История с подвесками: что нас ждет

17/08/2010 в Ликбез 5 613 1

Не секрет, что подвеска нужна для того, чтобы связать кузов с колесами, причем не просто так, а упруго. Благодаря подвеске автомобиль не трясет, как телегу, и он не разрушается от вибрации, а седоки чувствуют себя комфортно. Кроме того, без подвески немыслимы устойчивость и управляемость автомобиля. Как, в какую сторону идет развитие подвесок?

Стойка McPherson с поворотным кулаком Revo-Knuckle

Не секрет, что подвеска нужна для того, чтобы связать кузов с колесами, причем не просто так, а упруго. Благодаря подвеске автомобиль не трясет, как телегу, и он не разрушается от вибрации, а седоки чувствуют себя комфортно. Кроме того, без подвески немыслимы устойчивость и управляемость автомобиля.

Подвески можно разбить на два вида: зависимые и независимые. В зависимой колеса одной оси жестко связаны между собой балкой. При наезде одного колеса на выбоину или кочку, наклоняется вся ось. В независимой при наезде на неровность, меняет положение только одно колесо, это улучшает управляемость и устойчивость автомобиля. В основном по этой причине независимые подвески и распространены шире.

Сущестует немало конструкций подвесок. Они различаются по количеству рычагов: однорычажные, двухрычажные, многорычажные. Однорычажные (McPherson) стали самыми распространенными на переднеприводных автомобилях с поперечно расположенным двигателем. Эти подвески просты по конструкции; у них малый вес неподрессоренных масс и низкая стоимость. Конструкция подвески состоит из рычага и пружинной стойки с амортизатором, который в верхней точке через поворотную опору крепится к кузову, а в нижней — к колесу. Нижний рычаг играет роль направляющего элемента и нагружен меньше, чем стойка.

Однако у McPherson худшие кинематические свойства, чем у подвески на двойных поперечных рычагах; с ней у автомобиля неизбежны большие продольные крены при торможении; и, главное, большие нагрузки на шток и на опору. По этим причинам в последние годы ведущие автопроизводители начали отходить от классической стойки McPherson.

В стойках McPherson ось поворота колеса – это линия, которая проходит через верхнюю точку крепления стойки и точку крепления рычага с поворотным кулаком. Для курсовой стабильности и устойчивости автомобиля нужно отрицательное плечо обкатки, то есть ось поворота колеса должно пересечь пятно контакта шины с внешней стороны. К сожалению, для McPherson это почти недостижимо.

Между тем, автомобили становятся все мощнее, а увеличение мощности и крутящего момента в сочетании с передним приводом традиционной подвеской McPherson снижает комфорт управления из-за возмущающих сил, передаваемых на рулевое колесо. Такие силы возникают при резких ускорениях, когда автомобиль тянет в сторону. Кроме того, классическая McPherson не лучшим образом работает при движении по кривой, на неровной дороге или в условиях неравномерного сцепления с дорогой.

Стойки McPherson: справа - обычная, слева - Revo-Knuckle

Компания ZF Lemförder (ЦФ Лемфёрдер) нашла оригинальное решение проблемы, предложив проект Revo-Knuckle (РевоНакл). Идея конструкции – в уменьшении плеча возмущающей силы. У традиционного Макферсон величина рычага возмущающей силы от 50 до 75 мм. В «Рево» передняя ось Макферсона модифицирована: колесную балку, разделенную на амортизирующую часть (поворотную цапфу) и управляющую часть (поворотную опору), соединяют два дополнительных шарнира — так получается новая ось.

Такая конструкция уменьшает люфты и трение и увеличивает прочность. Характеристики подвески со стойкой «Рево» приближается по параметрам к дорогой и сложной схеме с поперечными рычагами. С такой подвеской значительно уменьшаются возмущающий крутящий момент в рулевом управлении. Снижаются удары и помехи в рулевом управлении от неровностей дороги. Наибольший эффект заметен на покрытии с колеями.

Примечательно, что стандартную подвеску можно заменить но «Рево» без изменений в кузове автомобиля.

