Как сделать независимую подвеску

Зависимая и независимая подвески, в чем разница и какая лучше

Существует два варианта подрессоривания кузова автомобиля – зависимая и независимая подвеска. В современных легковых автомобилях применяется, как правило, независимая подвеска. Это подразумевает, что колеса на одной оси не имеют жесткой связки друг с другом, а изменение положения относительно кузова машины одного никак или почти никак не влияет на положение второго. При этом углы развала и схождения колес способны меняться в довольно значительных пределах.

1. Подвеска с качающимися полуосями
2. Подвеска на продольных рычагах
3. Подвеска на косых рычагах
4. Подвеска на продольных и поперечных рычагах
5. Подвеска на двойных продольных рычагах
6. Подвеска на двойных поперечных рычагах
7. Многорычажная подвеска
8. Подвеска типа МакФерсон
9. Вместо послесловия

Конструкция многорычажной подвески

Независимую подвеску можно регулировать как продольной, так и в поперечной плоскости. Все это благодаря уникальной конструкции механизма, давайте разберемся из чего он состоит:

1. Амортизаторы и пружины
2. Подрамник.
3. Опора ступицы
4. Продольные и поперечные рычаги.

Подрамник в конструкции выполняет функцию основного несущего элемента, к нему уже крепятся поперечные рычаги, которые, в свою очередь, соединены с опорой ступицы. На современных машинах независимая подвеска состоит либо из 5, либо из 3 поперечных рычагов.

Принцип действия

Для механизма, который был изобретен еще в середине прошлого века – конструкция многорычажной подвески имеет ряд весьма интересных особенностей. В стандартной комплектации подвески есть несколько рычагов. Верхний осуществляет передачу поперечных усилий, он же необходим и для присоединения колесной пары к подрамнику. Задний рычаг же выдерживает значительную часть веса машины, которая передается через пружину.

Продольный рычаг отвечает за то, чтобы удерживать колеса в направлении продольной оси, их крепление к кузову производится с помощью специальной опоры. Стабилизатор в независимой подвеске отвечает за то, чтобы автомобиль не накренялся при прохождении поворота. Крепится изделие при помощи резиновых опор, а специальными тягами он соединяется с опорами ступиц.

В целом же многорычажная подвеска несмотря на высокую надежность, является механизмом весьма деликатным и требует внимания и своевременного ремонта.

Ремонт независимой подвески

Независимая подвеска – своими руками приводим ее в порядок

Основные дефекты подвески, которые проявляются после прохождения 40 000-80 000 км, – это стук и скрип, которые отчетливо слышны даже в салоне автомобиля во время езды по ухабистой дороге. С чем это связано? Стук возникает по нескольким причинам, они могут быть как серьезными, так и не очень. В любом случае должна срочно ремонтироваться независимая подвеска, своими руками сделать это можно, если починка заключается в замене деталей или подтяжке резьбовых соединений, в иных случаях не обойтись без посещения СТО.

Первым делом следует установить причину, провести визуальную диагностику подвески. Для этого автомобиль следует загнать на смотровую яму или воспользоваться домкратом, так как в разгруженном состоянии этот узел машины охотнее покажет свои дефекты. Да и вам подлезть под нее будет удобнее. Скажем наперед, если вы не слесарь высокого уровня, то вооружитесь руководством по устройству вашего автомобиля, которое всегда идет в комплекте при покупке.

Помните, что стук в области подвески может быть вызван не только неисправностью этой детали, но и поломкой других элементов вашего автотранспорта, например, рулевых тяг или ШРУСов.

Итак, вы расположились в удобной зоне для обследования передней подвески. Снимите амортизаторы и внимательно их осмотрите на наличие трещин. Проверьте следом на целостность шаровые опоры, рычаг, штангу, сайлентблоки. Обратите внимание на все крепежные болты и резиновые уплотнители. Нигде не должно быть трещин, разрывов, разрезов и прочих повреждений. Внимательно пройдитесь взглядом по периметру кузова: там, где детали касаются кузова, должна быть целая и невредимая резиновая прокладка.

