Підвіска

Предмети:

Загальна робота системи підвіски
McPherson
Котушкова підвіска
Весняна константа
Листова підвіска
Пневмопідвіска
Пружина кручення
Гідропневматична підвіска

Загальна робота системи підвіски:
Мета системи підвіски полягає в тому, щоб якомога краще поглинати рухи під час руху по нерівностях дорожнього покриття, щоб підтримувати максимальний комфорт водіння. На підвіску також впливає курсова стійкість. Якщо підвіска дуже гнучка (згадайте старі американські машини), дорога буде триматися набагато гірше, ніж у автомобіля з жорсткою підвіскою. Це тому, що дуже гнучкий автомобіль втрачає зчеплення під час відскоку (наприклад, під час різкого гальмування або різких поворотів). Тиск шин на дорожнє покриття з підресореним колесом набагато менший, ніж зі стиснутим колесом, і тому вони будуть ковзати набагато швидше. Під час різких поворотів на високій швидкості ймовірність вириву також буде дуже високою, оскільки зчеплення шин з внутрішньої сторони повороту мінімальне.
Коли автомобіль з дуже плавними підрессорами їде по горбистій асфальтованій дорозі, автомобіль буде сильно хитатися під час відскоку. Коли автомобіль підресорений, тиск у шинах менший, і в цей момент практично неможливо гальмувати чи керувати.
З жорстко підресореним автомобілем, особливо спортивним або заниженим автомобілем, зчеплення з усіма 4 колесами буде максимально можливим при різких поворотах. Важливий вплив на це також має стабілізатор поперечної стійкості та розмір шин. Коли опущений автомобіль їде по горбистій асфальтованій дорозі, автомобіль залишатиметься твердо на дорозі, і тому не відчуватиме проблем із різким гальмуванням у висунутому положенні.

Гнучка і жорстка підвіска (в автомобілях з гвинтовими пружинами) пов'язана зі швидкістю пружини. Для оптимізації підвіски автомобіля (залежно від конструкції) можуть бути встановлені гнучкі пружини для комфорту (лінійні пружини) або більш жорсткі пружини для спортивності (прогресивні пружини). Докладніше про це в розділі про константу Spring далі на сторінці.

Макферсон:
Великою перевагою підвіски McPherson є те, що пружина і амортизатор комбіновані. Це економить багато місця, а також легко сконструювати під час проектування автомобіля. В результаті витрати на виробництво також низькі.
Підвіска McPherson є подальшим розвитком підвіски з двома поперечними поперечними важелями (її також називають подвійною поперечною конструкцією). Верхній поперечний важіль замінено поршневим штоком амортизатора, який тепер також поглинає бічні сили. Тому в разі зіткнення з колесом (іншим транспортним засобом або при наїзді на бордюр) зазвичай відбувається миттєве пошкодження поршневого штока. Він дуже швидко деформується і тому викривляється. Потім необхідно замінити весь амортизатор.
Підвіска McPherson завжди використовується в передній частині автомобіля. На задній осі іноді також використовуються стійки, але вони не типу McPerson. У задній підвісці гвинтові пружини та амортизатори часто проектуються окремо.

Верхній підшипник розташований на верхній частині стійки. Верхній підшипник робить можливим рух керма. Стійка часто кріпиться до кузова під капотом за допомогою гвинтових з’єднань. Отже, це фіксована точка. Верхній підшипник, розташований знизу, забезпечує плавне обертання всієї стійки відносно верхньої фіксованої точки. Ця система з несучою функцією та опорною точкою з верхнім підшипником називається системою Макферсона.

Котушка підвіски:
Робота спіральної пружини заснована не на вигині, як ви могли б спочатку подумати, а на крученні (крученні). При натисканні на пружину спіральний стрижень закручується. Всю вагу автомобіля витримують гвинтові пружини. Гвинтова пружина розміщена між верхнім підшипником і нижнім гніздом пружини. Коли автомобіль стискається, верхній підшипник штовхає гвинтову пружину вниз. Оскільки він скручується, створюється протидіюча сила. Ця протидія, зрештою, є пружинним ефектом. Чим більша протидія пружини, тим потужніша пружина.

Константа пружини:
Гнучкість пружини визначається постійною пружини. Швидкість пружини лінійної гвинтової пружини відрізняється від швидкості прогресивної гвинтової пружини. У лінійної пружини відстань між усіма витками однакова. З прогресивною пружиною ці відстані не рівні; у верхній або нижній частині пружини обмотки будуть розташовані ближче одна до одної, ніж деінде. Різницю між цими двома типами пружин можна побачити на зображенні:

З лінійною пружиною пружина завжди згортається на певну відстань під певною вагою. Нижче наведено приклад ходу лінійної пружини:

+100 кг додаткове навантаження, машина осідає на 2 см.
+200 кг додаткове навантаження, машина осідає на 4 см.
+300 кг додаткове навантаження, машина осідає на 6 см.

Тепер існує залежність між вагою та відстанню цієї лінійної пружини. Стиснення лінійної пружини показано нижче; чим більше зусилля на пружині, тим більший хід підвіски. Лінії прямі, тому що відстань між усіма витками пружини однакова.

З прогресивною пружиною немає зв'язку між вагою та відстанню. У міру подальшого стискання ця пружина стає дедалі жорсткішою. Перша частина легка, але зі збільшенням навантаження пружинить все менше і менше. Це тому, що обмотки розташовані ближче одна до одної вгорі. Нижче наведено приклад ходу пружини прогресивної пружини:

+100 кг додаткове навантаження, машина опускається на 2 см.
+200 кг додаткове навантаження, машина опускається на 3 см.
+300 кг додаткове навантаження, машина опускається на 3,5 см.

