Упругий элемент подвески транспортного средства


Устройство подвесок

Начиная с древних времен, стала использоваться передняя подвеска, которая была применена и при конструкции автомобиля. Первые авто ездили практически на той же подвеске, которая применялась и на конных экипажах. Так как скорость первых автомобилей была не выше тридцати километров в час, то такая подвеска была рассчитана на небольшие нагрузки. Но в современных авто она претерпела много изменений, мало того, появилось много новых конструкций.

Передняя подвеска Toyota
Первые элементы автомобилей были направлены на придание движению большей комфортабельности, тогда как отдельные части управления колесами в тридцатых годах стали формировать для облегчения управления авто. В этом хорошо помогает стабилизатор, который применяется в строении независимой передней системы колес, позже появилась система и для задних колес. Но в данной статье мы остановим внимание именно на передней подвеске.

Устройство передней подвески представлено независимой системой, которая имеет цель зафиксировать движение передних колес, чтобы они имели с одной стороны хорошее сцепление с поверхностью дороги, что придавало бы им легкоуправляемость, а с другой стороны помогало бы легко входить в повороты, без чего не обходится ни одна дорога. Хотя схем формирования деталей и много, но принцип содержания элементов один и тот же. Рассмотрим эту схему:

  • Наличие направляющих элементов, которые бы удерживали нужную траекторию движения колес по сравнению с кузовом,
  • Наличие упругих элементов, которые придают нужную силу, помогающую колесам перемещаться,
  • Также нужно наличие элементов, которые бы гасили колебания.

По типу направляющих устройств

По типу направляющих устройств различают подвески:

  • зависимые
  • независимые
  • балансирные

В зависимой подвеске с поперечной связью колеса двух бортов одного моста связаны жесткой балкой (см. рис. а). В этом случае вертикальное перемещение одного колеса относительно несущей системы вызывает изменение наклона плоскости качения другого колеса.

В независимой подвеске каждое колесо (каток) перемещается относительно несущей системы независимо от другого. На рисунке б показана независимая однорычажная подвеска с поперечным расположением рычага. Такое направляющее устройство обеспечивает перемещение колеса в поперечной плоскости с изменением угла его наклона и колеи ТС. В зависимости от конструктивного исполнения независимые подвески могут быть однорычажные с продольным расположением рычага (рисунок а) и двухрычажные с поперечными расположением рычагов (рисунок б).

Однорычажные подвески с продольным рычагом полностью исключают изменение угла наклона колеса и колеи ТС, а двухрычажные обеспечивают минимальные их изменения при правильном выборе соотношения длин рычагов и углов их установки.

В балансирных подвесках (в зависимых подвесках с продольной связью) колеса (катки) одного борта ТС соединены друг с другом качающимися балансирами, роль которых могут выполнять листовые рессоры или жесткие балки (рис. а, б). В таких подвесках даже при отсутствии упругого элемента вертикальное перемещение одного из колес вызывает вдвое меньшие перемещения оси качания балансира, закрепленного на несущей системе ТС, что улучшает плавность хода машины. Балансирные подвески за счет качания балансира обеспечивают перераспределение нагрузки, действующей на колеса, что существенно уменьшает воздействие неровностей дороги на ТС в целом.

Рис. Схемы независимых подвесок: а — однорычажных с продольным расположением рычага; б — двухрьдчажных с поперечным располржением рычагов

Характеристика элементов

У каждой подвески есть направляющие элементы. Речь идет о рычагах, стойках, шаровых опорах, шарнирах, выполненных из резинометаллических материалов. Также она имеет упругие элементы, здесь речь идет о пружинах, рессорах, камерах пневматических, торсионах. Гасящие элементы – это все виды амортизаторов.

Но на самом деле подобная классификация – это чисто условная характеристика. Например, это может касаться такой детали, как поперечина передней подвески. Она использовалась еще со времен конструкции карет.

Также речь может идти о рессоре, которая была еще в конных экипажах, она сохранилась и в современных автомобилях. Такая деталь может заменить три, которая как пружина смягчает движение авто. Пружина широко распространена, она позволяет машине двигаться без большой тряски, чего не скажешь о том устройстве, которое выступает как поперечина передней подвески.

Упругий элемент подвески транспортного средства

Изобретение относится к области автомобилестроения и может найти применение в подвесках транспортных средств. Упругий элемент подвески транспортного средства представляет собой мягкие горообразные оболочки, заполняемые газом под давлением. Оболочки прикрепляются друг к другу, а их полости соединяются, образуя единый объем. На каждую из оболочек равномерно надеты гибкие кольца. Жесткость и устойчивость устройства обеспечивается системой вант из эластичного упругого материала. Ванты прикрепляются с одной стороны к гибким кольцам, с другой — к жесткому кольцу. Достигается снижение материалоемкости направляющего и демпфирующего устройств. 2 ил.

Изобретение относится к области автомобилестроения и может найти применение в подвесках транспортных средств.

