Как сделать независимую подвеску на модельке

Обновлено: 08.07.2024

Какую подвеску предпочесть, мягкую или жесткую, зависимую или независимую? Ответ простой — ту, которая нравится вам, но при этом ту, которой оснастили данную модель автомобиля разработчики.

Напомним: подвеской автомобиля называется вся совокупность деталей и узлов, соединяющих кузов или раму автомобиля с колесами.

Перечислим основные элементы подвески:

Элементы, обеспечивающие упругость подвески. Они воспринимают и передают вертикальные силы, которые возникают при проезде неровностей дороги.
Направляющие элементы — они определяют характер перемещения колес. Также направляющие элементы передают продольные и боковые силы, и возникающие от этих сил моменты.
Амортизирующие элементы. Предназначены для гашения колебаний, возникающих при воздействии внешних и внутренних сил

Вначале была рессора

У первых колесных не было никаких подвесок — упругие элементы попросту отсутствовали. А затем наши предки, вероятно, вдохновившись конструкцией стрелкового лука, стали применять рессоры. С развитием металлургии стальным полосам научились придавать упругость. Такие полосы, собранные в пакет, и образовали первую рессорную подвеску. Тогда чаще всего использовалась так называемая эллиптическая подвеска, когда концы двух рессор были соединены, а их середины крепились к кузову с одной стороны и к оси колес с другой.

Затем рессоры стали применять на автомобилях, причем как в виде полуэллиптической конструкции для зависимых подвесок, так и установив одну, а то и две рессоры поперек. При этом получали независимую подвеску. Отечественный автопром долго использовал рессоры — на Москвичах до появления переднеприводных моделей, на Волгах (за исключением Волги Сайбер), а на УАЗах рессоры применяются до сих пор.

Все, кто хоть раз пользовался услугами маршрутного такси на базе ГАЗели, ездили на машине с полностью рессорной подвеской. Листов в рессорах немного — два на передней оси и три на задней.

Рессоры эволюционировали вместе с автомобилем: листов в рессоре становилось меньше, вплоть до применения однолистовой рессоры на современных малых развозных фургонах.

Плюсы рессорной подвески

Минусы рессорной подвески

Простота конструкции — при зависимой подвеске достаточно двух рессор и двух амортизаторов. Все силы и моменты от колес рессора передает на кузов или раму, не нуждаясь в дополнительных элементах
Компактность конструкции
Внутреннее трение в рессоре с несколькими листами гасит колебания подвески, что снижает требования к амортизаторам
Простота изготовления, дешевизна, ремонтопригодность

Обычно используется в зависимой подвеске, а она сейчас встречается все реже
Достаточно высокая масса
Не очень высокая долговечность
Сухое трение между листами требует или применения специальных прокладок или периодической смазки
Жесткая конструкция с рессорами не способствует комфорту при малой нагрузке. Поэтому чаще применяется на коммерческих транспортных средствах.
Регулировка характеристик в эксплуатации не предусмотрена

Пружинная подвеска

Пружины начали устанавливать еще на заре автомобилестроения и с успехом применяют до сих пор. Пружины могут работать в зависимых и независимых подвесках. Их применяют на легковых автомобилях всех классов. Пружина, поначалу только цилиндрическая, с постоянным шагом навивки по мере совершенствования конструкции подвески приобрела новые свойства. Сейчас применяют конические или бочкообразные пружины, навитые из прутка переменного сечения. Все для того, чтобы усилие росло не прямо пропорционально деформации, а более интенсивно. Сначала работают участки большего диаметра, а затем включаются те, что поменьше. Так же и более тонкий пруток включается в работу раньше, чем более толстый.

В задней полузависимой подвеске недорогих легковых автомобилей почти безальтернативно применяется пружина.