Нижче наведено графік прогресивної пружини. Спочатку хід пружини збільшиться зі збільшенням сили пружини. Лінія не пряма, а нахилена вгору. Це означає, що в міру подальшого збільшення зусилля на пружину хід пружини стає все меншим. Тому автомобіль буде відхилятися все менше і менше, оскільки сила на пружині зростає.

Виробники автомобілів завжди шукають найкраще співвідношення між комфортом і ходовими характеристиками автомобіля. Хід пружини можна регулювати, регулюючи прогресивність пружини (шляхом розміщення більшої чи меншої кількості витків близько один до одного). Діаметр самої обмотки також має великий вплив на величину можливого кручення. Це буде різним для кожного автомобіля. Також існують різні типи пружин для одного типу автомобілів з різним об’ємом циліндрів, типом двигуна (бензиновий чи дизельний), спортивною комплектацією тощо.
Понижуючі пружини часто сильно згортаються в першій частині, так що автомобіль вже знаходиться нижче над дорожнім покриттям в нейтральному положенні. Це повинно ускладнити стиснення автомобіля, тому пружини роблять додатково прогресивними. Інакше транспортний засіб надто швидко врізався б у дорожнє покриття. Оскільки пружини стискаються гірше, автомобіль стає жорсткішим; Деяким людям це сприймається як неприємне.

Листова підвіска:
Листові ресори складаються з кількох листів, які встановлені одна на одну. Верхній лист називається основним. Чим більше листків у пружини, тим міцнішою і жорсткішою вона стає. Раніше їх іноді встановлювали під легковими автомобілями. Листова ресора тоді складалася лише з кількох стулок, іноді навіть із основного стулка. Вони все ще використовуються в комерційних автомобілях, хоча вони, звичайно, набагато товщі. Середня частина листових ресор прикріплена до осі, а кінці до кузова або шасі. Пружинний рух досягається шляхом згинання кількох стулок посередині загальної довжини.

Існує 2 різних типи листових ресор:

Трапецієподібна пружина: Листя пружини різної довжини і всюди однакової товщини.
Параболічна пружина: всі листи пружини мають однакову довжину і товщі в середині, ніж на кінцях. Між весняними листочками також є простір. Параболічні пружини більш гнучкі, ніж трапецієподібні, і мають меншу масу.

Пневмопідвіска:
На легкових автомобілях пневматична підвіска використовується рідше, ніж гвинтові пружини. Пневмопідвіску можна знайти, наприклад, на Audi A8, BMW 7 серії або X5. Ці автомобілі часто мають пневмопідвіску на всіх чотирьох колесах. Деякі автомобілі мають стійки з гвинтовими пружинами спереду та пневмопідвіскою ззаду.

На малюнку зображена задня підвіска з пневматичними ресорами. У салоні автомобіля (частіше в нижній частині багажника) є насос, який нагнітає повітря в пневморесори. Пневматичні ресори розширюються в довжину, щоб на них могла лежати вага автомобіля. На важелі часто є датчик, який реєструє, наскільки автомобіль підвішений вантажем (люди, що сидять ззаду, або важкий причіп). На основі цих даних вимірювання повітряний насос може трохи сильніше надувати пневмобаллон, щоб автомобіль не нахилявся назад.

Торсіонна підвіска:
Торсіон - інше слово для "скручування". Торсіонні пружини раніше (в основному) використовувалися на американських автомобілях. Нижній поперечний важіль цієї конструкції з’єднаний з кузовом за допомогою торсіону. Коли транспортний засіб стискається, верхня і нижня точки повороту рухаються. Опорний важіль, у який вставляється торсіонний стержень, захоче закріпитися навколо торсіонного стрижня. Однак це неможливо, оскільки торсіон має фіксоване з’єднання в опорі. Інша сторона торсіону (на зображенні внизу) міцно з’єднана з кузовом.

Це означає, що коли колесо стискається, шток піддається торсійному навантаженню. Це кручення створює опір (чим більше стискається колесо, тим більше закручується торсіон). Тому стиснення стає все важчим із збільшенням кручення. За таким принципом працює вся підвіска переднього моста автомобіля. Це також одна з причин, чому старі американські автомобілі так легко та плавно стискаються та відскакують.

Гідропневматична підвіска:
Гідропневматика - це поєднання гідравліки і пневматики. Ця система використовується Citroën з 50-х років і все ще може бути знайдена в моделях сьогодні.
Пружинна куля містить стиснутий газ (синій на зображенні), який стискається. Гідравлічна рідина (жовта) ні. Під час стиснення червоний поршень штовхається опорою вгору, і газовий простір стискається. У результаті блакитний простір стає меншим. Коли колесо відскакує і поршень рухається вниз, система повертається до попереднього положення. Пружинний і амортизаційний ефект досягається шляхом стиснення цього стисненого газу.

Системою можна керувати, регулюючи кількість масла (жовтий). Завдяки додаванню додаткової мастила в систему під час великого навантаження, що відбувається автоматично завдяки гідронасосу, висота дорожнього просвіту збільшиться. Тоді автомобіль буде сидіти вище на своїх пружинах. Коли вантаж знову буде знято (або пасажири вийдуть), масло в системі повернеться в резервуар для зберігання через напірний клапан. Висота дорожнього просвіту знову зменшиться.