Подруливаем

Как бы ни была хороша передняя подвеска, а без приличной задней не обойтись. Как выясняется для того, чтобы получить хорошую управляемость, вовсе не обязательно городить многорычажку. ZF предложил простую и эффективную альтернативу.

Образец задней подвески ZF с поперечной листовой рессорой

Например, мост с поперечной листовой рессорой, которая работает направляющим устройством. Благодаря новым материалам и объединению разных функций в одном узле удалось уменьшить количество деталей, причем без потерь в ходовых характеристиках. Ключевой элемент новой конструкции — поперечная листовая рессора из композитного материала, армированного стекловолокном. Помимо демпфирующих функций, она также работает направляющим устройством для подвески, то есть обеспечивает курсовую устойчивость. С ней не нужны стабилизаторы с опорами, поперечные рычаги и традиционные спиральные пружины.

Подвеска МСТ -Multi Compliance Twist Beam Axle

Есть еще более интересная конструкция, разработанная на ZF как альтернатива многорычажной подвеске. Это, пожалуй, принципиально новый тип заднего моста с торсионной подвеской МСТ (Multi Compliance Twist Beam Axle).

Инженеры смогли на базе классической полунезависимой подвески, создать конструкцию, практически с такими же характеристиками, как и сложная многорычажная подвеска, но, разумеется, значительно проще в изготовлении. Из-за необходимости сочетать жесткость с эластичностью кинематики в многорычажке приходится разделять функции между ее элементами, а это усложняет и утяжеляет конструкцию. В новой подвеске МСТ создается своего рода «виртуальный» центр вращения. При движении из-за воздействия боковых и продольных сил, он задает оптимальное схождение колес.

Работа подвески МСТ

Такая эластокинематика торсионной подвески обеспечивает характеристики, которыми до сего времени обладала только многорычажная подвеска, а именно: подруливание в сторону недостаточной поворачиваемости под действием боковых сил, сохранение величины схождения колес при торможении и удержание колеи при разносторонней нагрузке на подвеску.

Подвеска АКС – Active Kinematics Control

Подвеска АКС – Active Kinematics Control

Есть в загашнике и более сложные конструкции подвески, одна из которых АКС – Active Kinematics Control (запатентовано ZF Lemförder)– активная подруливающая система — основная идея которой состоит в том, что для автомобилей более высокого класса, которые разработаны на одной платформе, можно получить более высокие эксплуатационные характеристики фактически без переделки платформы.  Если все предыдущие концепции, о которых мы рассказывали, были механическими устройствами, которые использовали особенности кинематики автомобиля, то АКС – как следует из расшифровки названия-  активно влияет на управление задними колесами, повышая безопасность и комфорт.

Итак, развитию подвесок, и передних, и задних, придан новый толчок. Многие новые конструкции в ближайшем времени появятся на автомобилях, в том числе и продаваемых в России. Что ж, прогресс – это всегда хорошо. Ну или почти всегда.

1 ответ на История с подвесками: что нас ждет

  1. «Для курсовой стабильности и устойчивости автомобиля нужно отрицательное плечо обкатки, то есть ось поворота колеса должно пересечь пятно контакта шины с внешней стороны. К сожалению, для McPherson это почти недостижимо.»
    странно что недостижимо. на рисунке ниже нарисовано как раз отрицательное плечо обкатки. м оно есть в природе, хоть на ауди, хоть на 2108.

    «Благодаря новым материалам и объединению разных функций в одном узле удалось уменьшить количество деталей, причем без потерь в ходовых характеристиках. Ключевой элемент новой конструкции — поперечная листовая рессора из композитного материала, армированного стекловолокном. Помимо ДЕМПФИРУЮЩИХ функций, она также работает направляющим устройством для подвески, то есть обеспечивает курсовую устойчивость. »
    за демпфирование отвечают амортизаторы. рессора-упругий элемент.

    «Это, пожалуй, принципиально новый тип заднего моста с ТОРСИОННОЙ подвеской МСТ (Multi Compliance Twist Beam Axle).»
    торсионная подвеска-это там где упругий элемент-торсион. а в подвеске со связанными рычагами упругий элемент-пружины. что и здесь на картинке прекрасно видно.

Прокомментировать

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *