Подвеска и ходовая одно и тоже

Ходовая часть автомобиля предназначена для перемещения автомобиля по дороге, причем с определенным уровнем комфорта, без тряски и вибраций. Механизмы и детали ходовой части связывают колеса с кузовом, гасят его колебания, воспринимают и передают силы действующие на автомобиль.

Находясь в салоне легкового автомобиля, водитель и пассажиры испытывают медленные колебания с большими амплитудами, и быстрые колебания с малыми амплитудами. От быстрых колебаний защищает мягкая обивка сидений, резиновые опоры двигателя, коробки передач и так далее. Защитой от медленных колебаний служат упругие элементы подвески, колеса и шины. Ходовая часть состоит из передней подвески, задней подвески, колес и шин.

Подвеска колес автомобиля

Подвеска предназначена для смягчения и гашения колебаний передаваемых от неровностей дороги на кузов автомобиля. Благодаря подвеске колес кузов совершает вертикальные, продольные, угловые и поперечно-угловые колебания. Все эти колебания определяют плавность хода автомобиля.

Давайте разберемся с тем, как в принципе колеса автомобиля связаны с его кузовом. Даже если вы никогда не ездили на деревенской телеге, то, глядя на нее через экран телевизора, вы можете догадаться о том, что колеса телеги жестко закреплены к ее «кузову» и все проселочные «колдобины» отзываются на седоках. В том же телевизоре (в сельском «боевике») вы могли заметить, что на большой скорости телега рассыпается и происходит это именно из-за ее «жесткости».

Чтобы наши автомобили служили подольше, а «седоки» чувствовали себя получше, колеса не жестко связаны с кузовом. К примеру, если поднять автомобиль в воздух, то колеса (задние вместе, а передние по отдельности) отвиснут и будут «болтаться», подвешенные к кузову на всяких там рычагах и пружинах.

Вот это и есть подвеска колес автомобиля. Конечно, шарнирно закрепленные рычаги и пружины – «железные» и выполнены с определенным
запасом прочности, но эта конструкция позволяет колесам перемещаться относительно кузова. А правильнее сказать – кузов имеет возможность
перемещаться относительно колес, которые едут по дороге.

Подвеска может быть зависимой и независимой.

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска это когда оба колеса одной оси автомобиля связаны между собой жесткой балкой. При наезде на неровность дороги одного из колес, второе наклоняется на тот же угол.

Независимая подвеска

Независимая подвеска это когда колеса одной оси автомобиля не связаны жестко друг с другом. При наезде на неровность дороги, одно из колес может менять свое положение, не изменяя при этом положения второго колеса.

При жёстком креплении удар о неровность полностью передаётся кузову, лишь немного смягчаясь шиной, а колебание кузова имеет большую амплитуду и существенное вертикальное ускорение. При введении в подвеску упругого элемента (пружины или рессоры), толчок на кузов значительно смягчается, но вследствие инерции кузова колебательный процесс затягивается во времени, делая управление автомобилем трудным, а движение опасным. Автомобиль с такой подвеской раскачивается во всевозможных направлениях, и высока вероятность «пробоя» при резонансе (когда толчок от дороги совпадает со сжатием подвески в течение затянувшегося колебательного процесса).

В современных подвесках, во избежание вышеперечисленных явлений, наряду с упругим элементом используют демпфирующий элемент – амортизатор. Он контролирует упругость пружины, поглощая большую часть энергии колебаний. При проезде неровности пружина сжимается. Когда же, после сжатия, она начнёт расширяться, стремясь превзойти свою нормальную длину, большую часть энергии зарождающегося колебания поглотит амортизатор. Продолжительность колебаний до возвращения пружины в исходное положение при этом уменьшится до 0,5-1,5 циклов.

Надёжный контакт колеса с дорогой обеспечивается не только шинами, основными упругими и демпфирующими элементами подвески (пружина, амортизатор), но и её дополнительными упругими элементами (буферы сжатия, резинометаллические шарниры), а также тщательным согласованием всех элементов между собой и с кинематикой направляющих элементов.