Известны упругие элементы подвесок колесных машин в виде пружин, выполненных из жестких конструкционных материалов [1]. Недостатком таких элементов является необходимость наличия в подвеске демпфирующего устройства (например, амортизатора) для гашения вертикальных колебаний и направляющего устройства для гашения горизонтальных колебаний, вызываемых неровностями дорожного покрытия.

Известны пневматические резинокордные упругие элементы в виде мягких замкнутых резинокордных оболочек [1]. Данные упругие элементы требуют для обеспечения гашения колебаний, возникающих от воздействия дороги, введения в подвеску демпфирующего устройства, а для обеспечения поперечной устойчивости -направляющего устройства.

Известна пневматическая подвеска с резинокордной оболочкой [2] и регулируемыми демпфирующими свойствами, не требующая амортизатора. Недостатками подвески являются: сложность конструкции, снижающая надежность ее работы, и недостаточная поперечная устойчивость.

Предлагаемая конструкция имеет задачу увеличения поперечной жесткости упругого элемента, тем самым повышения горизонтальной устойчивости подвески. Поставленная задача решается применением в качестве упругого элемента подвески транспортного средства известной пневматической стойки шпренгельного моста, обеспечивающей предварительное напряжение (выгиб) его пролетного строения [3].

Предлагаемая конструкция упругого элемента подвески поясняется чертежами, где на:

— фиг.1 представлен вид конструкции сбоку;

— фиг.2 — вид сверху.

Упругий элемент подвески транспортного средства (фиг.1, 2) представляет собой конструкцию из уложенных соосно друг на друга герметических мягких торообразных оболочек 1, заполняемых газом под давлением. Жесткость и устойчивость оболочек 1 обеспечивается системой вант 2, выполненных из эластичного упругого материала. При помощи замков 3 (например, карабинов) ванты 2 прикрепляются с одной стороны к гибким кольцам 4, надетым на каждую из торообразных оболочек 1, равномерно размещенных по окружности тороида, с другой — к кольцу 5, выполненному из жесткого конструкционного материала. Длина вантов 2 каждой из мягких оболочек 1 имеет фиксированную величину и определяется исходя из требуемых геометрических габаритов упругого элемента и соблюдения условия положительных растягивающих усилий при любой деформации оболочек 1.

Оболочки 1, прикрепляемые друг к другу по линиям средних диаметров тороидов (предпочтительно прошивкой и склеиванием), соединяются рядом отверстий 6, образуя единый объем. Заполнение упругого элемента газом под давлением производится через впускной клапан 7, вмонтированный в одну из оболочек 1, в результате чего упругий элемент приобретает заданную форму и жесткость. Гибкие ванты 2, получая растягивающие усилия в пределах, заданных давлением газа в оболочках 1, образуют пространственную раскосную решетку, обладающую горизонтальной жесткостью, что придает конструкции поперечную устойчивость.

Работа пневматической стойки моста в качестве упругого элемента транспортного средства осуществляется следующим образом.

При наезде колеса транспортного средства на препятствие в подвеске происходит ход сжатия, подрессоренная и неподрессоренная массы автомобиля сближаются, деформируя упругий элемент в вертикальной плоскости. Объем внутренней полости оболочек 1 уменьшается, а давление газа в них и эффективная площадь мягких тороидов увеличивается. Величина растягивающих усилий в вантах 2 и материале оболочек 1 изменяется, не достигая нулевых значений, что обеспечивает заданная длиной вантов 2 жесткость пространственной решетки.

При ходе отбоя, например при отрыве колеса от поверхности дороги, осевая нагрузка на упругий элемент уменьшается, и он под действием внутреннего давления газа в оболочках 1 и упругих сил в вантах 2 принимает первоначальную форму. При дальнейшем ходе отбоя высота устройства увеличивается, а давление газа в оболочках уменьшается. Усилия в дальних от геометрического центра упругого элемента вантах 2 увеличивается, а в ближних оно может (в зависимости от величины хода) незначительно уменьшаться. При этом горизонтальная жесткость элемента, несмотря на перераспределение усилий в вантах, остается в диапазоне заданных системе гибких вант первоначальных растягивающих усилий. Кроме того, система вант гасит возникающие колебания подрессоренной массы транспортного средства, работая как демпфирующее устройство.

Таким образом, предлагаемая конструкция упругого элемента подвески, обладающая поперечной устойчивостью, позволяет снизить материалоемкость направляющего устройства и демпфирующего устройства (до полного исключения их из конструкции подвески), поскольку гашение вертикальных и горизонтальных колебаний будет осуществляться не только материалом мягких оболочек упругого элемента, но и пространственной гибкой решеткой, образованной вантами.

Использованные источники

1. Афанасьев Б.А. Проектирование полноприводных колесных машин: Учеб. для вузов / Б.А.Афанасьев, Б.Н.Белоусов, Л.Ф.Жеглов и др. // Под общ. ред. А.А.Полунгяна. — Т.2. — М.: Изд-во МГТУ им.Н.Э.Баумана, 2000. — 640 с.

2. Пат.№23440468 РФ. Пневматическая подвеска / В.В.Новиков, Б.И.Фитилев, А.С.Дьяков. Опубл. 10.12.2008 00.00.00, бюл. №34.

