Эволюция конструкции подвески автомобиля | Автокомпоненты. Бизнес. Технологии. Сервис

Подвеска связывает кузов с колесами, воспринимает силы, действующие на движущийся автомобиль, и гасит колебания. Настройки подвески напрямую влияют на управляемость автомобиля.

В конструкции подвески условно выделяют четыре группы деталей. Условно потому, что в различных схемах некоторые элементы могут выполнять функции двух групп, а иногда даже и трех.

Первая группа – упругие детали, воспринимающие воздействие сил, передающихся от контакта с дорожным покрытием (пружины, рессоры, торсионы или гидропневмоэлементы). Вторая группа – направляющие тяги, передающие боковые и продольные силы и их моменты, а также связывающие кузов с другими элементами подвески, трансмиссией и колесами. Третья группа – элементы, гасящие колебания (амортизаторы или амортизаторные стойки). Четвертая – элементы крепления подвесок.

Также подвески бывают зависимые, независимые и полунезависимые.    

Собственно, и первые варианты конструкции подвески достались автомобилю в наследство от телеги. Древнейший из них – это рессора, она применялась римлянами еще в первом веке до нашей эры. Она и сегодня широко используется на коммерческих автомобилях и внедорожниках. При производстве современных рессор применяются передовые материалы, например, вместо металла это может быть армированный пластик.

На переднеприводных автомобилях конструкции передней подвески чаще всего применяются стойки McPherson. Фактически это амортизатор и пружина в сборе. Снизу она крепится к поворотному кулаку, сверху к брызговику кузова. Также в состав такой схемы входят один или два поперечных рычага. Основные преимущества подвески McPherson – компактность и простота установки, что важно как для технологичности производства, так и для удобства ремонта. На некоторых автомобилях стойки McPherson применяются и в задней подвеске.

Также на современных легковых машинах широко распространена конструкция передней подвески на двойных рычагах. В качестве упругих деталей в такой схеме используются пружины, торсионы, пневмоэлементы или гидропневматические устройства.

Многорычажная подвеска – так называют конструкцию, в состав которой входят четыре рычага или более, она применяется как на передней, так и на задней оси. Такая подвеска позволяет обеспечить лучшую управляемость, и вначале она использовалась преимущественно на автомобилях премиального сегмента. Сейчас ее можно встретить и на машинах массового сегмента. Основной недостаток у такой конструкции один – высокая стоимость и сложность ремонта, поскольку приходится заменять много деталей и крепежных элементов.

На автомобилях массового сегмента в конструкции задней подвески чаще всего используется торсионная балка, ее еще также называют скручивающейся балкой. Данный тип подвески – полунезависимый, поскольку колеса могут поворачиваться на небольшой угол, в результате упругой деформации как самой балки, так и крепежных элементов. Ее основные преимущества – компактность, низкая стоимость, технологичность. Но есть и серьезные недостатки. Главный из которых – при длительной эксплуатации могут появиться усталостные трещины в балке, которые трудно диагностировать.

В последнее время на автомобилях премиального сегмента все чаще используются пневматические подвески с интегрированным регулированием. Они позволяют обеспечивать постоянный дорожный просвет независимо от нагрузки автомобиля, а также изменять клиренс в зависимости от скорости автомобиля и дорожных условий. Наиболее актуальна такая схема для кроссоверов и внедорожников. В такой конструкции используются пневмоэлементы или гидропневматические устройства. Работа подвески осуществляется с помощью микропроцессоров. Основные недостатки такой схемы – высокая стоимость и сложность, как в производстве, так и в ремонте.

На автомобилях премиального сегмента в последнее время получили распространение активные подвески, у которых жесткость элементов и дорожный просвет регулируются с помощью электроприводов. У некоторых спортивных автомобилей даже стабилизаторы поперечной устойчивости активные.

В перспективе подвеска будет еще в большей степени интегрирована в общий комплекс средств активной безопасности автомобиля.    

Устройство подвески скейтборда – Серф-скейты Roots

Подвески или траки – это устройство, на котором держатся колёса скейтборда и которое позволяет делать на доске различные манёвры. Классические подвески, в принципе, все устроены одинаково. А вот подвески сёрф-скейтов, которые, собственно, и делают из обычного скейтборда сёрф-скейт, устроены несколько иначе. 

В сегодняшней статье мы расскажем вам о том, как устроены классические подвески скейтборда и как их настраивать.

Устройство подвески

Все подвески состоят из следующих частей:

Хэнгер – это массивная металлическая часть, в которую вставлены оси, на которые, в свою очередь, насажены колёса с подшипниками. Это одна из самых главных частей подвески. Если хэнгер сделан некачественно, то со временем он может погнуться. Если это произойдёт, то доска перестанет ехать по прямой. 

Если оси, вставленные в хэнгер, сделаны из мягкого металла, то резьбу на них легко будет сорвать. Соответственно, вы потеряете возможность прочно прикрутить колёса и подвеску придётся менять.

Хэнгеры различаются своей шириной: чем шире хэнгер, тем скейт стабильнее, а радиус поворота – больше. В зависимости от ширины дэки и, соответственно, вида скейтборда, выбираются подвески определённой ширины.