Если какие-то «недуги» явно видны, оцените свои силы, сможете ли вы выкрутить поврежденную деталь и вставить новую, понятна ли последовательность сборки поврежденного узла, доходчиво ли изображена схема в книге по эксплуатации автомобиля. Если не сумеете, или внешне все оказалось целым, то пора наведаться на СТО.

Как работает

Подвеска автомобиля устройство и принцип работы совершенно не меняется. Она работает одинаково и на стареньких Жигулях, и на новеньком Мерседесе. Инженерные разработки постоянно совершенствуются, но в течение нескольких лет назначение подвески не изменится.

Как уже было сказано, подвеска берет на себя все удары от езды по дороге. Рассмотрим подробнее, как это происходит:

Например, колеса наехали на кочку. В этот момент шина «поднялась» над землей и одновременно с этим свое положением сменили тяги, рычаги и поворотный кулак.

Сразу после этого в работу «включается» амортизатор. Сначала он сжимается, при этом вместе с ним сжимается пружина, которая некогда была в обычном состоянии.

Сжатие пружины с амортизатором происходит «упруго». Это запускает смещение штока. Вибрация и колебания гасятся резинометаллическими втулками.

Удар после поглощения не распространяется на весь кузов. Но у каждого действия есть своя «отдача». Ее роль играет пружина, которая распрямляется и возвращает амортизатор в прежнее положение.

Существуют разные виды конструкций. Если изучить их подробнее, то можно понять, что они работают аналогичным образом.

Подвеска на продольных и поперечных рычагах

Один из наиболее дорогостоящих видов, который встречается крайне редко ввиду сложности конструкции. По сути, подвеска выполнена по типу «Макферсон» с небольшими отличиями. Конструкторы решили снять нагрузку с брызговика и поэтому разместили пружину несколько дальше амортизатора. Один ее конец упирается в моторный отсек, а второй — в салон. Для передачи усилия с амортизационной стойки к пружине конструкторы добавили качающийся рычаг. Он мог перемещаться в вертикальной продольной плоскости. По центру рычаг соединялся с пружиной, один его конец крепился на амортизатор, а второй — в перегородку.

Собственно практически все соединения шарнирные, а это является существенным недостатком, так как «Макферсон» и славился их небольшим количеством. Собственно, такая передняя независимая подвеска встречается на автомобилях «Ровер». Особых преимуществ не имеет, поэтому популярностью не пользуется, да и обслуживать ее сложно и дорого.

Неполная независимость: как устроена и чем хороша полузависимая подвеска

Мы уже рассказывали о зависимых и независимых подвесках. Но за кадром остался еще один тип подвесок – полузависимые. В характеристиках автомобиля такой тип подвески часто указывается как независимый, но на первый взгляд, выглядит самая распространенная конструкция именно как обычная балка зависимой подвески. В чем же тут секрет?

Насколько независима независимая подвеска?

К азалось бы, раз подвеска независимая, то перемещения одного колеса от другого никак не зависят. Такое чаще встречается в теории. На практике же полностью независимые подвески – большая редкость.

Почти всегда в конструкции подвески предусмотрена такая деталь как стабилизатор поперечной устойчивости. Благодаря ей вертикальные перемещения одного колеса через упругий торсион передаются на другое. Подобное «нарушение независимости» нужно для улучшения управляемости автомобиля, а точнее, для уменьшения кренов в поворотах. Решение не самое изящное, имеющее и ряд недостатков, но при этом недорогое, ведь активные подвески дороже на порядки. А так достаточно простая деталь не дает машине заваливаться в повороте.

Конечно, управляемость можно настроить и без этой детали, и даже плавность хода улучшится. Примеров тому немало: вот Renault Logan, например, после первого рестайлинга лишился стабилизатора спереди, а у классических Жигулей в задней подвеске его и не было никогда. Но большинство современных машин его имеет и в передней, и в задней подвесках.

