В чем особенности конструкции спортивной подвески автомобиля

В чем особенности конструкции спортивной подвески автомобиля

Если вы задумали модернизировать стандартный механизм подрессоривания своего легкового транспортного средства, оцените плюсы и минусы спортивного варианта.

Система подрессоривания – сложнейшая конструкция, которую инженеры усовершенствуют со дня создания первого автомобиля. Типов упругих элементов великое множество: передние и задние, зависимые и независимые, двух- и многорычажные. Но спортивная подвеска автомобиля среди этого разнообразия стоит особняком.

Функциональные элементы системы подвесок

Применительно к гоночным авто, подвеска не может быть обычной, так как работает в условиях повышенных скоростей и экстремальных ситуаций. Главная функция узла – надежная физическая связь кузовной части с колесами, а покрышек – со скоростным треком. При этом должна быть обеспечена безопасность и удобство передвижения пилота.

Функциональные элементы системы подвесок

Набор элементов подвески для спорта следующий:

• Демпфирующие детали. Основным компонентом устройства идут мощные габаритные амортизаторы (часто – регулируемые) с большим объемом масла.
• Упругие элементы. Это витая пружина, которая придает мягкость хода и удерживает подрессоренную массу на заданной высоте. А также стабилизатор поперечной устойчивости, не дающий машине опрокидываться на виражах.
• Опоры стоек со сферическим шарниром в центре.
• Направляющие рычаги. Детали регулируют перемещение автопокрышек по отношению к силовому каркасу.
• Крепежи.
• Стопор ограничения хода.

Для тех, кого интересует тюнинг механизма подрессоривания: цена на комплект пружин с амортизаторами начинается от 15 тыс. руб., а шарнир сферический стоит от 9 тыс. руб.

Разновидности спортивных подвесок

В прямой зависимости от подвески для спорта находятся:

• скорость спорткаров;
• гоночные режимы движения;
• характер управляемости;
• приспосабливаемость к треку.

Машины для автоспорта комплектуют подвесными устройствами в соответствии с видом соревнований. Отсюда разновидности систем:

• Дрэг рейсинг: скоростные заезды на короткие дистанции с резким рывком на старте требуют разборных стоек амортизаторов и жестких стальных пружин.
• Дрифт: здесь важно не потерять скорость в движении по дуге, поэтому в подвеске регулируется клиренс, жесткость пружин амортизатора, развал автопокрышек. Диаметр стоек увеличен до 5,5 см.
• Ралли: в заездах по самым проблемным трассам выдерживают амортизаторы с увеличенным штоком, скрытые стальным кожухом. Клиренс может подрасти на 0,7 м либо уменьшиться на 0,2 м по отношению к базовой величине.

Автомобили для кольцевых гонок снабжают винтовыми узлами «койловер», скомпонованными из регулируемых амортизаторов и жестких пружин.

Настройки спортивной подвески

Грамотно сбалансированная автоподвеска не позволяет спорткару скакать и раскачиваться, уменьшает крен на поворотах, повышает динамику.

Настройки спортивной подвески

Под настройкой подразумевают следующие корректировки:

• Развал колес. Для надежного прилегания шин к горизонтальной плоскости соблюдают угол в 90°.
• Схождение. Неправильно выставленный разворот покрышек внутрь съедает резину, ухудшает маневренность машины.
• Регулировка кастера. Штатные опоры под стойки амортизатора меняют на специализированные, что позволяет легче управлять рулем.
• Регулировка центра крена. Положение рычагов подвески меняют таким образом, чтобы внешнее колесо лучше сцеплялось с треком (важно на виражах).
• Развесовка. Снаряженную массу оптимально распределяют между осями, тогда автомобиль становится увереннее на крутых поворотах.

Настройки подвесного устройства, меняющие высоту дорожного просвета, производят автоматически.

Достоинства и недостатки спортивной подвески

Если вы задумали модернизировать стандартный механизм подрессоривания своего легкового транспортного средства, оцените плюсы и минусы спортивного варианта.

• центр тяжести сместится вниз, машина станет более устойчивой на дорожном полотне;
• клиренс без демонтажа будет корректироваться автоматически;
• улучшится управляемость;
• динамические характеристики повысятся;
• машина перестанет проседать.