Кингпин – это большой болт, который прикрепляет хэнгер к базе подвески. На него насажена пара бушингов с шайбами, всё это затягивается гайкой.

Кинг пин в сборе

Бушинг – это мягкая полиуретановая прокладка. На каждой подвеске их по две. Когда райдер наклоняет доску в какую либо сторону, бушинги берут на себя нагрузку, смягчая наклон хэнгера и не давая металлическим частям подвески тереться друг об друга. Бушинги сделаны из того же материала, что и мягкая часть колёс. Они могут быть твёрже, могут быть мягче, могут быть больше или меньше в диаметре. 

База – это та часть, которая крепится к доске или поворотному механизму. В зависимости от того, для какой доски изготовлена подвеска, она может быть разной длины и ширины.  

Пивот кап – это полиуретановая чашечка, которая вставляется в специальное углубление в базе подвески, в которую вставляется выступающая часть хэнгера. Пивот кап выполняет примерно ту же функцию что и бушинги – смягчает поворот и не даёт хэнгеру тереться об базу.

Пивот капы бывают разные

Виды подвесок

Классические подвески бывают двух видов:

С традиционным кингпином (Traditional Kingpin – TKP) и с развёрнутым (Reverse Kingpin – RKP). У первого вида подвесок кингпин развёрнут в сторону центра доски, а в реверс кингпин подвесках – в сторону носа/тэйла. 

Каждый из видов подвески даёт различные ощущения при езде. Подвески с развёрнутым кингпином выше, чем стандартные, и добавляют больше стабильности при езде. В зависимости от того, насколько наклонён кингпин к базе, подвеска реагирует на движения райдера по-разному.

Настройка подвески

Настройка классических подвесок элементарна. На кингпин накручена большая гайка. Если вы хотите, чтобы скейт был более стабилен, менее поворотлив – затягите эту гайку посильней.

И наоборот, для того, чтобы сделать подвеску мягче и уменьшить радиус поворота (а вместе с этим и стабильность), – ослабьте гайку. 

Если вы затянули гайку максимально, а скейт по-прежнему очень податливый, тогда вам нужно поставить бушинги потвёрже. 

Надеемся, что эта статья дала вам возможность лучше понять, как устроен ваш скейтборд и как настроить его под свой стиль катания!

ДОБРО ПОЖАЛОВАТЬ В СЕМЬЮ

10 ключевых факторов при проектировании подвески

Существует 10 ключевых факторов, которые необходимо учитывать при проектировании системы подвески, будь то одноместный автомобиль или спортивный прототип, и часть навыков дизайнера заключается в урегулировании противоречий между ними.

Конечно, каждый стремится избежать компромисса в любом направлении, но неизбежно некоторые критерии будут иметь приоритет над другими. Наиболее важными из них являются:

• Монтажная жесткость
• Автомобильная упаковка (аэродинамика, конструкция шасси и нормативные требования)
• Высота ц
• Неподрессоренная масса
• Охлаждение (тормоза и подшипники).

Другие, второстепенные, приоритеты включают – в произвольном порядке:

• Стоимость
• Эргономика
• Ресурсы дизайна
• Коэффициент движения
• Геометрия

Другие дизайнеры, возможно, по-разному относятся к этим приоритетам.

Но хотя механикам и счетчикам это может не понравиться, я считаю, что факторы, не связанные с производительностью, такие как эргономика и стоимость, должны быть второстепенными для автомобиля, для которого производительность является главной целью. Более удивительным для некоторых будет то, что я отдаю геометрии второстепенное значение, и я обсужу это позже, но я должен подчеркнуть, что если Приоритет один равен 100, то Приоритет два равен 90: другими словами, все имеет значение.

Главным приоритетом среди 10 является упаковка автомобиля, потому что, если автомобиль не соответствует правилам, он не участвует в гонках, и если он не работает аэродинамически, он не выигрывает. По сравнению с одноместным автомобилем, где вращающиеся шины имеют большое и в значительной степени неизменное влияние, обволакивающий кузов прототипа имеет гораздо большее аэродинамическое и, следовательно, функциональное значение. Вместе правила и аэродинамическая программа будут определять объемы, доступные для передней подвески, тогда как задняя подвеска будет контролироваться конструкцией и аэродинамикой.

В моей последней конструкции Lister Storm LMP, на которую я ссылаюсь в этой статье, я решил подавать охлаждающий воздух для радиаторов и передних тормозов через переднюю подвеску. Чтобы свести к минимуму блокировку элементов подвески и очистить передние тормозные ковши, между верхним и нижним поперечными рычагами было большое вертикальное расстояние, при этом верхний поперечный рычаг располагался как можно выше в пределах обода колеса (диаметром 18 дюймов). Это имело и другие положительные эффекты, такие как снижение нагрузки на поперечные рычаги, выравнивание траекторий нагрузки на поперечные рычаги с верхней и нижней обшивкой пространства для ног (минимальная высота регулируется законодательством) и обеспечение разумного вертикального угла для тяги.

