Двухрычажная подвеска устройство: Двухрычажная подвеска — Автомастер

Устройство и принцип работы двухрычажной подвескиПодвеска автомобиля

Главная » Статьи » Устройство и принцип работы двухрычажной подвески

0

2 апреля, 2017 Статьи Автослесарь

Понятие подвески вошло в обиход еще на заре автомобилестроения. Но собственных разработок в то время еще не было и автомобили получили этот узел по наследству от гужевых повозок. Такие моменты, как мягкость, комфорт, управляемость даже не упоминались.

При максимальной скорости первых автомобилей в 6 км/ч эти вопросы были совсем не актуальны. Но со временем подвески на продольных эллиптических рессорах стали непригодными для эксплуатации.

На больших скоростях требования к шасси изменились, поэтому в довоенные годы была изобретена двухрычажная конструкция, которая успешно применяется до настоящего времени.

Устройство двухрычажной подвески

Двухрычажную подвеску можно назвать прототипом других конструкций, так как ее видоизменение привело к ряду новых решений. Разделение верхнего рычага на два отдельных вывело в свет подвеску на двойных поперечных рычагах. А замена верхнего рычага телескопической стойкой лежит в основе идеи МакФерсона.

Двухрычажная подвеска, как видно из названия, состоит из двух поперечных рычагов, верхнего и нижнего, которые установлены один под другим.

Нижний рычаг крепится подвижно к кузову. Следует подробно описать способ крепления. Дело в том, что несущей частью такой подвески является балка или подрамник. Такое решение спровоцировано огромными нагрузками на кузов, которые приводили к его разрушению. Подвижность рычага обеспечивают сайлентблоки.

Верхний рычаг может крепиться к кузову или к балке. Это не так принципиально, потому что вся нагрузка уходит на пружину, а верхний рычаг играет роль опоры для ступицы. С противоположных сторон на рычагах конструируются шаровые опоры для крепления поворотного кулака и обеспечения его вращения относительно вертикальной оси.

Основным упругим элементом, принимающим на себя все удары при проезде неровностей, является пружина. Она выполняется с разным шагом витков, чтобы избежать резонанса.

Еще один элемент, гасящий колебания — амортизатор. Амортизатор вместе с пружиной упираются в нижний рычаг и закреплены на кузове. В некоторых вариантах исполнения подвески они ориентированы соосно. Но по причине экономии места в ряде случаев амортизатор выносят за пределы пружины.

Принцип работы

Все устройство подвески предназначено для выполнения ею своих прямых задач: обеспечения связи колес и кузова, снижения доли колебаний, передающихся на кузов, и обеспечения постоянного сцепления колес с дорожным покрытием.

Первая задача выполняется посредством шаровых опор. Это шарнирные соединения, на которых цапфа выполняет вращение при повороте рулевого колеса. Не стоит забывать и про несущую функцию опор, поэтому их состояние должно периодически диагностироваться.

Подвижность рычагов относительно кузова позволяет им участвовать в колебательных движениях. А пружина уменьшает амплитуду колебаний и гасит их за счет сил упругости. В результате работы подвески, усилие передается от колеса, попавшего на неровность, к рычагу, далее — к пружине. Амортизатор тоже принимает участие в гашении колебаний.

Третья задача двухрычажной подвеской выполняется настолько эффективно, что ее до сих пор применяют на скоростных машинах. Рычаги имеют A или U-образную форму. Расширение у основания позволяет закрепить рычаг к кузову в двух точках. Две точки опоры защищают всю подвеску от продольных смещений во время разгона или торможения.

Верхний рычаг имеет меньшие габариты, по сравнению с нижним. При движении колеса вверх изменяется угол его развала. Таким образом, даже во время кренов на повороте, плоскость колеса остается перпендикулярной дороге. В связи с этим достигается отличная управляемость автомобиля.

Преимущества подвески

• Конструкция, собранная на балке, представляет подвеску, как единый узел. Имеется возможность ее полного демонтажа с автомобиля, что очень удобно при проведении ремонтных работ. Подрамник или балка защищают кузов, принимая основные сильные удары на себя.
• Управляемость автомобиля обусловлена не только изменением угла развала при качании рычагов, но и вообще возможностью регулировки углов установки колес, которую дает такой тип подвески.
• Возможность установки на спортивные автомобили расширяет границы применимости двухрычажной подвески. Некоторые разработчики устанавливают ее даже на заднюю ось.
• Надежность. Основными расходными материалами при ремонте подвески служат амортизатор, сайлентблоки и шаровые опоры. Остальные элементы имеют практически неисчерпаемый ресурс.
• Ремонтопригодность. Малое количество деталей делает ремонт и диагностические работы доступными для самостоятельного выполнения.

Основные недостатки

• Большие габариты. Конструкция и способ установки верхнего рычага отбирает полезное место багажника или подкапотного пространства. В связи с этим, разработчики редко используют такой тип подвески в качестве задней и в качестве передней для переднеприводных автомобилей, где предусмотрено поперечное расположение силового агрегата.
• Стоимость ремонта. Современные автомобили имеют подвески с алюминиевыми рычагами для уменьшения веса конструкции. Но такие рычаги не подразумевают замену сайлентблоков или шаровой опоры. Весь узел поставляется в сборе. В итоге, замена шаровой сведется к замене всего рычага, что существенно ударит по бюджету автовладельца.
• Применение балки не только увеличивает габариты, но и массу подвески, что повлечет за собой лишние затраты на топливо.

О том, насколько удачна та или иная конструкция, судить можно только по опыту в эксплуатации. Двухрычажная подвеска в этом отношении прошла испытания временем. Несмотря на многочисленные дополнения и усовершенствования, ее в изначальном виде применяют лидеры автомобилестроения. Российскому же пользователю такой тип подвески знаком по классическим моделям ВАЗа.

tweet

назад Все что нужно знать о подвеске на двойных поперечных рычагах

Вперед Следующая запись

Adblock
detector

Двухрычажная подвеска

Двухрычажная подвеска — распространенный тип независимой подвески. Конструкция двухрычажной подвески основана на применении двух рычагов, верхнего и нижнего, прикрепленных одним концом к кузову, а другим — к ступице колеса.

На заре автомобильной эпохи, машины отличались от конных экипажей лишь наличием двигателя. Соответственно и подвеска в виде балки на эллиптических рессорах перекочевала на них практически без изменений.  Однако ее несовершенство по мере увеличения скорости автомобилей все больше давало о себе знать, и в результате усилий инженеров и изобретателей ей на смену пришла независимая, двухрычажная.

Автомобили начала ХХ века, столь непохожие на современные, были далеки от понятий «комфорт» и «управляемость». А именно этого и не хватало покупателям отнюдь не дешевых автомобилей.

Добиться приемлемых ходовых качеств удалось с началом применения независимых подвесок. Они, как и большинство автомобильных разработок, перекочевали на гражданские автомобили из автоспорта. Высокие скорости и зависимые подвески, оказались вещами несовместимыми. Управляемость на виражах оставалась на уровне тех же конных экипажей. Кроме того, кузов автомобиля находился над балками мостов, поэтому центр тяжести был высоким. И если при езде по прямой никаких проблем не возникало, то быстрые повороты приходилось преодолевать едва ли не со скоростью пешеходов.

Несмотря на то, что двухрычажная подвеска появилась на автомобилях еще до Второй мировой войны, она до сих пор считается самой сбалансированной и оптимальной для легкового автомобиля. Кроме того, на болидах самой известной гоночной серии «Формула-1», используется «двухрычажка». Российские автолюбители не понаслышке знакомы с такой конструкцией — на «Жигулях» классического семейства, от «Копейки» до «Семерки» передняя подвеска была независимой, двухрычажной.

Конструкция двухрычажной подвски

Также, как и почти сто лет назад, она представляет собой два рычага, расположенных поперечно, один над другим. Нижний, через сайлентблоки, опирается на балку или подрамник, а верхний – на кузов. Другие концы рычагов, через шаровые опоры, соединены со ступицей колеса.

Для экономии пространства и достижения оптимальной кинематики работы подвески применяются рычаги разной длины. Верхний, короткий, выполнен в виде буквы «А», а нижний, в виде буквы «L».

В качестве упругого элемента в двухрычажной подвеске может быть использована пружина, торсион, пневмобаллон или полуэллиптическая рессора. Правда, последняя на легковых автомобилях практически не встречается и используется лишь на легких грузовичках.

Вместе с амортизатором упругий элемент одним концом крепится к нижнему рычагу, а другим к кузову автомобиля.

Плюсы и минусы двухрычажной подвески

Как уже упоминалось выше, независимая двухрычажная подвеска наделяет автомобиль хорошей управляемость. Но это не единственное ее достоинство. При проезде неровностей толчки при работе подвески гасятся более эффективно, что в лучшую сторону сказывается на уровне комфорта при езде. И самое главное, этот тип независимой подвески на сегодняшний день является самым надежным.

Если она настолько хороша, то почему она не ставится на все автомобили? Проблема в  том, что у двухрычажной подвески есть существенный недостаток. Дело в том, что верхний рычаг довольно ощутимо «съедает» подкапотное пространство. А если учесть, что подавляющее большинство современных автомобилей переднеприводные, с поперечным расположением двигателя, то «двухрычажке» просто не находится места в кузове. По этому практически все автомобили А-, B- и С-класса довольствуются компактной и более дешевой в производстве подвеской типа McPherson. По той же причине двухрычажная подвеска практически не используется на задней оси автомобилей, потому как уменьшает полезный объем багажника.

Рано или поздно изнашивается любая, даже самая надежная подвеска. Тут всплывает еще один минус «двухрычажки». Дело в том, что сейчас рычаги делаются неразборными. То есть и шаровая опора и сайлентблоки выполнены одной деталью. А сами рычаги, для снижения неподрессоренных масс в основном изготавливаются из алюминия. Поэтому при износе, скажем, «копеечных» сайлентблоков или шаровой опоры, приходится покупать недешевый рычаг целиком.

Состояние элементов подвески можно продиагностировать самостоятельно. Для этого достаточно поддомкратить нужное колесо, а затем при помощи монтажки проверить состояние шаровых опор и сайлентблоков. Последние чаще всего рассчитываются на весь срок службы автомобиля и не требуют к себе внимания. А вот самыми уязвимыми местами в двухрычажной подвеске являются шаровая опора и амортизатор. Несмотря на простоту конструкции, ремонт лучше доверить профессиональным автослесарям, но, при соответствующих навыках, приспособлениях и желании, можно сделть и самостоятельно.

Почему двухрычажная подвеска лучше?

В автомобильном мире существует множество общепринятых истин. Во-первых, что касается производительности, подвеска на двойных поперечных рычагах превосходит ее. В большинстве гоночных автомобилей используются двойные поперечные рычаги, как и во многих лучших дорожных автомобилях. Тем не менее, если бы вы составили список автомобилей с лучшей управляемостью всех времен, вы бы обнаружили, что многие из них используют стойки MacPherson. Все 911, кроме новейших GT3 и GT3 RS; каждый Boxster и Cayman; все БМВ М3; новый Honda Civic Type R; братья и сестры Cadillac Blackwing; Toyota GR86/Subaru BRZ; список можно продолжить.

Это наш недавний сравнительный тест между Mazda Miata и новой GR86 заставил меня задуматься об этом. Хотя автомобиль — это гораздо больше, чем его технические характеристики, мне нравится внимательно изучать механический состав автомобиля, чтобы попытаться объяснить, почему он ощущается именно так. На мой взгляд, двойные поперечные рычаги в передней части Miata делают его более «чистым» спортивным автомобилем, чем GR86 с его передней стойкой MacPherson (следствие его далеких корней массового рынка). Тем не менее, GR86 имеет отличную управляемость и оказался очень достойным противником Miata. Требовалось немного покопаться.

Чтобы понять, почему двухрычажная подвеска считается своего рода платоническим идеалом, давайте начнем с основ независимой подвески. Терри Сэтчел, бывший инженер Penske Racing и GM, дает хорошее определение этому в Race Car Vehicle Dynamics , одной из лучших книг на эту тему. «Для независимой подвески, будь то передняя или задняя, ​​сборка рычагов управления предназначена для управления движением колеса относительно кузова автомобиля по единой заданной траектории», — написал он. Работа независимой подвески заключается в контроле — или, как выразился Сэтчелл, «жестком» ограничении — пяти направлений движения шин: толчок/отскок, отскок/провал, поперечное, продольное и развал. Чтобы управлять каждым из них, вам нужна какая-то связь, а поперечный рычаг подвески — это, по сути, всего два соединенных звена. Два поперечных рычага плюс рулевая тяга — это пять звеньев.

Архив R&T

На заре независимой подвески автоинженеры использовали поперечные рычаги одинаковой длины, но вскоре обнаружили, что это приводило к чрезмерному царапанью шинами дорожного покрытия, поскольку ширина колеи изменяется по мере того, как кузов автомобиля катится по неровностям. поворот. Кроме того, в поворотах внешняя шина получает развал, а внутренняя шина теряет развал… что является полной противоположностью тому, что вы хотите. Все это приводит к меньшему сцеплению, а использование более длинного предплечья и более короткого плеча решает обе эти проблемы. С этой так называемой подвеской с короткими длинными рычагами и подвеской (SLA) ширина колеи остается стабильной при прохождении поворотов, в то время как внешняя шина получает отрицательный развал, а внутренняя шина либо остается нейтральной (протектор параллельен поверхности дороги), либо получает положительный развал.

. Вот почему вы часто видите гоночные автомобили с большим отрицательным развалом. Когда автомобиль катится на внешнее колесо, пятно контакта становится более широким, что приводит к лучшему сцеплению с дорогой.

Alpine

Alpine

Проблема с двухрычажной компоновкой заключается в том, что это мечта для водителя, но кошмар для крупной автомобильной компании. Деталей для изготовления очень много, и они занимают много места. Их трудно упаковать в любой автомобиль, который уделяет первостепенное внимание пространству в салоне, удвоить жесткость на компактном автомобиле, утроить жесткость на компактном автомобиле с передним приводом. Двойной поперечный рычаг может быть идеальным, но он имеет свою цену.

Если я чему-то и научился за почти 10 лет написания статей об автомобилях, так это тому, что делать автомобили дорого. Автопроизводители всегда стремятся сэкономить немного денег, где это возможно, и поэтому простое и дешевое решение почти всегда предпочтительнее. Простая и дешевая подвеска Эрла С. Макферсона со стойками, в которой для определения положения передних колес использовался пружинно-демпферный узел, что избавляло от необходимости в верхнем рычаге, оказалась революционной. Работая в GM в 40-х годах, он разработал версию стойки МакФерсона для Chevrolet Cadet, небольшого автомобиля, производство которого было прекращено после того, как послевоенный спад, которого опасались, так и не материализовался. Макферсон передал свои таланты Ford в пятидесятые годы, и вскоре автопроизводитель начал использовать стойки Макферсона на многих своих европейских моделях. Избавление от верхних рычагов помогает автопроизводителям сократить расходы и дает преимущества в упаковке. Использование стойки делает пакет подвески выше, чем установка с двойным поперечным рычагом, но намного уже над нижним рычагом.

К шестидесятым годам многие европейские автомобили приняли переднюю подвеску со стойками Макферсон, а американские автомобили последовали за ней в последующие десятилетия. (Стойки MacPherson на самом деле не подходят для автомобилей с кузовом на раме, поэтому только в семидесятых годах, когда газовый кризис вынудил американских автопроизводителей строить автомобили меньшего размера с цельным кузовом, они начали отказываться от подвески на двойных поперечных рычагах.) Для многих автопроизводителей выбор в пользу стоек MacPherson вместо двойных поперечных рычагов был очевиден. Он выполняет ту же основную работу за меньшие деньги. Кроме того, в переднеприводных автомобилях пространство над нижним рычагом также значительно упрощает упаковку приводных валов.

Крупная автомобильная компания, такая как Toyota, стремящаяся вывести на рынок нишевый спортивный автомобиль с минимальными затратами, будет искать любой способ сэкономить деньги на его конструкции. Зачем платить за разработку экзотической установки с двойными поперечными рычагами, когда подойдут обычные стойки? Для GR86, с его широким плоским двигателем, выдвигающим лонжероны рамы к краям моторного отсека, плотная упаковка стойки, безусловно, не может повредить его корпусу. Однако, если говорить простым языком о максимальном сцеплении шин, стойка МакФерсон по своей сути скомпрометирована.