К неудобствам относятся:

• большой расход на покупку и монтаж запчастей;
• дорогостоящий ремонт;
• необходимость профессионального обслуживания узлов и деталей механизма;
• недолговечность подвесного оборудования.

И еще: о комфортной мягкой езде в доработанном автомобиле придется забыть навсегда.

Держать удар: Хорошо подвешенный автомобиль

Многим раллийным пилотам знакома такая ситуация: хороший автомобиль подготовлен по высшему классу, гонщик проявляет чудеса концентрации и пилотирует болид на пределе собственных возможностей — а в результате занимает место даже не в первой десятке. Чтобы побороть неудачи, раллист вкладывает колоссальные средства в запчасти, доводит до белого каления несчастный мотор, а то и вовсе начинает сомневаться в собственных водительских качествах.

Но затем он находит правильные настройки подвесок и сразу получает невиданную ранее максимальную скорость, «рельсовую» управляемость и долгожданное место на подиуме.

В автоспорте, особенно в ралли, за неправильные настройки амортизаторов можно поплатиться минутами на финише. Если колеса не касаются земли, нет никакого смысла ни в мощном моторе, ни в классном гонщике. Чемпион России по ралли 2004 года Геннадий Брославский и механики команды FreeDRIVE рассказали нам, как устроены подвески, и поделились секретами правильной настройки автомобиля. Первым делом Геннадий сообщил, что правильно говорить не «подвеска», а «подвески», так как их на автомобиле четыре.

Почва под ногами

Автогонщики тоже люди, и сильная тряска и удары могут негативно сказаться на их здоровье, и все же рассуждения о комфорте мы оставим любителям семейных седанов. Всем известно, что подвески нужны автомобилю, чтобы как можно дольше сохранять сцепление всех четырех колес с дорогой. При этом важно, чтобы колеса не только касались дорожного полотна, но и принимали на себя как можно большую часть веса автомобиля. В идеале вес должен распределяться между колесами равномерно. Но во множестве ситуаций (крен автомобиля в повороте, выезд на уклон, проезд над ямой) у автомобиля буквально «почва уходит из-под ног». В такой ситуации важно, чтобы подвеска не только дотянулась до земли, но и с достаточным усилием прижала колесо к отдалившейся дороге во избежание пробуксовки. Способность подвески отжимать колесо от автомобиля называют отбоем.

Другая важная задача подвески — гасить удары при проезде выпуклых неровностей, чтобы они не передавались на кузов. Допустим, автомобиль на высокой скорости наезжает на камень. Слишком жесткая подвеска передаст прыжок колеса на кузов. При этом ходовая часть испытает нежелательную избыточную нагрузку, а кузов подпрыгнет, увлекая за собой и разгружая остальные колеса. Кроме того, на толчки кузова уходит энергия, поэтому максимальная скорость прыгающего и вибрирующего автомобиля будет меньше. Если же подвеска в такой ситуации позволит кузову остаться неподвижным, автомобиль сохранит скорость и управляемость. Такое свойство подвески называется сжатием.

Стойка подвески состоит из пружины и амортизатора. Пружина выполняет исключительно силовую функцию (удерживает вес кузова), поведением подвески управляет амортизатор, причем его роль не сводится исключительно к гашению колебаний, как упрощенно говорят в автошколах. Пружина подбирается по трем основным параметрам: она должна обеспечивать необходимый ход подвески при данном весе автомобиля, а также создавать прогрессию (при очень сильном сжатии — прогрессивно увеличивать усилие, чтобы подвеску не «пробивало»). Пружина должна точно соответствовать амортизатору, поэтому спортивные стойки подвески часто продаются в сборе. На раллийных стойках нередко можно встретить подпружинники — короткие пружинки, установленные под основными пружинами. Подпружинники более мягкие, чем основные пружины, они хорошо отрабатывают мелкие неровности трассы. А когда «пробиваются» (сжимаются полностью), в дело вступают мощные основные пружины, способные разобраться с серьезными препятствиями.

Дорожный просвет раллийного автомобиля, как правило, регулируется не заменой пружин, а простой перестановкой их чашек выше или ниже. Ход подвески можно скорректировать, настроив амортизатор, он обратно пропорционален усилию сжатия.