Таким образом, чтобы автомобиль обеспечивал комфорт и безопасность, между кузовом и дорогой должны быть:

• шины
• основные упругие элементы
• дополнительные упругие элементы
• направляющие устройства подвесок
• демпфирующие элементы.

Шины первыми в автомобиле воспринимают неровности дороги и, насколько это возможно, в силу их ограниченной упругости, смягчают колебания от профиля дороги. Шины могут служить индикатором исправности подвески: быстрый и неравномерный (пятнами) износ шин свидетельствует о снижении сил сопротивления амортизаторов ниже допустимого предела.

Основные упругие элементы (пружины, рессоры) удерживают кузов автомобиля на одном уровне, обеспечивая упругую связь автомобиля с дорогой. В процессе эксплуатации упругость пружин меняется вследствие старения металла или из-за постоянной перегрузки, что
приводит к ухудшению характеристик автомобиля: уменьшается высота дорожного просвета, изменяются углы установки колёс, нарушается симметричность нагрузки на колёса. Пружины, а не амортизаторы удерживают вес автомобиля. Если дорожный просвет уменьшился и автомобиль «просел» без нагрузки, значит, пришло время менять пружины.

Дополнительные упругие элементы (резинометаллические шарниры или буферы сжатия) отвечают за подавление высокочастотных колебаний и
вибраций от соприкосновения металлических деталей. Без них срок службы элементов подвески резко сокращается (в частности в амортизаторах: из-за усталостного износа клапанных пружин). Регулярно проверяйте состояние резинометаллических соединений подвески. Поддерживая их работоспособность, Вы увеличите срок службы амортизаторов.

Направляющие устройства (системы рычагов, рессоры или торсионы) обеспечивают кинематику перемещения колеса относительно кузова.
Задача этих устройств в том, чтобы сохранять плоскость вращения колеса двигающегося вверх при сжатии подвески и вниз при отбое) в положении близком к вертикальному, т.е. перпендикулярно дорожному полотну. Если геометрия направляющего устройства нарушена, поведение автомобиля резко ухудшается, а износ шин и всех деталей подвески, в том числе и амортизаторов, значительно ускоряется.

Демпфирующий элемент (амортизатор) гасит колебания кузова, вызванные неровностями дороги и инерционными силами, а следовательно, уменьшает их влияние на пассажиров и груз. Он также препятствует колебаниям неподрессоренных масс (мосты, балки, колёса, шины, оси, ступицы, рычаги, колёсные тормозные механизмы) относительно кузова, улучшая тем самым контакт колеса с дорогой.

Стабилизатор поперечной устойчивости автомобиля предназначен для повышения управляемости и уменьшения крена автомобиля на поворотах. На повороте кузов автомобиля одним своим боком прижимается к земле, в то время как второй бок хочет уйти «в отрыв» от земли. Вот в отрыв-то ему и не дает возможности уйти стабилизатор, который, прижавшись к земле одним концом, вторым своим концом прижимает и другую сторону автомобиля. А при наезде какого-либо колеса на препятствие, стержень стабилизатора закручивается и стремится побыстрее вернуть это колесо на свое место.

Передняя подвеска на примере ВАЗ 2105

Передняя подвеска на примере автомобиля ВАЗ 2105

1. подшипники ступицы переднего колеса;
2. колпак ступицы;
3. регулировочная гайка;
4. шайба;
5. цапфа поворотного пальца;
6. ступица колеса;
7. сальник;
8. тормозной диск;
9. поворотный кулак;
10. верхний рычаг подвески;
11. корпус подшипника верхней опоры;
12. буфер хода сжатия;
13. ось верхнего рычага подвески;
14. кронштейн крепления штанги стабилизатора;
15. подушка штанги стабилизатора;
16. штанга стабилизатора;
17. ось нижнего рычага;
18. подушка штанги стабилизатора;
19. пружина подвески;
20. обойма крепления штанги амортизатора;
21. амортизатор;
22. корпус подшипника нижней опоры;
23. нижний рычаг подвески.