На фото: Renault Logan ‘2004–09

Не редкость и «активные» стабилизаторы, которые умеют менять угловую жесткость торсиона или вообще отключаться. Такие есть, например, на машинах BMW или на внедорожниках Nissan. Это позволяет снизить негативные факторы от использования стабилизатора.

На фото: Nissan Patrol ‘2014–н.в.

Получается, подвески у абсолютного большинства машин не абсолютно независимые, перемещение одного колеса все же вызывает перемещение и другого. Пусть и в меньшей степени, чем при наличии связи в виде общей жесткой оси, как у зависимой подвески, когда перемещение одного колеса всегда однозначно связано с перемещением второго.

С неразрезными мостами, кстати, стабилизатор поперечной устойчивости также применяют: крены есть у машин с любыми подвесками.

Полузависимые: редкие и самые распространенные

Если стабилизатор все равно нужен, то может быть, его можно сделать частью несущей конструкции подвески? Наверное, именно так рассуждали инженеры, когда придумали переднюю подвеску МакФерсон для Audi 100/A6 в кузове С4. Не удивляйтесь, но МакФерсон у нее – полузависимый, ведь вместо переднего нижнего рычага подвески тут используется мощный стабилизатор поперечной устойчивости. Оба колеса связывает единая упругая деталь, являющаяся частью несущей конструкции. Восьмидесятые годы были щедры на интересные технические решения, так что я не удивлюсь, если на каких-то еще машинах использовали подобную схему, ведь торсион стабилизатора очень удобно использовать в качестве рычага. По кинематике подвеска Audi может считаться полностью независимой за одним существенным «но»: вертикальное перемещение одного из колес обязательно вызывает перемещение второго колеса на существенную величину, связанную с достаточно высокой жесткостью торсиона.

Очень распространенная схема полузависимой подвески со скручиваемой балкой – в том числе и плод усилий инженеров концерна Volkswagen. Ведь появилась она именно на VW Golf в 1974 году. Гениальность идеи была в том, что тут направляющий аппарат обоих задних колес был единой деталью, которая крепилась к кузову всего в двух точках. А эластокинематика движения каждого из колес была почти подобна кинематике подвески на продольных рычагах. Балка в форме буквы Н крепится к кузову в двух крайних точках, а ступицы колес расположены на нижних концах буквы. Самая важная часть конструкции – поперечина, которая соединяет конструкцию воедино и обеспечивает необходимую жесткость. Если балку расположить вплотную к точкам крепления к кузову (когда балка превратится в букву П), то подвеска по кинематической схеме будет полностью подобна конструкции на продольных рычагах, а если перенести ближе к точкам крепления колес, то будет больше похожа на зависимые подвески. Центральная часть балки в этой конструкции обязательно имеет податливость и может изгибаться, обеспечивая колесам возможность независимого перемещения. Отнести такую подвеску к зависимым можно лишь конструктивно: колеса связаны единой деталью несущей конструкции. Но в работе такая подвеска все же подобна именно независимым.

На фото: Volkswagen Golf ‘1974–83

Конструкция настолько удобна для массового автомобилестроения, что ее применяют для машин до D класса включительно, а порой используют и в сочетании с ведущим задним мостом. Например, на кроссовере Opel Mokka сзади стоит именно скручиваемая H-образная балка, даже на вариантах с полным приводом.

Секрет подобного успеха прост. Во-первых, конструкция предельно надежна: мощные боковые рычаги связаны мощным торсионом, а к кузову она крепится большими и прочными сайлентблоками. Эти детали служат долго, а сломать их тяжело. И такая конструкция недорога как в изготовлении, так и в эксплуатации.

Кинематика движения колес изначально удачна и может варьироваться в широких пределах путем изменения жесткости креплений, жесткости торсиона, боковых рычагов и их взаимного расположения. К тому же подвеска очень компактна, позволяет разнести амортизаторы максимально широко, что обеспечивает отличные условия их работы. Можно расположить пружины и амортизаторы очень низко и плотно, что увеличивает внутренний объем задней части машины. Из всех типов независимых подвесок для неведущих колес лучшей кинематикой обладают разве что многорычажные конструкции на базе двухрычажных подвесок или стоек МакФерсона, но они значительно более дороги.