Поршни и клапаны

Простейший амортизатор можно описать как заполненный маслом цилиндр (присоединен к колесу), внутри которого перемещается поршень (его шток соединен с кузовом). В поршне имеются клапаны. При сжатии масло из нижней части цилиндра переходит через клапаны в верхнюю, при отбое — наоборот. Из-за ограниченной пропускной способности клапанов создается сопротивление движению штока. При сжатии и отбое работают разные клапаны, поэтому, изменяя их сечение, можно изменять усилия сжатия и отбоя в отдельности. Конструкция некоторых амортизаторов, например KONI Sport, позволяет регулировать жесткость, не поднимая автомобиль — достаточно просто открыть капот или багажник. Регулировочный вентиль в них соединен со стержнем, проходящим внутри штока прямо к поршню.

На гражданских автомобилях получили распространение двухтрубные амортизаторы. В них рабочий цилиндр с отверстием в дне расположен внутри дополнительного резервуара с маслом. Такая конструкция позволяет проще всего реализовать воздушный или газовый подпор, препятствующий вспениванию масла: газ можно закачать в верхнюю часть резервуара, там он и останется. Кроме того, между рабочим цилиндром и резервуаром можно установить дополнительный клапан, управляющий усилием отбоя или сжатия. Основной недостаток двухтрубного амортизатора — склонность к перегреву. Разогретое масло становится менее вязким, и характеристики амортизатора кардинально меняются.

Существуют однотрубные амортизаторы с газовым подпором высокого давления. В них газ отделяется от масла дополнительным поршнем. Такие амортизаторы хорошо охлаждаются, могут работать в любых положениях, в том числе горизонтально (на автомобилях типа «формула»). Однако они требуют бескомпромиссной точности изготовления и полностью выходят из строя при утечке газа.

В амортизаторах фирмы Ohlins, одного из ведущих производителей спортивной подвески, применяется схема с выносным резервуаром, сочетающая в себе достоинства однотрубных и двухтрубных амортизаторов. Резервуар соединяется с амортизатором перевернутого типа (цилиндр соединяется с кузовом, шток — с колесом) гибким шлангом. Внутри резервуара располагается компенсационная камера с газом, отделенная от масла дополнительным поршнем. В последних моделях фирмы применяются длинные армированные шланги, которые можно расположить рядом с радиатором охлаждения автомобиля. В клапанах Ohlins используется алюминиевый элемент, который расширяется при нагревании и уменьшает сечение, компенсируя изменение вязкости масла, благодаря чему амортизаторы ведут себя одинаково в любых условиях. Часть регулировок амортизаторов располагается на выносных резервуарах и доступна под капотом.

Когда колесо автомобиля наезжает на препятствие, шток амортизатора развивает значительную скорость. Масло не успевает проходить через клапаны, и давление внутри амортизатора существенно возрастает. Часть клапанов в высших моделях амортизаторов Ohlins настроена на срабатывание лишь при высоком давлении. Такие стойки предоставляют механикам возможность регулировки четырех раздельных параметров: сжатия и отбоя при высоких скоростях штока, сжатия и отбоя при низких скоростях штока.

Бег с препятствиями

Высокая скорость штока означает, что колесо столкнулось с серьезным препятствием. Это может быть поребрик кольцевой трассы, камень, дорожная выбоина, трамплин, впадина и даже колея, накатанная в скоростном левом ряду на МКАД. Для разных неровностей предпочтительны разные настройки. При наезде на бугорок нам важно, чтобы удар не передался на кузов: усилие сжатия должно быть минимальным. При этом хотелось бы, чтобы колесо аккуратно «облизало» неровность, а не пролетело над ней: не помешает большое усилие отбоя. При проезде ямки ситуация меняется с точностью до наоборот. Прежде всего, хотелось бы не провалиться в яму всем кузовом: не помешает сильный отбой. Затем желательно не выпрыгнуть из ямы, как на трамплине: нужно мягкое сжатие. Вот так и приходится раллистам разрываться между противоречивыми желаниями и искать компромисс, который уникален для каждой трассы.

