Коли люди думають про продуктивність автомобіля, вони зазвичай думають про потужність, крутний момент і прискорення від нуля до -60. Але вся потужність, яку генерує поршневий двигун, марна, якщо водій не може керувати автомобілем. Тому автомобільні інженери звернули увагу на систему підвіски практично відразу, як тільки освоїли чотиритактний двигун внутрішнього згоряння.
Завдання автомобільної підвіски полягає в тому, щоб максимізувати тертя між шинами та дорожнім покриттям, забезпечити стійкість керма з хорошою керованістю та забезпечити комфорт пасажирів. У цій статті ми дослідимо, як працюють автомобільні підвіски, як вони розвивалися протягом багатьох років і куди піде конструкція підвісок у майбутньому.
Якби дорога була ідеально рівною, без нерівностей, підвіски були б не потрібні. Але дороги далеко не рівні. Навіть щойно асфальтовані дороги мають тонкі дефекти, які можуть взаємодіяти з колесами автомобіля. Саме ці недоліки впливають на колеса. Відповідно до законів руху Ньютона, усі сили мають і те, і іншевеличинаінапрямок. Вибоїна на дорозі змушує колесо рухатися вгору та вниз перпендикулярно поверхні дороги. Величина, звичайно, залежить від того, чи натикається колесо на гігантську нерівність чи крихітну цятку. У будь-якому випадку колесо автомобіля відчуває aвертикальне прискоренняколи він проходить через недосконалість.
Підвіска вашого автомобіля максимізує тертя між шинами та дорогою та забезпечує стійкість керма.
Без проміжної конструкції вся вертикальна енергія колеса передається рамі, яка рухається в тому ж напрямку. У такій ситуації шини можуть повністю втратити контакт з дорогою. Потім під дією сили тяжіння, спрямованої вниз, шини можуть знову вдаритися об поверхню дороги. Вам потрібна система, яка поглинає енергію вертикально прискореного колеса, дозволяючи рамі та кузову їздити без збоїв, поки шини слідують за нерівностями дороги.
Дослідження сил, що діють на автомобіль, що рухається, називаєтьсядинаміка автомобіля, і вам потрібно розуміти деякі з цих концепцій, щоб зрозуміти, чому взагалі потрібна призупинення. Більшість автомобільних інженерів розглядають динаміку автомобіля, що рухається, з двох точок зору:
Їздити: здатність автомобіля розгладжувати вибоїсту дорогу
поводження: здатність автомобіля безпечно розганятися, гальмувати та повертати
Ці дві характеристики можна далі описати трьома важливими принципами:ізоляція дороги, проведення дорогиіпроходження поворотів. У таблиці нижче описано ці принципи та те, як інженери намагаються вирішити проблеми, унікальні для кожного.
Підвіска автомобіля з різними компонентами забезпечує всі описані рішення.
Давайте розглянемо частини типової підвіски, працюючи від більшої картини шасі до окремих компонентів, які складають власне підвіску.
Зміст
Деталі підвіски автомобіля
Амортизатори: амортизатори
Амортизатори: стійки та поперечні дуги
Типи підвіски: передня
Типи підвіски: задня
Спеціалізовані підвіски: The Baja Bug
Спеціалізовані підвіски: гонщики Формули-1
Спеціалізовані підвіски: Hot Rods
Деталі підвіски автомобіля
Підвіска автомобіля фактично є частиною шасі, яка містить усі важливі системи, розташовані під кузовом автомобіля. Ці системи включають:
Theрамка: конструктивний, несучий компонент, який підтримує двигун і кузов автомобіля, які, в свою чергу, підтримуються підвіскою
Theсистема підвіски: налаштування, яке витримує вагу, поглинає та гасить удари та допомагає підтримувати контакт шини
Theсистема рульового управління: механізм, який дозволяє водієві керувати транспортним засобом
Theшини та диски: компоненти, які забезпечують рух транспортного засобу шляхом зчеплення та/або тертя з дорогою
Таким чином, підвіска є лише однією з основних систем будь-якого автомобіля.
Пам’ятаючи про цей загальний огляд, настав час поглянути на три фундаментальні компоненти будь-якої підвіски: пружини, амортизатори та поперечні поперечні кулі.
Сучасні пружинні системи базуються на одній із чотирьох основних конструкцій:
Гвинтові пружиниє найпоширенішим типом пружини і, по суті, є важким торсіонним стержнем, накрученим навколо осі. Гвинтові пружини стискаються та розширюються, щоб поглинати рух коліс.
Листові ресорискладаються з кількох шарів металу (так звані «листя»), зв’язаних разом, щоб діяти як єдине ціле. Листові ресори вперше були використані на кінних екіпажах і були присутні на більшості американських автомобілів до 1985 року. Вони все ще використовуються сьогодні на більшості вантажівок і великовантажних транспортних засобів.
Торсіонивикористовуйте властивості сталевого стрижня, щоб забезпечити роботу, подібну до гвинтової пружини. Ось як вони працюють: один кінець стрижня кріпиться до рами автомобіля. Інший кінець прикріплений до важеля, який діє як важіль, що рухається перпендикулярно торсіону. Коли колесо натрапляє на вибоїну, вертикальний рух передається на поперечний важіль, а потім, завдяки дії важеля, на торсіон. Потім торсіон закручується вздовж своєї осі, створюючи силу пружини. Європейські автовиробники широко використовували цю систему, як і Packard і Chrysler у Сполучених Штатах, протягом 1950-х і 1960-х років.
Пневматичні пружинискладаються з циліндричної повітряної камери, розташованої між колесом і кузовом автомобіля, і використовують властивості стиснення повітря для поглинання вібрації колеса. Ця технологія сьогодні використовується в багатьох розкішних транспортних засобах, але насправді цій концепції більше століття тому, і її можна знайти на кінних баггі. Пневматичні пружини цієї епохи виготовлялися з наповнених повітрям шкіряних діафрагм, дуже схожих на міхи; їх замінили формованими гумовими пневматичними пружинами в 1930-х роках.
Виходячи з того, де на автомобілі розташовані пружини, тобто між колесами та рамою, інженерам часто зручно говорити пропружинна масаінепідресорена маса.
Theпружинна масаце маса транспортного засобу, що спирається на ресори, тоді якнепідресорена масау загальних рисах визначається як маса між дорогою та пружинами підвіски. Жорсткість пружин впливає на реакцію підресореної маси під час руху автомобіля. Автомобілі зі слабкими рессорами, як-от розкішні автомобілі (згадайте Mercedes-Benz C-Class), можуть ковтати нерівності та забезпечувати надзвичайно плавну їзду; однак такий автомобіль схильний до пірнання та присідання під час гальмування та прискорення та має тенденцію відчувати коливання або крен під час поворотів. Автомобілі з міцними пружинами, наприклад спортивні (згадайте, Mazda Miata MX-5), менш терпимі на вибоїстих дорогах, але вони добре мінімізують рух кузова, що означає, що ними можна керувати агресивно, навіть на поворотах.
Отже, хоча пружини самі по собі здаються простими пристроями, розробити та застосувати їх на автомобілі, щоб збалансувати комфорт пасажира та керованість, є складним завданням. І що ускладнює ситуацію, самі по собі пружини не можуть забезпечити ідеально плавну їзду. чому Тому що пружини чудово поглинають енергію, але не дуже добрерозсіюєтьсяце. Інші структури, відомі якзаслінки, повинні це зробити.