Недостатки у такой схемы тоже есть. Эластокинематика Н-образной балки такова, что угловая жесткость балки всегда связана с податливостью подвески в поперечном направлении и нагрузкой. В результате балка всегда избыточно жесткая для ее роли стабилизатора поперечной устойчивости. Неподрессоренные массы у такого типа подвески тоже достаточно высоки, а попытка уменьшить массу балки за счет уменьшения длины продольных рычагов ведет к ухудшению кинематики ее работы и увеличению жесткости связи. И развязать жесткость резинометаллических элементов в продольном и поперечном направлении тоже конструктивно сложно, они будут всегда связаны, ведь это всего два сайлентблока, работающих на кручение и разрыв.

Усложнение конструкции введением реактивной тяги, например, в виде механизма Уатта — ход не новый. Сравнительно недавно его применяли в серийном производстве на Opel Astra J/Chevrolet Cruze, а спортсмены при подготовке машин с Н-образной балкой часто использовали дополнительные реактивные рычаги для улучшения управляемости и контроля кинематики.

Опорные элементы балки стараются ставить под углом к плоскости качения балки: так обеспечивается уменьшение передачи вибраций на кузов при снижении податливости блоков в поперечном направлении и улучшение кинематики. Дополнительные хитрости в виде выноса опорных площадок пружин на внешние кронштейны позволяют обеспечить необходимый угол доворота колес под нагрузкой. Но в любом случае этот тип подвески остается конструктивно простым и дешевым. И именно поэтому его применяют столь массово.

А на практике оно как?

Сравнение различных автомобилей с различными типами задней подвески не дает возможности выбрать однозначного лидера. Разумеется, многорычажную подвеску проще наделить и хорошей управляемостью, и высокой плавностью хода в сочетании с высокой нагрузочной способностью. Но вот беда: сравнивая даже авто одного класса, нельзя сделать вывод о том, какая применяется подвеска лишь на основании их ходовых характеристик. Настоящим подарком для любителей выяснить, что лучше, а что хуже, являются машины на платформе MQB: у многих из них в зависимости от мотора в задней подвеске может применяться как балка, так и многорычажная конструкция.

Мой личный опыт показывает, что только серьезное сравнение позволяет выявить нюансы, а в обычной эксплуатации можно заметить лишь несколько другую акустическую картину при проезде неровностей и более явное изменение управляемости с нагрузкой у машин с Н-образной скручиваемой балкой относительно машин с многорычажной подвеской. Слепое сравнение обычно не дает возможности выявить однозначного победителя. А все это говорит о том, что энтузиазм производителей по поводу этого типа подвески на бюджетных автомобилях вполне обоснован: по цене недорогой зависимой подвески вы получаете полноценную независимую с хорошей кинематикой.

Виды подвесок. Преимущества и недостатки

Зависимая подвеска

Этот тип отличает от прочих наличие жесткой балки, которая осуществляет связь между колесами. Функциональный принцип предусматривает влияние работы одного колеса на другое. Простая конструкция, неприхотливость в обслуживании, и как следствие, бюджетная стоимость. Чаще используется на легковых автомобилях эконом класса, грузовиках и внедорожниках.

В процессе работы такой подвески, если одно колесо попадает на неровность (поднимается или опускается), то второе колесо, как на рычаге, принимает противоположную позицию. В стандартном виде балка соединена с кузовом рессорами. Этот тип соединения считается наиболее надежным. При езде по ухабистому покрытию кренится весь кузов автомобиля. В салоне ощущаются все неровности дорожного полотна, на которые попадают колеса авто.

Маневренность, управляемость, плавность хода имеют средние показатели при зависимом типе подвески.

Подтипы подвески

• Рессорная

Жесткий мост подвешен на продольных рессорах. Балка (мост) связана с рессорами прочными креплениями-хомутами. Рессора является «смягчающим» элементом, который первым принимает удары и сглаживает их силу. Это самый первый тип устройств, которые использовались еще в египетских колесницах, но не потерявший свою актуальность и в современном автомобилестроении.