Мягко стелет, да жестко ехать

Жесткость амортизаторов при малых скоростях штока определяет поведение автомобиля на относительно ровной дороге: на продольных волнах, на подъемах и спусках и, конечно же, в поворотах. Возьмем простой пример: поворот на ровном сухом асфальте, в котором нагружаются внешние колеса и разгружаются внутренние. При абсолютно жестких подвесках (например, при их отсутствии, как на карте) крен автомобиля будет минимальным, максимум веса автомобиля передастся внешним колесам (что само по себе хорошо), однако даже минимального крена хватит, чтобы внутренние колеса оторвались от земли. При слишком мягких подвесках крен будет значительным, внутренние колеса хоть и дотянутся до земли, но окажутся недостаточно загруженными и уйдут в пробуксовку. При этом в S-образном повороте может возникнуть раскачка. Очевидно, что для ровной дороги существует оптимальная настройка, когда крен будет небольшим, а прижимная сила на колесах значительная. Однако в некоторых случаях от оптимума стоит отступить.

Хорошо настроенная асфальтовая машина может резко реагировать на управляющие действия, мгновенно меняя курс при малейшем повороте руля. Такая резкость требует надежного сцепления колес с дорогой. На скользкой дороге резкие движения могут привести к потере управления. Машину лучше сделать более мягкой: тогда управляющие действия не спровоцируют слишком сильные ускорения кузова, ситуация будет развиваться плавно и предсказуемо.

Помимо настроек амортизаторов пилот может выбирать жесткость стабилизатора поперечной устойчивости (если это не запрещено правилами, как в группе №2). Стабилизатор препятствует кренам в поворотах, но ограничивает ход подвесок. Поэтому, скажем, на прямой, изобилующей буграми и ямами, автомобиль стабильнее и быстрее проедет без него.

Доверяйте профессионалам!

Окинув взглядом все вышеперечисленные противоречивые требования к подвескам, остается только восхищаться теми гонщиками и механиками, которым удается на каждой трассе находить наименьшее из всех зол. Геннадий Брославский описывает процесс поиска так: «Я доверяю инженерам крупных компаний, в частности Ohlins, поэтому на любой трассе мы первым делом устанавливаем настройки, рекомендованные производителем для данного типа покрытия. Затем я один за другим провожу тестовые заезды по трассе (особенно здорово, если на ней есть закольцованный участок) и описываю механикам свои ощущения. Приходится испытывать множество различных вариантов настроек. Лучший судья здесь — секундомер. Когда находишь хорошие настройки, часто кажется, что поехал медленнее — требуется меньше движений, меньше спешки».

Настройки подвесок в значительной мере зависят от стиля и предпочтений пилота. «Есть ‘жесткие’ пилоты, готовые прыгать и ловить машину после каждой кочки ради того, чтобы иметь возможность максимально активно, остро проходить поворот, — рассказывает Геннадий. — А ‘мягкие’ несутся по прямой, как на катере, и так же плавно, как по реке, входят и выходят из поворота». Разумеется, настройки у них кардинально различаются.

Хотя обычным автомобилистам не требуется летать над бездорожьем на максимальной скорости, рекомендуем всем прислушаться к опыту раллистов и быть внимательными к состоянию подвесок своего автомобиля: те доли секунды, за которые гонщики борются ради победы, в экстремальной ситуации могут спасти жизнь людям.

Активная подвеска современного автомобиля

Комфорт в автомобиле для многих главней всего, но иногда хочется воплотить спортивный и комфортный тип езды в одном. Для этого инженеры создали активную подвеску. Расскажем о принципе работы и устройстве системы. Комфорт в автомобиле для многих главней всего, но иногда хочется воплотить спортивный и комфортный тип езды в одном. Для этого инженеры создали активную подвеску. Расскажем о принципе работы и устройстве системы.

При посадке и недолгой езде в автомобиле любой человек в первую очередь задумывается о комфорте, жесткая ли подвеска или мягкая. Некоторые предпочитают мягкую подвеску, другие же любят спортивный вариант, но объединить несколько разнообразных подвесок в одной можно благодаря активной подвеске автомобиля.

Как результат, в зависимости от стиля езды и выбранной конфигурации автомобиль может превратиться как в спорткар, так и в элегантный, мягкий седан. Каждый производитель имеет в своем арсенале подобный механизм, дорабатывают его по своему и как правило устанавливают на автомобили премиум класса.

Для чего устанавливают активную подвеску

Ходовая часть машины достаточно важный и основной элемент всей конструкции, но в каждой марке она устроена по-своему. Если же говорить более детально, то благодаря жесткой подвеске достигается минимальный крен автомобиля, в результате получаем хорошую устойчивость и управляемость на дороге. Обратно жесткой, мягкая активная подвеска задаст автомобилю плавный ход. Минусом будет опасность резких маневров, уменьшится управляемость и устойчивость машины.

