Незалежна підвіска автомобілів, опис і принцип роботи

У незалежній підвісці колеса однієї осі не мають жорсткого зв'язку, і переміщення одного з них або не впливає на друге, або має на нього лише незначний вплив. При цьому установчі параметри - такі, як колія, розвал коліс, а в деяких типах і колісна база - змінюються при стисненні і відбої підвіски, іноді в досить значних межах.

З хитними півосями

Підвіска з хитними півосями має по одному шарниру на кожній з них. Це забезпечує їх незалежне підресорювання, але при роботі підвіски такого типу змінюються у великих межах як колія, так і розвал коліс, що робить таку підвіску кинематически недосконалою.
Завдяки простоті і дешевизні така підвіска у свій час широко використовувалася в якості ведучого заднього моста на задньопривідних автомобілях. Однак у міру зростання швидкостей і вимог до керованості від неї стали повсюдно відмовлятися, як правило - на користь більш складною, але і більш досконалої підвіски на поздовжніх або косих важелях. Наприклад, ЗАЗ-965 мав коливаються піввісь в задній підвісці, але його наступник ЗАЗ-966 вже отримав косі важелі і піввісь з двома шарнірами на кожній. Точно таку ж трансформацію зазнала і задня підвіска другого покоління американського Chevrolet Corvair.
На передньому мосту така підвіска застосовувалася дуже рідко, і практично виключно на малоскоростной, легких задньомоторних автомобілях (наприклад, Hillman Imp).
Існували й поліпшені варіанти такої підвіски. Наприклад, на деяких моделях Mercedes-Benz шістдесятих років використовувався задній міст з одним шарніром посередині, половинки якого працювали як гойдаються півосі. Такий варіант підвіски відрізняється меншим зміною її параметрів встановлення при роботі. Між половинками моста встановлювався додатковий пневматичний пружний елемент, який дозволяв регулювати висоту кузова автомобіля над дорого.
На деяких автомобілях, - наприклад, пікапах «Форд» середини 1960-х років, застосовувалися незнаючим мости з хитними півосями, точки кріплення яких були розташовані близько до коліс протилежного борту. Напівосі при цьому виходили дуже довгими, майже на всю колію автомобіля, і зміна колії і розвалу коліс було не так помітно.

На поздовжніх важелях

Це по суті різновид підвіски на поздовжніх важелях, створена в прагненні позбутися її вроджених вад. Вона майже завжди використовується на задній ведучої осі.
У ній осі гойдання важелів розташовані під деяким кутом. Завдяки цьому зміна колісної бази мінімізується в порівнянні з підвіскою на поздовжніх важелях, зменшується і вплив кренів кузова на нахил коліс (але з'являється зміна колії).

Існує два види такої підвіски.

У першому використовується по одному шарниру на кожній півосі, як в підвісці з хитними півосями (іноді її і вважають різновидом останньої), при цьому вісь хитання важеля повинна проходити через центр шарнірів півосей (розташованих в районі їх прикріплення до диференціалу), тобто розташована під кутом 45 градусів до поперечної осі автомобіля. Це здешевлює підвіску, але при її роботі сильно змінюються розвал і сходження коліс, в повороті зовнішнє колесо «підламується» під кузов, а центр крену виявляється дуже високим (ті ж недоліки характерні і для підвіски на хитних півосях). Цей варіант застосовувався практично виключно на дешевих, легких і малоскоростной, як правило - задньомоторних автомобілях (ЗАЗ-965, Fiat 133, і так далі).
У другому варіанті (саме він показаний на ілюстрації) кожна піввісь має по два шарніра - внутрішній і зовнішній, при цьому вісь хитання важеля не проходить через внутрішній шарнір, і її кут з поперечною віссю автомобіля становить не 45, а 10-25 градусів, що вигідніше з точки зору кінематики підвіски. Це зменшує зміна колії і розвалу коліс до прийнятних величин.
Другий варіант в 1970-е ... 1980-ті роки дуже широко застосовувався на задньопривідних автомобілях, як правило безпосередньо замінивши використовувалися на попередніх поколіннях залежні підвіски з нерозрізним мостом. Можна назвати такі моделі, як «Запорожець» ЗАЗ-966 і -968, BMW 3-й ... 7-ї серій, деякі моделі Mercedes-Benz, Ford Granada, Ford Sierra, Ford Scorpio, Opel Senator, Porsche 911 і так далі. В якості пружних елементів застосовувалися як традиційні кручені пружини, так і торсіонні вали, іноді - пневмобаллона. Згодом у міру вдосконалення підвісок автомобілів і підвищення вимог до стійкості і керованості він був витіснений або більш дешевої і компактній підвіскою «Макферсон» ( «Чепмен»), або більш досконалої на подвійних поперечних важелях, і сьогодні застосовується досить рідко.
На передньопривідних автомобілях така підвіска застосовувалася рідко, так як для них її кінематичні переваги мало значимі (в них роль задньої підвіски взагалі набагато менше, ніж у задньопривідних). З прикладів можна назвати, наприклад, Trabant, у якого пружним елементом в підвісці на косих важелях служила закріплена в своєму центрі на кузові поперечна ресора, кінці якої кріпилися до кінців А-образних косо розташованих важелів.

На поздовжніх і поперечних важелях

Це складний і дуже рідко зустрічався тип підвіски.

По суті він був варіантом підвіски Макферсон, але для розвантаження бризковика крила пружини розташовувалися не вертикально, а горизонтально поздовжньо, і упиралися заднім торцем в перегородку між моторним відсіком і салоном (щит передка).
Для передачі зусилля від амортизаторной стійки на пружини було необхідне введення додаткового хитається у вертикальній площині поздовжнього важеля з кожного борту, передній кінець якого шарнірно закріплювався нагорі стійки, задній - також шарнірно на щиті передка, а в його середній частині був упор для переднього торця пружини.
Через свою порівняльної складності така підвіска втратила основні переваги схеми Макферсон - компактність, технологічну простоту, невелика кількість шарнірів і малу собівартість, зберігши всі її кінематичні недоліки.
Таку підвіску мали англійські «Ровер» 2200 TS і 3500 V8, а також німецькі Glas 700, S1004 і S1204.
Схожі додаткові поздовжні важелі були в передній підвісці першого «Мерседеса» S-класу, але пружини розташовувалися все ж традиційно - в вертикальному положенні між кузовом і нижніми поперечними важелями, а самі невеликі поздовжні важелі служили тільки для поліпшення кінематики.

На подвійних поздовжніх важелях

У цій підвісці з кожного боку є по два поздовжніх важеля. Як правило така підвіска застосовувалася на передній осі порівняно малоскоростной задньомоторних автомобілів - характерними прикладами її використання є «Фольксваген Жук» і перші покоління «Фольксваген Транспортер», ранні моделі спорткарів «Порше», а також мотоколяска С-3Д і «Запорожець».
Всі вони мали по суті загальну конструкцію (так звана «система Порше», в честь винахідника) - як пружні елементи застосовувалися розташовані один над одним поперечні торсіонні вали, що з'єднують пару важелів, причому торсіони були укладені в утворювали поперечину підвіски труби (у пізніх моделей «Запорожця» крім тріснув в якості додаткових пружних елементів застосовувалися також циліндричні кручені пружини, розташовані навколо амортизаторів).
Головною перевагою такої підвіски є велика компактність в поздовжньому і вертикальному напрямках. Крім того, поперечина підвіски розташована далеко попереду осі передніх коліс, завдяки чому з'являється можливість сильно винести салон вперед, розмістивши ноги водія і переднього пасажира між арками передніх коліс, що дозволяло істотно скоротити довжину заднемоторного автомобіля. При цьому, однак, розташований спереду багажник виявлявся досить скромним за обсягом, саме через винесеною далеко вперед поперечки підвіски.
З точки зору кінематики ця підвіска недосконала: в ній відбуваються хоча і менші в порівнянні з одинарними поздовжніми важелями, але все ж суттєві зміни колісної бази при ходах відбою і стиснення, і так само присутня сильна зміна розвалу коліс при кренах кузова. До цього слід додати, що важелі в ній повинні сприймати великі згинальні і крутильні навантаження з боку як вертикальних, так і бічних сил, що змушує робити їх досить масивними.

На подвійних поперечних важеля х

У цій підвісці з кожного боку автомобіля розташовані два поперечних важеля, внутрішні кінці яких рухомо закріплені на кузові, поперечині або рамі, а зовнішні з'єднані зі стійкою, що несе колесо - як правило поворотною в передній підвісці і неповоротною в задній.
Зазвичай верхні важелі коротше нижніх, що забезпечує вигідне з точки зору кінематики зміна розвалу коліс в сторону більшого негативного при ході стиснення підвіски. Важелі можуть бути як паралельні один одному, так і перебувати один щодо одного під певним кутом в подовжній і поперечній площинах. Нарешті, один з важелів або вони обидва можуть бути замінені поперечної ресорою (про такий тип підвіски див. Нижче).
Фундаментальне перевага такої підвіски - можливість для проектувальника шляхом вибору певної геометрії важелів жорстко поставити всі основні установчі параметри підвіски - зміна розвалу коліс і колії при ходах стиснення і відбою, висоту поздовжнього і поперечного центрів крену, і так далі. Крім того, така підвіска нерідко повністю монтується на кріпиться до кузова або рами поперечині, і таким чином є окремий агрегат, який може бути цілком демонтований з автомобіля для ремонту або заміни.
З точки зору кінематики та керованості подвійні поперечні важелі вважаються найбільш досконалим типом направляючого апарату, що обумовлює дуже широке поширення такої підвіски на спортивних і гоночних автомобілях. Зокрема, всі сучасні боліди «Формули-1» мають саме таку підвіску як спереду, так і ззаду. Більшість спортивних автомобілів і представницьких седанів в наші дні також використовують цей тип підвіски на обох осях.
Якщо підвіска на поперечних важелях використовується для подрессоривания поворотних коліс, її конструкція повинна забезпечувати їх поворот на необхідні кути. Для цього або саму сполучає важелі стійку виконують поворотною, використовуючи для її з'єднання з важелями спеціальні кульові шарніри з двома ступенями свободи (їх часто називають «шарові опори», але насправді опорою з них є тільки нижню петлю, на який стійка дійсно спирається) , або стійка виконується неповоротною і гойдається на звичайних циліндричних шарнірах з одним ступенем свободи (наприклад, різьбових втулках), а поворот коліс забезпечується за рахунок обертового в підшипниках вертикального стрижня - шкворня. що грає роль реально існуючої осі повороту коліс.
Навіть якщо в підвісці конструктивно відсутні шкворни, і стійка виконана поворотною на кульових шарнірах - все одно часто говорять про шворні ( «віртуальному») як осі повороту коліс, а також про кути його нахилу - поздовжньому ( «кастер») і поперечному.
В даний час шкворни використовуються як правило в підвісках вантажівок, автобусів, важких пікапів і позашляховиків, а в підвісках легкових автомобілів при необхідності забезпечення повороту коліс застосовуються стійки з кульовими шарнірами, так як вони не вимагають частої мастила.