Плюсы пружинной подвески

Минусы пружинной подвески

Отработанная и недорогая конструкция
Сравнительно высокая долговечность
Возможность обеспечения прогрессивной характеристики
Не нуждается в обслуживании и смазке

Подвеска получается не очень компактной, т.к. пружина не может передавать никаких усилий, кроме осевых, а потому требует направляющих элементов в виде рычагов.
Пружинная подвеска не обладает свойством гашения колебаний, а потому требует мощных амортизаторов
Нет возможности изменять характеристики подвески

Торсионы

А вы знаете, что почти в любом автомобиле с пружинной подвеской все равно есть торсионы? Ведь стабилизатор поперечной устойчивости, который сейчас ставят почти повсеместно, это и есть торсион. Вообще любой относительно прямой и длинный рычаг, работающий на кручение, представляет собой торсион. Как основные упругие элементы подвески торсионы стали применятся наряду с пружинами в самом начале автомобильной эры. Торсионы ставили вдоль и поперек автомобиля, использовали в самых разных типах подвесок. На отечественных автомобилях торсион использовался в передней подвеске Запорожцев нескольких поколений. Тогда торсионная подвеска пришлась кстати вследствие своей компактности. Сейчас торсионы чаще используют в передней подвеске рамных внедорожников.

Упругим элементом подвески является торсион — стальной стержень, работающий на кручение. Один из концов торсиона закреплен на раме или несущем кузове автомобиля с возможностью регулировки углового положения. На другом конце торсиона установлен нижний рычаг передней подвески. Усилие на рычаге создает момент, закручивающий торсион. Ни продольная, ни боковая силы на торсион не действуют, он работает на чистое кручение. Подтяжкой торсионов можно регулировать высоту передней части автомобиля, но при этом полный ход подвески остается прежним, мы только меняем соотношение ходов сжатия и отбоя.

Плюсы торсионной подвески

Минусы торсионной подвески

Очень компактны и легки
Возможно регулирование преднатяга торсиона, что позволяет перенастраивать подвеску под конкретные требования
При поломке, что бывает крайне редко, легко заменить своими силами. Также упрощается ремонт передней подвески, которую всегда можно разгрузить просто ослабив торсионы.

Очень высокие требования к качеству изготовления, поскольку торсион представляет собой не просто пруток, а требует прочной заделки концов, обычно с помощью шлицевых соединений.
Относительно дороги в производстве

Амортизаторы

Пневматическая подвеска

В пневматической подвеске роль упругого элемента играет воздух, находящийся в замкнутом пространстве пневмобаллона. Иногда вместо воздуха используют азот. Пневмобаллон представляет собой герметичную емкость со стенками из синтетических волокон, завулканизированных в слой герметизирующей и защитной резины. Конструкция во многом напоминает боковину шины.

Пневмоэлементы совмещают в себе функции пружин и амортизаторов, правда только в тех случаях если это заводская конструкция. В тюнинговых конструкциях, когда пневмобаллоны просто добавляют к существующей подвеске, амортизаторы лучше оставить.

Плюсы пневматической подвески

Минусы пневматической подвески

Невысокая масса
Возможность изменения жесткости
Поддержание постоянного клиренса
Возможность изменения клиренса
Заменяет упругий и гасящий колебания элементы

Высокая сложность и цена всей системы
На легковых автомобилях и внедорожниках долговечность ниже, чем у других типов подвесок.

Установку пневмоподвесок очень любят тюнингисты всех мастей. И, как обычно, кто-то хочет пониже, кто-то повыше.

Зависимая и независимая подвеска

Независимая задняя подвеска применяется начиная от С-класса и до самых сложных и дорогих представительских автомобилей.

Независимая подвеска типа МакФерсон с L или А-образными рычагами — сегодня самый распространенный тип передней подвески в мире. Простота и дешевизна конструкции совмещаются с неплохой управляемостью.

Зависимой называется такая подвеска, когда колеса объединяет одна жесткая балка. При этом ход одного колеса, например вверх, сопровождается изменением угла наклона другого колеса относительно дороги.

Раньше такие подвески применялись весьма широко — взять хоть наши Жигули. Теперь только на серьезных внедорожниках с мощной неразрезной балкой заднего моста. Зависимая подвеска хороша только своей простотой и используется там, где по условиям прочности необходим жесткий неразрезной мост. Еще есть полузависимая подвеска. Такая используется на задней оси недорогих автомобилях. Она представляет собой упругую балку, которая связывает оси задних колес.

Задняя полузависимая подвеска благодаря простоте, дешевизне и неплохим характеристикам широко распространена.

Полузависимая подвеска обеспечивает относительно неплохие характеристики, при этом намного дешевле независимой. А вот независимая подвеска — королева подвесок — обеспечивает оптимальное сцепление каждого колеса с дорогой и наименьшую передачу толчков от неровностей на кузов автомобиля. При этом такая конструкция самая дорогая в обслуживании.

Вам помягче?

Еще один способ которым допустимо немного менять жесткость подвески автомобиля, это установка шин более высокого или более низкого профиля из диапазона допускаемых заводом изготовителем. Об этом читайте здесь.

Заключение

Прогресс постепенно стирает разницу между различными конструктивными решениями. Достаточный уровень комфорта и безопасности водителю обеспечен в любом случае. Но характер автомобилей во многом все равно зависит именно от того, как реализованы те или иные узлы. Сегодня разговор пойдет о сравнении независимой многорычажной и полузависимой подвески, так называемой подвески со скручиваемой балкой, и об области применения различных технических решений.

Подвески автомобилей бывают зависимые и независимые. Но в отношении одной из самых массовых конструкций классификация начинает сбоить. Подвеска со скручиваемой балкой в спецификациях на любой автомобиль указывается как независимая, но ее второе название — полузависимая — подсказывает: что-то тут не так. Порой встречается мнение, что это не настоящая независимая подвеска и что она априори уступает настоящим независимым по комфорту и управляемости. Попробуем разобраться, в чем дело.

К середине XX века практика автомобилестроения смогла сформулировать основные требования к эластокинематике подвесок неуправляемых колес. Во‑первых, требовалось минимальное изменение колеи при ходах сжатия и отбоя. Также при ходе подвески продольные углы установки подвески должны были оставаться неизменными или меняться по заданному конструктором правилу (обычно требовалось отрицательное схождение при любом ходе). И при ходе сжатия развал относительно уровня поверхности должен оставаться неизменным либо меняться в сторону отрицательного.

Независимые подвески обеспечивали намного лучшее использование внутреннего объема машин, но не все они выдавали оптимальное изменение геометрии подвески на ходу. Такие конструктивно простые варианты, как подвеска на продольных рычагах и подвеска с качающимся рычагом, оказались по эластокинематике даже хуже зависимой подвески. А очень распространенный в передних подвесках макферсон для задней подходит плохо.

У подвески на продольных рычагах угол развала при крене машины увеличивался, что ухудшало сцепление нагруженного колеса в повороте, а схождение оставалось практически неизменным, с минимальным положительным значением за счет податливости элементов подвески. Подвеска с качающимся поперечным рычагом, как на ЗАЗе, вообще оказалась откровенно опасной: развал не просто изменялся при ходе сжатия, он менялся в очень широких пределах в зависимости от нагрузки машины. И схождение у этого типа подвески также сильно менялось в процессе движения, причем не в оптимальную сторону.

Более конструктивно удачными оказались два варианта исполнения задней подвески. Наиболее совершенная по кинематике — подвеска на двойных поперечных рычагах. Подвеска на диагональных рычагах заметно ей уступала по характеристикам, но зато конструктивно была значительно проще и надежнее.

Подвеска с диагональным рычагом по конструкции максимально проста. Один рычаг установлен под углом 15–25 градусов к оси движения машины. За счет поворота оси рычага в двух плоскостях можно задать почти оптимальные параметры изменения геометрии подвески в небольшом диапазоне ходов сжатия. А если применять дополнительную реактивную тягу для изменения развала, то кинематика становится еще лучше. Так делали, например, на BMW 80‑х до E34 включительно. И при этом все максимально просто и технологично, всего два несущих сайлентблока, цена и объем конструкции — минимальные.

Многорычажная подвеска — результат эволюции этих двух вариантов подвесок. Классическая многорычажная подвеска — это, например, задняя подвеска Mercedes в кузове W201, которая применялась компанией на протяжении почти 20 лет. Пять рычагов подвески задают сложную траекторию движения колеса, позволяя придать заднеприводной машине оптимальную управляемость.

Четыре рычага геометрически соответствуют двум сдвоенным рычагам подвески на двойных поперечных рычагах, а еще один помогает программировать эластокинематику. Другой очень распространенный вариант многорычажной подвески эволюционно восходит к подвеске на диагональном рычаге. Тут рычагов может быть меньше — всего три. Несущий диагональный рычаг дополнен двумя или более поперечными рычагами. Эта конструкция тоже позволяет задать сложную кинематику движения колеса в любых условиях. Оба варианта подвесок обеспечивают отличные возможности по настройке управляемости для машин.

Четырехрычажная подвеска

Пятирычажные подвески применяются в основном на заднеприводных машинах, требования к подвеске у которых выше, а трехрычажные — как правило, на переднеприводных. Но исключений хватает: так, на машинах BMW часто используют варианты, основанные на диагональном несущем рычаге именно с тремя рычагами. И вряд ли кто скажет, что у BMW в кузове E46 управляемость не отличная.

Подвеска со скручиваемой балкой появилась на машинах VW Golf в далеком 1974 году как вариант самой недорогой независимой подвески. Конструктивно это почти неразрезной мост, но даже лучше, потому что это единая деталь, которая мало того что обеспечивает независимые ходы подвески, но и сама по себе является стабилизатором поперечной устойчивости и направляющей конструкцией. Практически инженерный шедевр.

Основная особенность этого типа подвески в том, что тут сама балка, которая служит и торсионом, и рычагами, в сборе имеет высокую степень податливости. Другими словами, она гибкая. И в зависимости от расположения точек крепления, поперечной скручиваемой балки, жесткости продольных рычагов и положения опор пружин и амортизаторов можно задавать эластокинематику в широких пределах.

Балочная подвеска Ford Fiesta

У многорычажных подвесок рычаги условно жесткие, эластичными являются только их сайлентблоки. И кинематика подвески зависит в основном от взаимного расположения элементов. У подвески со скручиваемой балкой конструкция гибкая, что делает возможным задавать кинематику движения колес. Такая конструкция работоспособна в сравнительно небольшом диапазоне изменения нагрузки и перегрузок.

При увеличении массы кузова автомобиля или полезной нагрузки становится все сложнее обеспечить требуемую эластокинематику балки. Дополнительный негативный фактор — еще одна особенность конструкции: поперечная часть балки является одновременно и стабилизатором поперечной устойчивости, задающей коэффициент независимости подвески, и конструктивным элементом, определяющим поперечную жесткость конструкции. Иными словами, с ростом массы сложно оптимизировать разумное соотношение между угловой жесткостью балки и податливостью рычагов в поперечном направлении. Сохранить простоту подвески в таких условиях непросто. Пока единственным недорогим способом увеличить нагрузку или улучшить комфорт остается установка механизма Уатта, частично разгружающего рычаг от поперечных сил.

Для машин до С и даже D‑класса включительно получается неплохая альтернатива многорычажной подвеске, не сильно уступающая ей по кинематике, а значит, и управляемости, зато куда более простая и дешевая. Но с ростом массы автомобиля все более серьезными становятся компромиссы между комфортом и управляемостью. На данный момент граница применяемости и обоснованной востребованности у легковушек проходит где-то на границе С‑класса.

Принято считать, что ходовая часть автомобиля отвечает только за комфорт водителя и пассажиров транспортного средства. На самом деле она связана со многими узлами машины и имеет прямое влияние на длину тормозного пути, её управляемость и динамику движения.

Если двигатель — это сердце автомобиля, то ходовая часть — это скелет и опора, от правильного функционирования которой зависит комфорт и управляемость

С завода автомобили оборудованы ходовой частью, которая полностью удовлетворяет требования водителей в обычном режиме езды. Если же двигатель подвергался модернизации или автовладелец имеет склонность к скоростным видам езды, тогда пора задуматься о тюнинге ходовой части машины, а именно о технических изменениях подвески.