«Что делать со стойкой? Это не связь. Как ее расширить, чтобы построить мгновенный центр и центр вращения?» — говорит Дуг Милликен, который вместе со своим покойным отцом Уильямом написал книгу

«Динамика гоночных автомобилей », в интервью журналу Road & Track . «Ну, что вы делаете, так это перпендикулярно оси распорки, вы создаете звено, которое должно быть бесконечно длинным, и это эквивалентное звено для распорки. Это дает вам очень длинное верхнее звено, которое не способ вообще сделать компенсацию развала».

В поворотах вы просто не получите такого хорошего поведения развала, как у двухрычажной подвески. Милликен добавляет, что подвески со стойками также имеют большое трение внутри системы, что является еще одним следствием отсутствия верхних тяг. «Если вы не сделаете стойку с линейными шарикоподшипниками вместо обычных втулок, у вас всегда будет некоторое трение при любом движении», — говорит он. «Мало того, что у вас есть шаровая опора внизу для нижней тяги, у вас также есть этот ползунок, который не нагружен все время вдоль своей оси. Это может быть при определенных обстоятельствах, но обычно у него нагрузка на него, особенно в поворотах». Это приводит к большему изменению нагрузки на шину, и шины работают лучше всего, когда они удерживаются при (или, что более вероятно, почти) постоянных нагрузках.

Тем не менее, мы говорим здесь об экстремальных обстоятельствах. В обычном повседневном вождении подобные вещи не имеют такого большого значения, как когда вы мчитесь по своей любимой проселочной дороге или мчитесь по любимой трассе. Эти вещи также имеют значение в автоспорте, поэтому единственные гоночные автомобили, которые вы увидите со стойками, основаны на уличных автомобилях, и даже тогда 911 со стойками MacPherson долгое время использовал двойные поперечные рычаги в гоночных вариантах.

Несмотря на присущие стойкам MacPherson ограничения, хорошая конструкция означает, что они не являются проклятием для хорошей управляемости. «В Toyota [инженеры], вероятно, играли с различными углами и геометрией стоек, пытаясь получить наилучшее среднее значение, чтобы получить максимально возможную осевую нагрузку», — подозревает Милликен в отношении GR86. «Ось стойки, например, часто не является осью рулевого управления — она слегка наклонена. Тогда пружина может быть наклонена относительно стойки, чтобы принять на себя часть нагрузки пружины и направить ее вниз на пятно контакта, а не указывать на него. вдоль оси стойки, что вызывает изгиб стойки назад от сил шин.

«Все эти мелкие детали имеют значение, и именно их сумма говорит вам, насколько хорошо все будет в целом. Я уверен, например, что кто-то или группа — это почти наверняка группа людей, которые действительно работают над автомобилем со стойками, вероятно, получат лучшую производительность от этой стойки, чем от объединенного SLA. Я думаю, что здесь есть место для дублирования ».

Д. У. Бернетт

Д. У. Бернетт

Мои знания — это веселое размышление о Miata и GR86. Miata великолепна отчасти потому, что Mazda приложила немало усилий, чтобы сделать для автомобиля изготовленную на заказ переднюю подвеску с двойными поперечными рычагами; GR86 великолепен, потому что Toyota (и Subaru) очень усердно работали над тем, чтобы сделать что-то потрясающее из своей подвески со стойками. Да, с точки зрения получения максимального сцепления от шины с наименьшими компромиссами, двойные поперечные рычаги являются главными, но целью дорожного автомобиля с высокими характеристиками не является постоянное максимальное сцепление. Особенно в чем-то вроде GR86, который гордится тем, что имеет доступные пределы, которые позволяют большему количеству водителей играть прямо в этой веселой зоне между сцеплением и проскальзыванием.

Несмотря на то, что мы имеем дело с физикой автомобильного мира, вещи никогда не бывают черно-белыми, никогда не бывают бинарными. Высказывание «двойные поперечные рычаги лучше» не является неправильным, но это сильное упрощение.

Крис Перкинс Главный редактор Крис Перкинс — веб-редактор журнала Road & Track.

Что такое подвеска на поперечных рычагах и как она работает?

Когда кто-то говорит вам, что его автомобиль или грузовик имеет «подвеску на поперечных рычагах», это не болтовня. Они имеют в виду особый тип конструкции подвески, которая позволяет колесам автомобиля двигаться, регулироваться и адаптироваться к быстро меняющимся дорогам и условиям вождения.

Хотя существует несколько других типов подвески, подвеска на поперечных рычагах (или, если быть точным, на двойных поперечных рычагах) довольно популярна и существует уже почти столетие.

Что такое подвеска на поперечных рычагах?

Двойной поперечный рычаг — это независимая конструкция подвески, которую можно найти на переднем, заднем или всех четырех колесах. В этом контексте «независимый» означает, что движение одного колеса не зависит от трех других колес. Другими словами, он может двигаться (в некоторой степени) независимо от шасси.

Эта конструкция имеет ряд преимуществ, особенно в условиях высокой производительности на дорогах и бездорожье. Ключевым преимуществом является то, что, в отличие от аналогичной конструкции со стойками MacPherson, конструкция с двойным поперечным рычагом не оказывает существенного влияния на развал колес и ход подвески.

Это означает постоянное пятно контакта шины с дорогой, независимо от крена кузова или дорожных неровностей.

Вот комплект левых и правых верхних рычагов для автомобиля Chevy Chevelle 1966 года выпуска, который на заводе имел двухрычажную подвеску. В конструкции GM амортизатор и винтовая пружина зажаты между верхним и нижним рычагами. (Изображение/Гонки на высшем уровне)

Как работает подвеска на поперечных рычагах?

Установка получила свое прозвище «треугольный рычаг» благодаря двум рычагам управления (также известным как поперечные рычаги или А-образные рычаги), которые удерживают поворотный кулак и шпиндель.

Хотя индивидуальные настройки могут различаться, существует базовый рецепт подвески на поперечных рычагах.

В современных системах верхние и нижние рычаги обычно используют шаровые шарниры для крепления шпинделя/ступицы в сборе. Затем рычаги соединяются с шасси или кузовом автомобиля, где им разрешено поворачиваться.

На ведущих колесах полуоси соединены с фланцами дифференциала и ступицы через ШРУС или U-образные шарниры, что позволяет каждому колесу двигаться вверх и вниз. Он также позволяет поворачивать рулевое колесо из стороны в сторону в автомобилях с передним приводом.

Амортизатор (демпфер) обычно располагается между верхним и нижним рычагами подвески для подавления раскачивания подвески.

Это независимая передняя подвеска вторичного рынка. Обратите внимание на А-образные рычаги (поперечные рычаги), соединяющиеся с верхней и нижней частью каждого амортизатора. Эта конкретная установка представляет собой версию оригинальной передней подвески Mustang II от Heidt. (Изображение/Гонки на высшем уровне)

Знакомство с Mustang II

Обсуждение подвески на двойных поперечных рычагах было бы неполным без упоминания Ford Mustang II 1974-78 годов.

Ага, , что Mustang II — экономичный компактный автомобиль, над которым любят посмеиваться любители пони-каров.

Недостаток стиля и мощности Mustang II компенсировал практичностью. Он отличался компактной, практически автономной независимой передней подвеской, которая включала дисковые тормоза, поперечину, рулевую рейку и крайне важную конструкцию с двумя поперечными рычагами.

Редукторам не потребовалось много времени, чтобы начать пересаживать передние подрамники Mustang II на свои старые хот-роды с балочной осью.

Замена была простой модернизацией, обеспечивающей более плавную езду, более легкое рулевое управление, большую мощность торможения и уверенное прохождение поворотов. Вскоре хотроддеры рыскали по свалкам в поисках списанных Mustang II.

На самом деле, несмотря на то, что оригинальные автомобили-доноры Mustang II к настоящему времени в основном проржавели, компании вторичного рынка все еще производят установки на базе Mustang II , часто со значительными улучшениями конструкции.

Послепродажные комплекты также обычно называются «Мустанг II».