Приведение в действие тяги нетрадиционно с точки зрения современных спортивных автомобилей, но я выбрал его по ряду причин. С точки зрения упаковки это означало, что я мог заполнить свободный объем пружинами и амортизаторами, сохраняя линию капота (обычно приподнятую, чтобы закрыть амортизаторы с толкателем) очень низко. Кроме того, он предлагал меньшую высоту Cg, чем установка с толкателем, и возможность снизить вес и стоимость за счет использования одного подвесного кронштейна для выполнения нескольких функций: наш «мультикронштейн» (и его специальная вставка в шасси) обеспечивал крепления для передней опоры. FLWB (передний нижний поперечный рычаг), амортизатор, стабилизатор поперечной устойчивости и носовая коробка. Шарнирная ось с двумя срезами также намного легче, чем обычные толкатели с одним срезом, и передает свою нагрузку непосредственно на жесткое пересечение стороны пространства для ног и пола. Тяга крутая и короткая, поэтому может иметь маленькое поперечное сечение.

Очевидно, что сжимающие нагрузки, воспринимаемые тягой, малы, так что коробление не вызывает беспокойства, а небольшое поперечное сечение выгодно, поскольку тяга находится в потоке охлаждающего воздуха.

Главный компромисс был, конечно, с эргономикой, где расположение толкателя непревзойденно. Кроме того, я был довольно ограничен в длине демпфера и, следовательно, в коэффициенте движения, который я мог использовать. Для прототипа я бы предпочел около 0,8: 1, при этом амортизатор перемещается в 1,25 раза больше, чем рабочий объем колеса: у Lister спереди меньше, чем это. Я также поменял длину тяги подвески на уменьшение высоты капота за счет использования тяг. Так как пространство для ног должно быть минимум около 690 мм (27,2 дюйма) в ширину, чтобы использовать длинный нижний поперечный рычаг в сочетании (по аэродинамическим причинам) с приподнятой нишей для ног, необходимо, чтобы задняя стойка FLWB проходила через стенку ниши для ног или ниже ниши для ног. Любой из этих вариантов слишком сильно скомпрометировал конструкцию шасси, поэтому я выбрал короткую FLWB, внутренние крепления которой прикручены болтами к нижнему углу пространства для ног.

Приняв это решение, длину FTWB стало легко определить.

Я отношусь к геометрии подвески прагматично и, за отсутствием необходимых инструментов, практически не ограничено наукой. Не то чтобы я считал, что геометрия подвески не имеет значения — я считаю, что она очень важна, — но дизайн — это наилучшее использование доступных ресурсов, будь то деньги, время, материалы, технологии производства или инструменты инженерного анализа. Например: центры вращения на самом деле зависят от силы, а не от геометрии, и поэтому требуют более сложных инструментов анализа, чем те, которые были доступны мне.

Основы конструкции подвески автомобиля

Конструкция и разработка подвески автомобиля существенно влияет на управляемость автомобиля и комфорт при езде. Превосходный дизайн системы подвески следует основным законам физики с использованием методов синтеза конструкции, методического процесса разработки геометрии подвески. Геометрия подвески является основой характеристик автомобиля, на основе которой могут быть разработаны надежные компоненты подвески и настройки.

Конструкция компонентов подвески продолжает двигаться в направлении массовых и экономичных конструкций, при этом высокий уровень жесткости необходим для выполнения проектных требований. Ожидается, что масса, стоимость и жесткость будут становиться все более важными с более высокими требованиями к экономии топлива, альтернативными источниками энергии и переходом на автономные транспортные средства. В этом курсе рассматриваются основные принципы проектирования подвески, учитывающие стратегически важные тенденции в области продукции.

Цели обучения

Посещая этот семинар, вы сможете:

• Обсудить основные характеристики конструкции подвески
• Оценить различные типы подвески, определить преимущества и компромиссы
• Дать представление о граничных условиях подвески на уровне автомобиля геометрия
• Анализ конструкции подвески и ее влияния на характеристики автомобиля
• Оценка основных характеристик линий земли и огибающих шин в конструкции автомобиля

Кому следует посетить

Этот семинар предназначен для автомобильных инженеров, которым необходимо понять основы проектирования подвески, а также интеграцию подвески в окружающую среду автомобиля. Курс предназначен как для OEM-специалистов, так и для инженеров-поставщиков, работающих с приложениями, материалами, дизайном продукции, разработкой, тестированием, моделированием и/или исследованиями.

Предварительные требования

Участники должны иметь базовые знания о конструкции подвески, приобретенные в ходе работы или в качестве хобби. Эта информация, представленная на этом семинаре, будет полезна для лиц, заинтересованных в записи на другие семинары SAE, такие как «Динамика транспортных средств для легковых автомобилей и легких грузовиков» (ID № 9).9020) или Advanced Vehicle Dynamics для легковых и легких грузовиков (ID# C0415).

Вы должны пройти все контактные часы курса и успешно пройти оценку обучения, чтобы получить CEU.

Уильям Пинч

В настоящее время Билл является отраслевым консультантом по системам и компонентам шасси, подвески. Он вышел на пенсию из компании General Motors, где занимал должность глобального лидера по подсистеме подвески в Chassis Group.