Это и является причиной, почему многие производители стали разрабатывать активные подвески для своих автомобилей, различной конструкции и предназначения. Приставка «активная» говорит о том, что параметры подвески могут меняться во время её эксплуатации. Зачастую эти параметры можно менять автоматически. Чаще всего в такой активной подвеске используются амортизаторы с возможностью регулировки степени демпфирования. Чаще такую подвеску тогда называют адаптивной или полуактивной, так как в ней не используют дополнительные приводы.

Для того, чтоб понять какова разница между обычной подвеской и активной, наверное, лучше проехать или хотя бы посмотреть со стороны. На неровной дороге такая подвеска достаточно хорошо заметна и отличается по работе. Даже не опытный водитель сразу почувствует отличие при езде в автомобиле.

Элементы активной подвески

Как и любой другой механизм, адаптивная подвеска состоит из нескольких составных. Основой всей подвески считаются амортизаторы, в данном случае они могут регулировать жесткости подвески. Далее в списке значится упругий элемент, он так же отвечает за жесткость и высоту кузова.

Если речь идет о жесткости, то не обойтись без стабилизатора поперечной устойчивости. Последними по списку можно считать рычаги, они могут быть разной длины и отвечают за схождение колес. В зависимости от производителя автомобиля этот список может меняться.

Вся суть деталей оптимально настроить подвеску под пожелания водителя. Чтоб создать максимальный комфорт во время поездки. Во всех активных подвесках используется воздействие на несколько элементов. Некоторые производители устанавливают спаренные элементы, чтоб максимально достичь заданного эффекта.

Системы активной подвески в различных автомобилях

С учетом современного прогресса технологий в сфере строения автомобилей, активной подвеской обзавелся почти каждый производитель. В каждой марке автомобиля активная подвеска названа по-своему:

Continuous Damping Control (CDS) – Opel;

Но все же это еще не весь список, достаточно того, что с прогрессом автомобилей, производители меняют названия и дорабатывают уже существующие системы.

Такую отдельную группу можно сделать из систем:

Dynamic Drive от компании BMW;

Стоит понимать, что в зависимости от названия и назначения принцип работы у одного и того же производителя может отличаться, для этого рассмотрим более детально несколько активных подвесок от разных производителей. Как видим, один и тот же тип активной подвески может использоваться разными производителями. При этом механическая часть может быть устроена аналогично.

Принцип работы активных подвесок

Во время подстройки активной подвески способности амортизатора могут настраиваться в двух направлениях, зависимо от типа самого механизма. Первый это использование электромагнитных клапанов в стойке амортизатора. Второй вариант – применение магнитно-реологической специальной жидкости, чтоб наполнить амортизатор.

За счет электроники можно регулировать уровень демпфирования для каждого из амортизаторов отдельно. Таким образом достигаются разные степени жесткости активной подвески автомобиля. Если степень демпфирования высокая, то подвеска будет жесткой, при низкой степени демпфирования подвеска наоборот будет мягкой.

Как уже говорили, существует уйма разнообразных активных подвесок у каждого производителя. Но все же адаптивная подвеска с регулировкой упругих элементов более универсальна. Она позволяет поддерживать заданную высоту кузова и при этом так же отдельно регулировать жесткость подвески. Если же рассмотреть конструкцию такой подвески, то он достаточно сложная. Для регулировки упругих элементов используются отдельные приводы.

В такой активной подвеске, в качестве упругого элемента инженеры решили использовать классические пружины, в сочетании с гидропневматическими и пневматическими элементами.

Активная подвеска ABC от Mercedes-Benz использует гидравлический привод для регулировки жесткости пружин. Он обеспечивает нагнетание масла под высоким давлением в стойку амортизатора, а гидравлическая жидкость гидроцилиндра в свою очередь воздействует на пружину, соосно установленную с амортизатором.