Этот подтип подразумевает использование поперечной (реактивной) штанги и диагональных или продольных рычагов. Кузов автомобиля соединяется каждым из рычагов с балкой. Рычаги выполняют функцию мягкой фиксации оси. Смягчение ударов в таком подтипе подвески выполняют амортизаторы и пружины.

Для прицепов и отечественных грузовых автомобилей часто применяется зависимая рессорно-балансирная подвеска. Нейтрализаторами ударов выступают не только рессоры, но и балансиры, перераспределяя нагрузку по осям.

Составные части подвески:

• Основа (мост). Жесткая балка, которая соединяет колеса.
• Рессора. Устанавливается количество n рессорных листов на каждую сторону (продольные элементы) или поперечных, расположенных вдоль балки. Рессоры принимают участие в демпфировании. Количество листов зависит от марки/модели автомобиля и его назначения.
• Кронштейн. Крепление рессор к кузову. Кронштейны устанавливаются фиксировано или не фиксировано. Нефиксированные кронштейны называют серьгой.
• Хомуты.
• Амортизаторы.
• Стремянка.
• Рессорные опоры.
• Ступицы.
• Пружины.
• Рычаги.
• Тяга Панара.
• Стабилизаторы.
• Придаточный вал (Де Дион подвеска).
• Дифференциал.
• Муфта.
• Тормозной диск.
• Балансиры.

В зависимости от вида и подтипа, составные элементы имеют отличия и не каждый элемент присутствует в определенном подтипе подвески. Реже используются пневмоэлементы.

Независимая подвеска

Этот вид подвески используется наиболее часто. В отличие от зависимой, здесь колеса не имеют жесткой связи, и не влияют в полной мере друг на друга. Внутри независимой системы есть много подтипов, чаще применяют такие как:

• Двухрычажные. Два рычага, верхний и нижний, выполняют функцию крепежа. Один конец рычага установлен на ступице, а второй крепится на кузове. Более полувека этот тип применяется в различного типа автомобилях, чаще для легковых. В «Формуле-1» использовалась именно двухрычажная система. Большинство представителей семейства Жигулей оборудованы такой подвеской.

Конструктивно, нижний рычаг от ступицы направляется к балке или подрамнику, а верхний, вторым концом крепится к кузову. За основу шарнирных креплений выступают сайлентблоки. Нейтрализатором ударов в таком типе могут применятся пружины, пневмабаллоны, рессоры полуэллиптические, торсионы.

• Пневматические. По сути, это оборудование амортизирующей части подвески на пневматике. Следовательно, тип подвески может быть различным (одно, двух и четырехконтурные, зависимым, независимым, полузависимым и т.д.).

Пневмооборудование позволяет изменять клиренс, настраивать жесткость подвески. Автоматический режим предусматривает адаптацию подвески к характеру дорожного покрытия и интенсивности движения.

• Дюбонне. В довоенное время эта система была популярна за счет улучшеных ходовых качеств при недорогой стоимости. Технически, устройство представляло рычаг, упирающийся в пружину, которая заключалась вместе с амортизатором в общий корпус. Рычаг представлял вид колена. В корпусе находилась амортизаторная жидкость. Распространение этот способ не нашел, так как из кожуха с амортизатором и пружиной, в месте выхода рычага постоянно сочилась жидкость. Но есть интересный факт, такую систему применяли в подвеске Leopard 1 и течь амортизатора на подвеске танка была устранена, что не отразилось на автомобильных пневмоэлементах.
• Гидравлические. Принцип работы таких систем схож с пневматикой. Различие в упругом элементе и специальной жидкости. Гидравлические системы рассчитаны на более длительный срок службы.
• Макферсон. Создана в 1960 году инженером МакФерсоном. Состоит из рычага, пружинного блока с амортизатором «качающаяся свеча», выполняющего роль шкворня и стабилизатора устойчивости. Менее эффективная система против двухрычажной поперечной или продольной, но нашедшая широкое применение за счет малой себестоимости и технологичности.

Преимущества и недостатки независимых подвесок

Независимые подвески популярны на легковых автомобилях за счет высокой эффективности и повышения ходовых качеств. Находясь в салоне при движении на автомобиле с независимой подвеской менее ощутимы неровности дороги. Значительно смягчаются даже грубые удары при попадании одного колеса в выбоину. Такая подвеска повышает безопасность минимизируя крен автомобиля при значительном изменении положения одной оси. Повышена управляемость в сравнении с авто, имеющими зависимую подвеску. Осуществляется более совершенное сцепление с дорожным полотном, что имеет значение, особенно на высокой скорости.

Из недостатков, такие системы имеют больше элементов, дороже в эксплуатации и ремонте. В некоторых случаях, независимость осей может влиять на просвет в худшую сторону. При значительном изменении положения одного колеса есть вероятность повредить днище.

Полузависимая подвеска

Такой тип подвески используется для заднего моста, при условии, что автомобиль переднеприводный. Два продольных рычага подвески соединены поперечной балкой, в результате внешне получается П-образная форма. Один конец рычага закреплен на ступице, а второй на кузове или раме авто.

В отечественном автопроме такую схему можно увидеть на ВАЗах от 2108 до 2115 моделей.

К положительным моментам полунезависимых подвесок относятся:

• высокая ремонтопригодность;
• простота обслуживания и ремонта;
• при изменении геометрии поперечного сечения балки, можно регулировать характеристики подвески;
• высокая жесткость в поперечном сечении;
• компактность и легкость, что снижает неподрессоренные массы;
• оптимальные кинематические характеристики.

Полунезависимая подвеска, в основном, собирается на производстве на отдельном конвейере. Полностью собранная подвеска готова к установке в один прием.

К недостаткам относят:

• применение только на заднем мосту авто с передним приводом;
• система предусматривает определенную форму днища.

В целом, полунезависимая подвеска находит положительный отклик и аргументы в поддержку эффективности по многим ходовым показателям.

Зависимые и независимые подвески

На одной оси автомобиля колёса могут быть связаны жёсткими балками и работать синхронно при наезде на препятствие одним из них. В этом случае подвеска считается зависимой. Как правило, такие системы применяются для задних колёс. В то же время независимая подвеска, например, передних колёс, предполагает раздельное, не связанное друг с другом жёстким элементом соединение. Каждое колесо может в процессе движения изменять своё положение независимо от второго. Такая компоновка обеспечивает высокую степень сцепления с дорожным покрытием, более комфортные условия передвижения по неровной дороге и повышает управляемость на больших скоростях. В этом плане может быть вопрос: «Независимая подвеска своими руками – реально или нет?». Ответ однозначен, специалисты не рекомендуют самостоятельно изменять конструкцию любой модели автомобиля без соответствующих профессиональных знаний и навыков.

Спортивные независимые подвески

Винтовая подвеска, или койловеры – амортизационные стойки с возможностью настройки жесткости прямо на автомобиле. Благодаря резьбовому соединению нижнего упора пружины можно регулировать ее высоту, а также величину дорожного просвета.

Подвески типа push-rod и pull-rod

Данные устройства разрабатывались для гоночных автомобилей с открытыми колесами. В основе – двухрычажная схема. Основная особенность заключается в том, что демпфирующие элементы расположены внутри кузова. Конструкция данных типов подвески очень схожа, отличие заключается лишь в расположении воспринимающих нагрузку элементов.

Различие спортивных подвесок push-rod и pull-rod

Спортивная подвеска push-rod: воспринимающий нагрузку элемент – толкатель, работает на сжатие.

Спортивная подвеска pull-rod: воспринимающий нагрузку элемент работает на растяжение.

Такая конструкция снижает центр тяжести и обеспечивает лучшую устойчивость автомобиля. Подвеска pull-rod имеет более низкий центр тяжести, чем push-rod. Однако на практике их общая эффективность примерно одинакова.