Ходовая часть автомобиля — комплекс узлов и механизмов, основным назначением которых является перемещение транспортного средства с условием погашения вибраций, тряски и прочих факторов, негативно влияющих на уровень комфорта.

Элементы ходовой части транспортного средства объединяют кузов и колеса машины, уменьшают раскачивание, принимают и обеспечивают передачу действующих сил.

В процессе движения автомобиля люди, которые находятся в салоне, ощущают на себе различные типы колебаний:

• Медленные — отличаются большой амплитудой;
• Быстрые — имеют минимальный уровень раскачивания.

В роли «гасителей» быстрых колебаний выступают сидения, резиновые опоры (КПП и мотора), а также другие «смягчающие» элементы.

От второго типа колебаний (медленных) защищают элементы ходовой части транспортного средства — узлы подвески, покрышки и прочие.

Конструктивно в состав ходовой части машины входит:

Ниже рассмотрим каждую составляющую с позиции функций и особенностей предметно.

Подвеска автомобиля

Главным назначением подвески автомобиля является подавление и уменьшение колебаний, возникающих при попадании ТС в ямы или при наезде на подъемы дорожного покрытия. Благодаря действию подвески, подобные явления эффективно гасятся.

Кузов осуществляет различные типы колебаний — поперечно-угловые, продольные, угловые и вертикальные. Их характеристики формируют общую плавность перемещения транспортного средства для пассажиров и водителя в салоне.

Отдельного внимания заслуживает тип связи колес и кузова автомобиля.

Люди, которые хотя бы раз в жизни ездили на деревянной телеге, ощутили на себе «прелести» движения по неровному покрытию.

Это легко объяснить, ведь колеса этого средства для передвижения жестко сидят на «основе», а выбоины и ямы передаются «пассажирам».

По телевизору можно наблюдать картину, когда при увеличении скорости движения телега буквально разваливается.

Причиной является именно жесткость, из-за которой элементы ходовой части получают огромную нагрузку.

Для продления срока службы современных транспортных средств и повышения уровня комфорта «наездников» кузовная часть и колеса автомобиля не имеют жесткой связи.

Это легко подтвердить, если поднять ТС на определенно расстояние от земли и подергать за колеса — они будут свободно перемещаться и слегка отвиснут.

Это обусловлено особым типом крепления с помощью специальных пружин и рычагов.

Группа механизмов, обеспечивающих «гибкую» связь, относятся к подвеске.

Ее элементы (пружины и рычаги) изготовлены из металла и имеют определенный уровень прочности.

Но при изготовлении автомобиля предусматривается определенный запас, позволяющий колесам перемещаться по отношению к кузовной части в определенных плоскостях.

Если быть точнее, обеспечивается свобода перемещения кузова по отношению к колесам, движущимся по дорожному покрытию.

Подвеска — элемент ходовой части автомобиля, который может быть двух видов:

• Независимая — тип подвески, в которой колеса на одной оси не имеют жесткой связи и меняют положение независимо друг от друга. Это значит, что при попадании на неровность одно из колес реагирует на дефект, а другое — остается в прежней позиции.
• Зависимая — тип подвески, в которой колеса одной оси имеют жесткую связь, то есть соединены специальной балкой. В случае попадания транспортного средства в яму или при наезде на подъем оба колеса меняют положение на идентичный угол.

Недостаток жесткого крепления очевиден. Почти все неровности дорожного покрытия передаются кузову автомобиля, а далее — людям в салоне.

В роли спасителя выступают только шины, которые берут на себя «удар». При такой конструкции кузов сильнее раскачивается и с более высоким ускорением.

Добавление в конструкцию ходовой части упругой составляющей (рессора или пружин) позволяет более эффективно гасить удары от неровного дорожного покрытия.

Недостаток в том, что машина начинает раскачиваться, а сами колебания сохраняются в течение продолжительного времени. В итоге машина менее управляема, а движения становятся опасными.

Авто с таким типом подвески будет раскачиваться во всех направлениях, что повышает риск «пробоя». Он может возникнуть в случае совпадения двух составляющих — толчка от дорожного покрытия и работы подвески из-за продолжительного колебания.

Сегодня элементы ходовой части более продуманы. В конструкцию подвески входят не только упругие, но и демпфирующие узлы — амортизаторы.

В задачу последних входит контроль работы пружины и гашение чрезмерных колебательных движений.

После наезда на неровность происходит сжатие пружины, а в процессе расширения большую часть энергии принимает на себя амортизатор автомобиля.

Он не дает пружине растянуться на длину, которая больше положенной. Как следствие, колебательный процесс имеет ограниченный характер — в среднем одно 0,5 до 1,5 циклов.

Элементы ходовой части, обеспечивающие качественный контакт с покрытием

Бытует мнение, что качество контакта с поверхностью дороги зависит только от покрышек, упругих и демпфирующих узлов (амортизатора, пружин).

На практике не меньшее значение имеют дополнительные элементы ходовой части, взаимодействующие друг с другом и кинематикой направляющих устройств.

Так, для обеспечения достаточного уровня безопасности и комфорта в промежутке между кузовом и покрытием должны находиться следующие элементы:

• Шины — устройства, которые первыми принимают на себя негативные воздействия ям или «наростов» на поверхности дорожного покрытия. Благодаря определенной упругости, покрышки уменьшают колебания и играют роль индикаторов состояния подвески. Если рисунок истирается неравномерно, это говорит о нарушении работы элементов ходовой части (к примеру, об уменьшении сопротивления подвески автомобиля).
• Упругие детали (рессоры, пружины) — устройства, в задачу которых входит удерживание кузова транспортного средства на определенном уровне и поддерживание качественной связи машины с покрытием. Продолжительное применение этих изделий приводит к постепенному старению металла, его «усталости» из-за регулярных перегрузок. В итоге характеристики автомобиля, влияющие на уровень комфорта, ухудшаются. Изменению подвергается величина клиренса, параметр симметричности нагрузки, углы расположения колес и другие параметры. Важно понимать, что пружины, а не амортизаторы поддерживают массу машины. Если уменьшается дорожный просвет и транспортное средство «просаживается» без нагрузки, пора устанавливать новые пружины.
• Направляющие детали. К этим элементам ходовой части относятся торсионы, рессоры и рычажная система, обеспечивающие кинематику взаимодействия кузовной части и колес. Главной функцией узлов заключается поддержание перемещающегося вверх или вниз колеса в одной плоскости вращения. Другими словами, последнее должно находиться приблизительно в одной позиции, под 90 градусов к дороге. При нарушении геометрии направляющих узлов автомобиль становится непредсказуемым на дороге, протектор покрышек быстро изнашивается, уменьшается ресурс амортизаторов и других элементов подвески.
• Вспомогательные упругие узлы автомобиля. Сюда можно отнести резинометаллические шарниры, которые часто называются буферами сжатия. В их задачу входит подавление вибраций и ВЧ колебаний, возникающих от взаимодействия металлических элементов ходовой части. Наличие этих узлов способствует повышению ресурса деталей подвески автомобиля, а именно амортизаторов. Вот почему так важно проверять состояние резинометаллических деталей, обеспечивающих соединение подвески. Чем лучше выполняют работу вспомогательные упругие элементы, тем дольше служат амортизаторы.
• Стабилизатор поперечной устойчивости (СПУ) — элемент ходовой части автомобиля, необходимый для улучшения управляемости и снижения уровня крена ТС при вхождении в поворот. При резком маневре одна сторона транспортного средства прижимается к поверхности дороги, а вторая — наоборот, «отрывается» от покрытия. Задача СПУ — предотвратить этот отрыв и обеспечить достаточное прижатие «отрывающейся» стороны автомобиля к дороге. Кроме того, в случае наезда машины на препятствие СПУ закручивается и гарантирует быстрый возврат колеса на первоначальную позицию.
• Элемент демпфирования (амортизатор) — устройство ходовой части, обеспечивающее гашение кузовных колебаний, возникающих из-за наезда на неровности дорожного покрытия, а также по причине появления инерционных сил. Амортизатор также ограничивает колебания неподконтрольных элементов (балки, мостов, шин, ступицы и прочих) по отношению к кузову. В итоге качество контакта колеса и поверхности дорожного покрытия улучшается.

Мы рассмотрели основные элементы ходовой части автомобиля, которые конструктивно отличаются друг от друга на разных моделях машин, но в итоге несут в себе основное назначение – обеспечить комфортное и безопасное движение транспортного средства.

Без ходовой части автомобиль попросту не смог бы двигаться, поскольку силовой установке вместе с трансмиссией и приводом попросту некуда бы было передавать крутящий момент.

Ходовая часть авто включает в себя колеса, которые и воспринимают этот крутящий момент, вращаются и передвигают автомобиль. Однако это не основная задача ходовой части. Автомобиль передвигается не по идеально ровной поверхности, всегда на дороге имеются изгибы, выступы, ухабы, ямы и т. д.

Если бы колеса крепились к кузову авто или раме без подвески – второй составляющей ходовой части, то о комфортабельности говорить бы не приходилось – практически все неровности сразу бы передавались на кузов, лишь немного снижаясь амортизацией пневматической шиной колеса. Так что ходовая часть не только приводит в движение авто, но еще и обеспечивает комфортабельность путем снижения колебательных движений от колеса на кузов.

Подвеску, снижающую колебательные движения, начали применять еще до появления самого автомобиля. Некоторые кареты оснащались элементами из пружинистой листовой стали. Данные элементы состояли из двух стальных дуг, соединенных между собой шарнирно. Верхняя дуга крепилась к самой карете, а нижняя – к оси колес. При движении эти пружинистые дуги частично воспринимали на себя и гасили вибрацию от оси колес. Подвеска кареты и стала прообразом зависимой подвески автомобиля.

Суть же самой подвески – возможность вертикального перемещения колеса относительно кузова или рамы при движении по неровностям. Благодаря элементам подвески воздействие, которое воспринимает колесо от дорожного покрытия, не передается на кузов, а поглощается. То есть, крепление колеса в автомобиле является не жестким относительно кузова.

Зависимая подвеска. Типы, особенности конструкции

Всего на автотранспорте применяется два вида подвески – зависимая и независимая. На данный момент такой тип подвески, как зависимая — считается вроде и устаревшей, однако применяется она еще достаточно широко на грузовых авто, полноразмерных рамных внедорожниках и обычных легковых авто. Такое применение на транспорте зависимая подвеска получила из-за простоты и надежности конструкции.

Рессорная подвеска

Основным элементом данной подвески является рессора. Состоит она из пакета листов пружинистой стали, немного загнутой в дугу. Причем этот пакет зачастую имеет пирамидальную форму. Своими концами рессора крепится к раме авто, а к ее центральной части крепится ось. На авто применяется по две рессоры, установленные ближе к колесам. Эти рессоры, благодаря пружинистой стали воспринимают на себя неровности дороги, позволяя перемещаться колесу относительно кузова.

Задняя зависимая подвеска переднеприводного автомобиля

Однако в этом есть и негативное качество – работа рессоры сопровождается инерционными колебательными движениями. То есть, при восприятии неровности дороги рессора получает энергию, которая приводит к ее колебательным движениям. И хоть со временем амплитуда колебаний будет снижаться, пока не затухнет, но они будут передаваться на раму. Автомобиль будет раскачиваться даже по ровной дороге после прохождения неровности.

Чтобы значительно сократить время колебания рессоры, в конструкцию подвески включены амортизаторы, которые и поглощают колебательную энергию. Если по-простому, то амортизатор останавливает рессору после неровности, не давая ей раскачивать авто.

Пружинная подвеска

Существует еще один тип зависимой подвески – пружинная. В этой подвеске вместо рессор применяются винтовые пружины. Они более удобны в применении, поскольку обладают значительно меньшими габаритами.

Видео: Ходовая часть автомобиля

Но здесь тоже есть свою нюансы. Если рессора сама выступала в качестве крепежного элемента, соединяющего раму с осью колеса, то пружина в таком качестве выступать не может. Поэтому в конструкцию пружинной подвески включена система тяг и рычагов, которые шарнирно соединяют кузов с осью (балкой, мостом).

Пружина, как и рессора, тоже в результате воздействия на нее получает инерционные колебательные движения, поэтому без использования амортизаторов в такой подвеске не обошлось.

Были и другие виды зависимой подвески, к примеру, торсионная, однако она широкого применения на автотранспорте не получила.

Основным недостатком зависимой подвески является частичная передача перемещения одного колеса относительно кузова на второе. Колеса закреплены на оси, и она передает эти перемещения. Поэтому зависимая подвеска не очень подходит для установки на управляемую ось.

Но она еще широко используется на задней оси, как ведущей, так и ведомой. На рамных внедорожниках последних поколений все еще встречается рессорная подвеска. Пружинную же подвеску часто используют на легковых переднеприводных авто. Причем в технических характеристиках авто не всегда указывается, что задняя подвеска – зависимая, зачастую ее называют подпружиненной балкой.

Независимая подвеска. Устройство, особенности

Второй тип подвески – независимый, характеризуется тем, что каждое колесо оси имеет свою систему крепежа и гашения колебаний, которая не передает движения одного колеса на другое. По сути, в независимой подвеске отсутствует ось колес (балка, мост) как таковая.

Самое большое распространение получила независимая подвеска типа «МакФерсона». Схема такой подвески достаточно проста – ступица колеса шарнирно крепится к кузову авто посредством рычагов. Типов этих рычагов и их расположение может отличаться. Встречаются А-образные рычаги, одинарные, сдвоенные, нижние верхние. Самая простая независимая подвеска состоит из одного нижнего рычага.

Дополнительно ступица крепится к кузову амортизационной стойкой, выполняющей еще и роль поворотного кулака. Основными элементами этой стойки является винтовая пружина и амортизатор. Сама стойка – это корпус, в который помещен амортизатор, а поверх стойки расположена пружина.

Вверху стойка упирается в кузов. Между ними установлена подушка стойки, на которую она и опирается. Установленный внутри упорный подшипник дает возможность вращаться стойке вокруг оси. Благодаря этому осуществляется возможность поворота колеса.

Как бы отлично не работала амортизационная стойка, существует возможность передачи колебаний на кузов. Это может привески к поперечному раскачиванию кузова. Чтобы этого не произошло, в конструкцию включен стабилизатор поперечной устойчивости, соединяющий обе подвески колес. Работая на скручивание этот стабилизатор гасит поперечные колебания.

Это основные элементы независимой подвески. Но имеется и большое количество вспомогательных элементов, без которых не обойтись. Таким элементом, к примеру, является подушка стойки. Также к ним относятся все резинотехнические элементы:

Все они тоже задействованы в гашении колебаний. Сайлентблоки, шаровые опоры и втулки помещаются везде, где производится соединение элементов подвески – рычагов с кузовом и ступицей, стабилизатора поперечной устойчивости со ступицами и подрамником и т. д.

Основные неисправности и диагностика подвески

Поскольку подвеска, какой бы она не была – зависимой или независимой, осуществляет перемещение колес относительно кузова и гасит все колебания, то она испытывает значительные нагрузки, приводящие к выходу из строя того или иного элемента.

В зависимой подвеске самыми распространенными неисправностями является потеря работоспособности амортизатора из-за утечки масла, физическое его повреждение. Также зачастую приходится менять все резинотехнические элементы, которые тоже присутствуют в данном типе подвески. Со временем происходит «старение» резиновой составляющей – она садится, начинает расслаиваться. Вполне возможно и разрушение рессор или пружин, из-за значительных нагрузок они могут лопнуть.

В независимой подвеске неисправности те же:

• износ резинотехнических элементов и шаровых опор;
• выход из стоя амортизатора;
• разрушение пружины или стабилизатора поперечной устойчивости.

Поэтому за подвеской следить нужно постоянно, своевременно проводить замену расходных материалов, контролировать состояние амортизаторов, пружин и рессор.