В свою очередь управление над гидроцилиндрами стоек амортизаторов осуществляет электронная система, с помощью 13 разных датчиков. Это и положение кузова автомобиля. Ускорение машины поперечное, вертикальное и продольное, а так же датчик давления. Так же сюда входит блок управления датчики исполнительных устройств в большей части электромагнитные клапаны.В результате работы активной подвески, система исключает различные крены кузова при разных условиях (поворот, торможение или ускорение). При этом стоит отметить, что достигнув скорости 60 км/час и выше, система понижает клиренс автомобиля на 11 мм., а для аэродинамического сопротивления это немалые показатели.

Как уже говорили выше, по типу элементов есть гидропневматические и пневматические. Гидропневматические элементы, как правило, используются в активной гидропневматической подвеске. Такой вариант подвески позволяет изменять жесткость и высоту кузова в зависимости от пожелания водителя и условий движения. В основе такой активной подвески лежит привод высокого давления на основе гидравлики. Управление ж этим всем осуществляется за счет электромагнитных клапанов. Современную такую систему третьего поколения можно увидеть на автомобилях марки Citroen, под названием Hydractive. Проще говоря, работа такой подвески достигается за счет накачивания гидравлической жидкости (чаще всего это масло) в определенные механизмы.

Если же активная подвеска построена на пневматических, упругих элементах, то её относят к пневматической подвеске. Такие элементы обеспечивают регулировку клиренса кузова относительно дорожного покрытия. Благодаря пневматическому приводу (электродвигателю с компрессором) создается давление в пневматических элементах. Для того, чтоб отрегулировать жесткость подвески, инженеры решили использовать амортизаторы с возможностью регулировки степени демпфирования. Чаще всего такую подвеску можно встретить в автомобилях марки Mercedes-Benz, с маркировкой Airmatic Dual Control и адаптивной системой Adaptive Damping System.

Другими словами давление в подвеске регулируется за счет воздуха, который накачивается в определенные механизмы, если же есть где то пробоина в этих механизмах, то эффекта работы подвески не будет. Автомобиль попросту сядет дном на землю. В сравнении с гидропневматической подвеской, обычная пневматика при поломке почти сразу остановит движение автомобиля.

Но как говорили можно выделить еще и третью группу активной подвески. В ней меняется жесткость стабилизатора поперечной устойчивости. За счет прямолинейного движения стабилизатор поперечной устойчивости попросту выключается, а за счет этого увеличивается ход подвески. Лучше отрабатываются неровности на дороге, в результате достигается плавность хода и высокий комфорт для водителя и пассажиров.

Если же автомобиль резко изменяет направление движения или входит в поворот, то жесткость стабилизатора увеличивается относительно воздействующих сил. За счет такой работы предотвращаются крены кузова. Это те самые активные подвески KDSS (Toyota) и DD от BMW.

Наверное, самой интересной на сегодняшний день можно считать подвеску от Hyundai, именуемую как AGCS (Active Geometry Control Suspension). Система активного управления геометрией подвески позволяет сменить длину рычагов, в результате изменится схождение задних колес. Для того, чтоб сменить длину рычага применяется электронный привод.

Входя в поворот и ускоряясь по прямой, электроника делает схождение колес минимальным. При входе в поворот на высокой скорости или частой перестройке с полосы на полосу, схождение задних колес увеличивается. В результате автомобиль будет куда более устойчив и лучше управляемый.

Стоимость ремонта подвесок

Цена ремонта подвески зависит в первую очередь марки автомобиля. В частности, чем новей автомобиль, тем дороже его ремонт. Некоторые водители прибегают не к ремонту, а к частичной реставрации, вышедших из строя частей.

Зачастую выходят из строя активные части пневматической подвески, так как нагрузки во время маневров и перегрузок движения автомобиля никто не отменял, разве что если ездить максимально аккуратно и на близкие расстояния.

Стартовая цена ремонта начинается от 200$, а дальше нужно смотреть по деталям, которые вышли из строя. Пневмобалоны стоят порядка 150$, а пневмоамортизатор на Mercedes-Benz ML-Class 2005-2011 годов около 1100$.

Видео принцип работы активных подвесок:

Источник https://avtoshark.com/article/repairs/chassis-repairs/sportivnaya-podveska-avtomobilya/

Источник https://www.techinsider.ru/vehicles/6042-derzhat-udar-khorosho-podveshennyy-avtomobil/

Источник https://fastmb.ru/auto_shem/1452-aktivnaya-podveska-sovremennogo-avtomobilya.html