3. Авт.св. №281267 СССР, МКИ E01D 9/08. Устройство распознавания сейсмических сигналов / Е.Е.Шарамонов, И.В.Соколов, В.С.Матвеев, С.В.Лисицын. — №3165285; заяв. 18.03.1987; опубл. 01.09.1988; приоритет 18.03.1987.

Упругий элемент подвески транспортного средства, включающий уложенные соосно друг на друга герметичные мягкие торообразные оболочки, соединяемые вантами из эластичного упругого материала и заполняемые через впускной клапан газом под давлением, отличающийся тем, что тороиды прикрепляются друг к другу по линиям средних диаметров (предпочтительно прошивкой или склеиванием), а каждый из вантов имеет фиксированную длину и крепится одним концом к равномерно размещенным по окружности каждой из торообразных оболочек гибким кольцам, а другим концом — к располагаемому внутри тороидов центральному кольцу, выполненному из жесткого конструкционного материала таким образом, что под давлением газа в торообразных оболочках ванты, в пределах полученных растягивающих усилий, образуют пространственную раскосную решетку, придающую устройству горизонтальную устойчивость.

Распространенные конструкции передней подвески

Обратим внимание на виды подвесок, из которых состоит основная часть автомобиля. Основное устройство – это многорычажная подвеска. Она позволяет легко управлять авто даже на самой трудной трассе. Например, это такая схема, как Мак-Ферсон.

В этом случае нужно обратить внимание на такую часть, как подрамник передней подвески. Он отлично работает, когда автомобилю нужно придать устойчивости, чего не скажешь, когда рама передней подвески не имеет подрамника.

Подвески рассматриваемого типа позволяют использовать многорычажный тип, где есть жесткая пружина, также обязательно присутствует вертикальная стойка. Получается, что стабилизатор принимает на себя все колебания, помогая водителю легче управлять авто.

Также стабилизатор выполняет функцию устойчивости. Благодаря ему возможно контролировать траекторию движения колес, что очень удобно, так как рама передней подвески находится выше, чем нижний рычаг. К тому же стабилизатор способствует более ровному движению авто. Также не забудем упомянуть о многорычажном узле, который помогает избегать колебаний при движении автомобиля.

Самый надежный тип для России и СНГ

Каждый автолюбитель в России жалуется на плохое состояние дорог. Существует мнение, что все типы подвесок быстро вырабатывают ресурс при езде по российским дорогам.

Но во многом это зависит от стиля вождения автолюбителя. Чтобы продлить срок службы всего автомобиля, не забывайте притормаживать перед кочками и ямами или объезжать их.

Водители спорят на форумах, какой вид лучше. Но все зависит от личных предпочтений – кому-то нравится жесткая подвеска, а кому-то мягкая. Если говорить о надежности, то долговечными считаются пружинный и торсионный виды. Производители прислушиваются к мнениям автовладельцев и выпускают комбинированные виды, например, торсионно-пружинные.

Рекомендуем: Основные характеристики масел для дизельных двигателей

Преимущества и недостатки Мак-Ферсона

Обратим внимание на плюсы данного типа:

  • простая многорычажная конструкция автомобиля, основа – это стабилизатор,
  • может быть увеличен моторный отсек в авто,
  • легко обслуживать, особенно стабилизатор и многорычажную конструкцию.

Передняя подвеска усиленная

Теперь обратим внимание на минусы:

  • угол развала, когда в дело включается рычаг, у многорычажного узла не самый лучший,
  • если перегрузить машину, то стабилизатор страдает, так как многорычажное устройство не срабатывает,
  • также понижается линия капота, когда стабилизатор достигает максимальной точки в многорычажном устройстве.

Подвеска с двойным поперечным рычагом

Обратим внимание на подвеску, которая выполняется на поперечном рычаге, расположенном по два с каждой стороны.

Это менее распространенная форма, которая имеет преимущество в том, что много у нее возможностей в компоновке, также возможно получить оптимальный развал колес при движении, к тому же низко опускается капот. Что же касается недостатков, то это более сложный ремонт, а также большая масса устройства.

Выделим основных три группы. Во-первых, наличие рычагов, во-вторых, наличие пружин и стабилизаторов, а также, в-третьих, амортизаторов. Последние две составляющие – это краегульный камень качественной машины. Именно они способствуют отличному передвижению легковушки, определяют плавный ход, легкость в управлении.

Передняя подвеска Макферсон

Подведем итоги

Как мы увидели, подвеска – это довольно капризное устройство в машине. Есть много разных типов этого компонента, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки. Мы рассмотрели два основных типа. Это узел Мак-Ферсон и двойная рычажная форма. Помимо передней подвески существует и задняя, которую мы в этой статье не рассматривали. Сравнивая Мак-Ферсон и двойное рычажное устройство, можно сделать вывод, что по деньгам лучше иметь первый тип, что же касается качества, то подойдет второй.

Рейтинг
( 2 оценки, среднее 4.5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: