Предметы:
- Общая работа системы подвески
- McPherson
- Пружинная подвеска
- Пружинная константа
- Листовая подвеска
- Пневматическая подвеска
- Пружина кручения
- Гидропневматическая подвеска
Общая работа системы подвески:
Цель системы подвески – как можно лучше поглощать движения при движении по неровностям дорожного покрытия, чтобы сохранить максимальный комфорт вождения. Устойчивость дороги также влияет на подвеску. Если подвеска очень гибкая (вспомните старые американские автомобили), то сцепление с дорогой будет намного хуже, чем у машины с жесткой подвеской. Это связано с тем, что очень гибкий автомобиль теряет сцепление с дорогой при отскоке (например, при резком торможении или резких поворотах). Давление шин на дорожное покрытие у подрессоренного колеса намного меньше, чем у сжатого, и поэтому оно будет скользить гораздо быстрее. При прохождении крутых поворотов на высокой скорости шанс вырваться также будет очень высок, поскольку сцепление шин с внутренней стороны поворота минимально.
Когда очень плавно подрессоренная машина едет по холмистой, асфальтированной дороге, машина будет сильно раскачиваться при отскоке. Когда автомобиль подрессорен, давление в шинах меньше, и в этот момент торможение или рулевое управление практически отсутствуют.
На жестко подрессоренном автомобиле, особенно спортивных или заниженных, сцепление всех 4 колес при резких поворотах будет максимально максимальным. Большое влияние на это также оказывают стабилизатор поперечной устойчивости и размер шин. Когда опущенный автомобиль движется по холмистой, асфальтированной дороге, автомобиль будет твердо стоять на дороге и поэтому не будет испытывать проблем с внезапным резким торможением в выдвинутом положении.
Гибкая и жесткая подвеска (в автомобилях с винтовыми пружинами) зависит от жесткости пружины. Для оптимизации подвески автомобиля (в зависимости от конструкции) могут быть установлены гибкие пружины для комфорта (линейные пружины) или более жесткие пружины для спортивности (прогрессивные пружины). Подробнее об этом читайте в главе о константах Spring ниже на странице.
Макферсон:
Большим преимуществом подвески McPherson является то, что пружина и амортизатор объединены. Это экономит много места, а также его легко сконструировать при проектировании автомобиля. В результате производственные затраты также низкие.
Подвеска McPherson представляет собой дальнейшее развитие подвески с двумя поперечными поперечными рычагами (также называемой конструкцией на двойных поперечных рычагах). Верхний поперечный рычаг заменен поршневым штоком амортизатора, который теперь поглощает и боковые силы. Поэтому при столкновении с колесом (другим транспортным средством или при наезде на бордюр) обычно происходит немедленное повреждение штока поршня. Он очень быстро деформируется и поэтому искривляется. В этом случае необходимо заменить весь амортизатор.
Подвеска McPherson всегда используется в передней части автомобиля. На задней оси иногда также используются стойки, но они не типа McPerson. В задней подвеске винтовые пружины и амортизаторы часто проектируются отдельно.
Верхний подшипник расположен сверху стойки. Верхний подшипник обеспечивает возможность рулевого управления. Стойка часто крепится к кузову под капотом с помощью винтовых соединений. Итак, это фиксированная точка. Верхний подшипник, расположенный снизу, обеспечивает плавное вращение всей стойки относительно верхней фиксированной точки. Эта система с несущей функцией и точкой поворота с верхней опорой называется системой Макферсона.
Катушка подвески:
Работа винтовой пружины основана не на изгибе, как может показаться на первый взгляд, а на кручении (кручении). При нажатии пружины винтовой стержень скручивается. Весь вес автомобиля поддерживается винтовыми пружинами. Винтовая пружина заключена между верхним подшипником и нижним гнездом пружины. Когда автомобиль сжимается, верхний подшипник толкает винтовую пружину вниз. Поскольку он скручивается, создается противодействующая сила. Эта противодействующая сила в конечном итоге является пружинящим эффектом. Чем больше противодействующей силы оказывает пружина, тем мощнее пружина.
Пружинная константа:
Гибкость пружины определяется жесткостью пружины. Жесткость линейной винтовой пружины отличается от жесткости прогрессивной винтовой пружины. У линейной пружины расстояние между всеми витками одинаковое. У прогрессивной пружины эти расстояния не равны; вверху или внизу пружины витки будут расположены ближе друг к другу, чем где-либо еще. Разницу между этими двумя типами пружин можно увидеть на изображении:
В случае линейной пружины пружина всегда сжимается на определенное расстояние при определенном весе. Ниже приведен пример хода линейной пружины:
- +100 кг дополнительной нагрузки, машина проседает на 2см.
- +200 кг дополнительной нагрузки, машина проседает на 4см.
- +300 кг дополнительной нагрузки, машина проседает на 6см.
Теперь с помощью этой линейной пружины существует взаимосвязь между весом и расстоянием. Ниже показано сжатие линейной пружины; чем больше усилие на пружину, тем больше ход подвески. Линии прямые, потому что расстояния между всеми витками пружины одинаковы.
У прогрессивной пружины нет зависимости между весом и расстоянием. Эта пружина становится все более жесткой по мере дальнейшего сжатия. Первая часть проста, но по мере увеличения нагрузки она пружинит все меньше и меньше. Это потому, что обмотки расположены ближе друг к другу вверху. Ниже приведен пример хода прогрессивной пружины:
- +100кг дополнительной нагрузки, машина тонет на 2см.
- +200кг дополнительной нагрузки, машина тонет на 3см.
- +300кг дополнительной нагрузки, машина тонет на 3,5см.
Ниже приведен график прогрессивной пружины. Первоначально ход пружины будет увеличиваться по мере увеличения силы пружины. Линия не прямая, а наклонена вверх. Это означает, что по мере дальнейшего увеличения силы, действующей на пружину, ход пружины становится все меньше и меньше. Поэтому автомобиль будет отклоняться все меньше и меньше по мере увеличения силы пружины.
Производители автомобилей всегда ищут наилучшее соотношение комфорта и ходовых качеств автомобиля. Ход пружины можно регулировать, регулируя прогрессивность пружины (путем размещения большего или меньшего количества витков близко друг к другу). Диаметр самой обмотки также оказывает большое влияние на величину возможного скручивания. Для каждой машины это будет индивидуально. Также существуют разные типы рессор для одного и того же типа автомобилей с разным объемом цилиндров, типом двигателя (бензиновый или дизельный), спортпакетом и т.д.
Понижающие пружины часто сильно разрушаются в первой части, так что в нейтральном положении автомобиль уже находится ниже над поверхностью дороги. Это должно затруднить сжатие автомобиля, поэтому пружины делают более прогрессивными. В противном случае автомобиль слишком быстро врезался бы в поверхность дороги. Поскольку пружины сжимаются медленнее, автомобиль становится жестче; Некоторые люди воспринимают это как неприятное.
Листовая подвеска:
Листовые рессоры состоят из нескольких листов, установленных друг на друге. Верхний лист называется основным листом. Чем больше листьев у пружины, тем сильнее и жестче она становится. Раньше их иногда устанавливали под легковыми автомобилями. Листовая пружина тогда состояла всего из нескольких листьев, иногда даже из главного листа. Они до сих пор используются в коммерческих автомобилях, хотя, конечно, намного толще. Середина листовых рессор прикреплена к оси, а концы — к кузову или шасси. Пружинное движение достигается за счет сгибания нескольких листьев посередине общей длины.
Существует 2 различных типа листовых рессор:
- Трапециевидная рессора: Пружинные листы разной длины и везде одинаковой толщины.
- Параболическая пружина: все пружинные листы имеют одинаковую длину и толще в середине, чем на концах. Между весенними листьями также есть пространство. Параболические пружины более гибкие, чем трапециевидные, и имеют меньшую массу.
Пневматическая подвеска:
Пневматическая подвеска на легковых автомобилях используется реже, чем винтовые пружины. Пневматическую подвеску можно найти, например, на Audi A8, BMW 7 серии или X5. Эти автомобили часто имеют пневматическую подвеску на всех четырех колесах. Некоторые автомобили имеют стойки с винтовыми пружинами спереди и пневматическую подвеску сзади.
На рисунке изображена задняя подвеска с пневматическими рессорами. В салоне автомобиля (часто внизу багажника) находится насос, накачивающий воздух в пневморессоры. Пневматические рессоры расширяются в длину, поэтому на них может опираться вес автомобиля. На поперечном рычаге часто имеется датчик, который регистрирует, насколько далеко машина подвешена под грузом (сидящими сзади людьми или тяжелым прицепом). На основе этих данных измерений воздушный насос может немного сильнее накачивать пневмобаллоны, чтобы автомобиль не наклонялся назад.
Торсионная подвеска:
Торсион – это еще одно слово, означающее «скручивание». Торсионные пружины раньше (в основном) использовались на американских автомобилях. Нижний поперечный рычаг этой конструкции соединен с кузовом посредством торсиона. Когда автомобиль сжимается, верхняя и нижняя точки поворота смещаются. Опорный рычаг, в который вставлен торсион, захочет шарнирно вращаться вокруг торсиона. Однако это невозможно, поскольку торсион имеет жесткое соединение в опорном рычаге. Другая сторона торсиона (на изображении внизу) прочно соединена с кузовом.
Это означает, что при сжатии колеса стержень подвергается скручивающей нагрузке. Это кручение создает сопротивление (чем сильнее сжимается колесо, тем сильнее скручивается торсион). Таким образом, сжатие становится все более тяжелым по мере увеличения кручения. По такому принципу работает вся подвеска переднего моста автомобиля. Это также одна из причин того, что старые американские автомобили так легко и плавно сжимаются и отскакивают.
Гидропневматическая подвеска:
Гидропневматика представляет собой сочетание гидравлики и пневматики. Эта система используется Citroën с 50-х годов, и ее до сих пор можно встретить в моделях.
Пружинный шарик содержит сжатый газ (синий на изображении), который сжимается. Гидравлическая жидкость (желтая) — нет. Во время сжатия красный поршень будет толкаться вверх опорным рычагом, и газовое пространство будет сжиматься. В результате синее пространство становится меньше. Когда колесо отскакивает и поршень движется вниз, система возвращается в предыдущее положение. Пружинный и демпфирующий эффект достигается за счет сжатия этого сжатого газа.
Системой можно управлять, регулируя количество масла (желтый). За счет добавления дополнительного масла в систему при большой нагрузке, что происходит автоматически благодаря гидронасосу, дорожный просвет увеличится. Тогда автомобиль будет сидеть выше на рессорах. Когда груз снова будет снят (или пассажиры выйдут), масло из системы вернется в резервуар для хранения через напорный клапан. Высота дорожного просвета снова уменьшится.