Особенности тюнинга агрегатов подвески автомобиля

С завода транспортные средства идут с мягкой подвеской, что очень хорошо при размеренном движении машины. На больших скоростях машину очень тяжело удержать на дороге, ухудшается её управляемость. Доработка подвески позволит водителю автомобиля более уверенно чувствовать его на поворотах при большой скорости, снизит уровень раскачивания, а также добавит комфорта водителю и пассажирам при движении по неровным дорогам.

Важно понимать, что тюнинг ходовой транспортного средства подразумевает замену агрегатов на более дорогие запчасти. Если у вас есть финансовая возможность, тогда можно приступать к тюнингу подвески. Если денежные средства ограничены, то, возможно, достаточно будет замены дисков машины на современные и установки на неё низкопрофильной резины — это придаст эффективного внешнего вида и незначительно увеличит её устойчивость на дороге.

Если вы всё же решились на доработку подвески, важно провести комплексную замену агрегатов. Не рекомендуется специалистами по отдельности тюнинговать переднюю и заднюю подвеску.

Амортизаторы и пружины

Начинать модернизировать ходовую часть автомобиля необходимо заменой обычных амортизаторов современными изделиями. Отличным вариантом является покупка газовых амортизаторов, которые мгновенно реагируют на колебания дороги и сглаживают вибрацию машины, повышая комфорт находящихся в салоне.

Параллельно с тюнингом амортизаторов важно усовершенствовать и пружины. Для того чтобы улучшить управляемость важно приобрести жёсткие пружины, которые сделают работу амортизаторов более эффективной. Существует несколько видов пружин подвески. Это пружины повышенной жёсткости и пружины с переменным витком. Новые современные модели деталей состоят из двух секций. Верхняя их часть отличается высокой жёсткостью, нижняя — мягкая. За счёт нижней мягкой пружины увеличивается контакт колеса с дорогой, жёсткая отвечает за снижение колебания машины на неровных дорогах.

Тюнинг стабилизаторов и рычага передней подвески

Полный тюнинг подвески также требует замены стабилизаторов поперечной устойчивости. Стабилизатор способствует распределению нагрузки на амортизаторы при переезде одним из колёс ухаба или ямы. Таким образом, усиленный или сдвоенный вид стабилизатора будет сопутствовать улучшению управляемости и повышению сцепления с дорожным покрытием, а также уменьшит крен автомобиля при поворотах на больших скоростях.

Уделите особое внимание соединительным шарнирам. В обычных автомобилях они имеют резинометаллическое исполнение. В спортивных модернизированных подвесках важно использовать обновлённые сферические шарниры из металла.

А также после проведения всех вышеописанных манипуляций, необходимо заменить рычаг передней подвески на более жёсткий вариант, так как обычные изделия будут подвергаться деформации во время более агрессивной эксплуатации.

Замена колёс как результат модернизации ходовой части

Завершающим моментом усовершенствования ходовой автомобиля является замена колёс машины. Здесь придётся выбирать между его комфортом и управляемостью. Более управляемым на дороге будет транспортное средство на низкопрофильных шинах. Однако при езде по ухабам и неровной дороге значительно будет чувствоваться тряска в салоне транспортного средства. Есть вариант увеличить ширину диска, что повлияет на улучшение комфорта в салоне машины. Однако такое увеличение негативно отразится на управляемости в мокрую погоду, а также увеличение ширины будет способствовать повышению нагрузки на подшипники и ступицы.

Практические советы

Подведём итоги

Модернизация ходовой части автомобиля непростая задача как с финансовой стороны, так и с технической. Важно подобрать правильные тюнинговые детали для определённой модели машины, чтобы они отвечали вашим требованиям и стилю езды. Лучше предварительно проконсультироваться со специалистами, чтобы усовершенствованная подвеска радовала вас комфортом и управляемостью машины.

Революционная новая независимая подвеска для автомобилей.

