет собой металлическую сферу, внутри которой находится сжатый газ (упругий элемент) и рабочая жидкость, интенсивность перетекания которой контролируется электромагнитными клапанами. Родоначальник такой схемы подвески - шасси Hydractive от “Ситроена”.

Гидропружинная подвеска

Гидропружинная - пожалуй, самая высокотехнологичная и совершенная адаптивная подвеска. Как видно из названия, она имеет пружину и гидроцилиндр, которые вместе с амортизатором спрятаны внутрь единой стойки. Получая данные от множества датчиков и камер, электронный блок управления подвеской в автоматическом режиме мгновенно реагирует на любые изменения дорожного полотна, условия движения, перемещения кузова и с максимальной точностью регулирует жесткость каждой гидропружинной стойки автомобиля.

Такая подвеска называется Active Body Control и устанавливается на флагманские автомобили компании Mercedes-Benz. Гидропружинное шасси в автоматическом режиме подстраивает свою работу и практически полностью исключает боковые заваливания кузова, благодаря функции “антикрен” (электроника автоматически наклоняет кузов автомобиля к центру поворота). Широкий диапазон контроля за действиями подвески позволил даже не использовать в конструкции традиционный стабилизатор поперечной устойчивости.

Адаптивный стабилизатор поперечной устойчивости

Такой стабилизатор в зависимости от условий движения автомобиля может как отключаться от работы подвески (прямолинейная езда), так и зажиматься (в поворотах), создавая дополнительную упругость всей конструкции. Адаптивный стабилизатор устанавливается на передней и задней осях, позволяя убрать лишние вибрации от колес, а также значительно повысить управляемость (в особенности крупных кроссоверов вроде Porsche Cayenne).

Подвеска на основе адаптивных задних рычагов

В компании Hyundai решили “оживить” заднюю подвеску своих автомобилей при помощи пары дополнительных рычагов с электроприводами на каждом колесе (Active Geometry Control Suspension). В зависимости от условий движения электроника контролирует множество данных и “играет” схождением колес. При прямолинейном движении подвеска имеет статичные настройки, а в повороте электроактуаторы доворачивают одно из задних колес, которое в этот момент находится под нагрузкой. Таким образом, инженеры добились для переднеприводного автомобиля практически нейтральной поворачиваемости (обычно характерна для полноприводных автомобилей).

Полноуправляемое шасси

Подвеска такого типа имеет на каждом колесе задней оси электромотор, который докручивает (до четырех градусов) колесо в определенную сторону (например, на Porsche 911 или Acura TLX). В частности, для лучшей маневренности на низких скоростях колеса поворачиваются в противофазу с передними, на высоких - в одну и ту же, а при резком торможении колеса и вовсе сходятся вместе, как ставит спортсмен лыжи, когда ему нужно притормозить.

Дергачев Алексей

Хотите еще больше новостей, фото и видео об автомобилях? Подписывайтесь на нас в Facebook, Вконтакте, YouTube.