Британская компания, возможно, создала революцию в автопромышленности, спроектировав новую независимую подвеску, состоящую из гибких поперечных рычагов. Благодаря гибкости, рычаги могут заменить обычные пружины, и даже амортизаторы.

Как сообщает разработчик, новая система подвески экономит около 40% веса автомобиля. Например, подвеска с обычными рычагами, пружинами и амортизаторами весит на 40% больше. Новая система называется "LIFT". Это аббревиатура обозначает "Легкая инновационная гибкая технология".

Проект частично поддерживается Британским правительством и частными компаниями. Технология создана в рамках развитие новых Британских технологий в области автопромышленности.

В консорциум, помимо Правительства Англии, входят такие компании, как Ariel Motor и Warwick Manufacturing Group, а также компания, специализирующая на компьютерном моделировании.

Новая подвеска будет показана на выставке Cenex-LCV 6-7 ноября. Подвеска в качестве образца будет установлена на переднюю часть Ariel Atom.

"Концепцию новой независимой подвески нетрудно понять" - сказал Дирк Ландер, управляющей директор компании Simpact, который и придумал эту подвеску.

Гибкие поперечные рычаги, прикрепленные к шасси и их внутренняя конструкция, контролируют движения колес. Однако системы подвески движутся в самых разных направлениях, а не только вверх и вниз. Поэтому спроектировать гибкую подвеску очень сложно. Например, раньше такую подвеску было спроектировать нереально, поскольку в мире отсутствовали такие большие вычислительные мощности компьютеров.

Сегодня же с развитием компьютерных технологий инженеры и конструкторы смогли сделать глубокий анализ данных, в результате чего удалось создать инновационную гибкую подвеску.

К сожалению, пока что эта система подвески очень дорога по сегодняшним меркам. Производство гибкой подвески созданной из композитных материалов является сложным процессом. В настоящее время для ее создания необходимо тщательно вручную укладывать волокна так, чтобы соблюдалось направление композитных волокон, а также контролировать точную толщину.

После проектирования подвески инженеры установили подвеску на экспериментальный автомобиль Ariel Atom, оснастив его многочисленными приборами и датчиками, чтобы регистрировать поведение машины с новой подвеской в различных дорожных условиях.

Также, благодаря измерительным приборам, инженерам удалось сравнить функциональность и эффективность новой гибкой подвески. В итоге все специалисты пришли к выводу, что новая подвеска заметно превосходит по практичности, эффективности и т.п. традиционные системы подвесок.

Разработчики в настоящий момент воодушевлены ранними успешными экспериментами. Ведь гибкие рычаги реально могут заменить пружины в подвески автомобилей в будущем. Но пока рано говорить о том, что в автопромышленности вот-вот произойдет революция. Все дело в том, что разработчикам новой подвески еще предстоит пройти большое количество испытаний и экспериментов.

В будущем, например, планируется в конструкции гибкой подвески использовать пьезоволокно, которое может изменить поведение подвески во время сгибания. Правда для этого специалистами придется подключить пьезоволокно к источнику питания.

По мнению разработчиков, пьезоволокно улучшит демпфирование без необходимости использования классического трубчатого демпфера.

Судя по всему, компания, которая разработала новую систему подвески, всегда открыта для новых идей. Например, сейчас обсуждается технология, которая будет питать гибкие рычаги электричеством, созданные из пьезоволокна, за счет сбора энергии от вибрации, которую испытывает подвеска во время движения автомобиля.

Начнем с простых истин. В независимой подвеске каждое колесо перемещается вверх и вниз (ходы сжатия и отбоя), не оказывая влияния на перемещение других колес. В зависимой же колеса объединяет жесткая балка. При этом ход одного колеса приводит к изменению угла наклона другого относительно дороги.

Скажем, все чаще на многих автомобилях шаровую опору нужно менять вместе с рычагом, что неизбежно удорожает обслуживание. Да и множество сайлент-блоков потребует замены раньше. В кризис это может больно ударить по кошелькам автовладельцев.

Читайте также: