Независимая подвеска передних ведомых колес легкового автомобиля

Назначение и основные типы подвесок.

Подвеской называют систему устройств для упругой связи мостов с рамой или кузовом автомобиля.

Подвеска регулирует положение кузова во время движения автомобиля, гасит и смягчает толчки, воспринимаемые от неровностей дороги, и обеспечивает плавность хода автомобиля. Она уменьшает· динамичные нагрузки и обеспечивает затухание колебаний кузова и колес.

Подвеска состоит из направляющего устройства, упругого элемента, гасящего устройства и амортизатора.

Направляющее устройство определяет направление перемещения колес относительно несущей системы автомобиля.

Упругий элемент уменьшает динамические нагрузки, действующие на автомобиль.

Гасящее устройство способствует затуханию колебаний кузова и колес автомобиля.

Амортизаторы служат для гашения колебаний рессор и обеспечивают быстрое затухание колебаний кузова и колес.

По типу направляющих устройств подвески делят на зависимые и независимые. У зависимой подвески перемещение одного колеса, воспринявшего толчок от неровности дороги, вызывает перемещение и другого колеса. У независимой подвески толчок, воспринятый одним колесом, не передается на другое, так как каждое колесо перемещается самостоятельно.

Наиболее распространенными упругими элементами подвески являются листовые и пружинные рессоры. Реже в качестве упругого элемента применяются торсионные, пневматические и гидропневматические подвески.

Зависимая подвеска

Наибольшее распространение в автомобилестроении получили рессорные и пружинные зависимые подвески.

Автомобили семейства ЗИЛ. Передняя зависимая подвеска этих автомобилей состоит из двух продольных полуэллиптических рессор, собранных из набора листов различной длины. Листы имеют Т-образное сечение и закрепляются в пакете хомутами 3 (рис.1), предотвращающими боковой сдвиг. От продольного перемещения листы удерживаются двумя специальными выдавками в средней части. К рессорам при помощи стремянок 6 подвешивается балка переднего моста 9. Под стремянки укладывается накладка 5. На переднем конце рессоры к коренному листу 11 при помощи болтов 1 и стремянки 2 крепится накладное ушко 23. В ушко запрессовывается стальная втулка 19. Ушко при помощи пальца 26 соединяется с передним кронштейном рессоры 25. Пальцы в кронштейнах удерживаются стопорными клиньями 21. Втулка ушка и палец смазываются консистентными смазками для уменьшения износа. Для прохода смазки в пальцах выполнены каналы, и в них ввернуты пресс-масленки 24. Смазка удерживается от вытекания манжетами 20.

Поскольку рессоры имеют полуэллиптическую форму, то при нагрузке они выпрямляются и увеличиваются в длине. Длина постоянно изменяется и при движении по неровностям дорог - увеличиваясь или уменьшаясь. Изменение длины происходит за счет того, что задние концы рессор сделаны плавающими.

Задний кронштейн рессор 13 сделан вильчатым. Между его щеками установлены на пальцах 14 чугунные сухари 15. На задниe концы коренных листов 11 заклепками прикреплены накладки 12, изготовленные из рессорной стали. На эти накладки опираются сухари кронштейнов. Щеки кронштейнов 13 внизу стягивaютcя стяжными болтами 18, на которые надеты стальные втулки 17. Второй коренной лист (подкоренной) имеет загнутый вниз конец. Расстояние от сухаря до втулки 17 меньше, чем толщина задних концов рессоры, считая от плоскости накладки 12 и до конца загнутой части второго коренного листа. Это необходимо для предотвращения выхода рессоры из кронштейна при сильных прогибах.

Для ограничения сжатия рессор при перегрузках служат резиновые буферы 4. Они могут устанавливаться на лонжероне рамы или на лонжероне и на самой рессоре.

Подвеска имеет гидравлические амортизаторы 10. Нижний кронштейн амортизатора 7 закреплен на балке переднего моста 9, а верхний кронштейн 27 - на лонжероне рамы.

На грузовых автомобилях, у которых разница в нагрузке на рессору при езде с грузом и без груза велика, применяют еще и дополнительные рессоры (подрессорники), располагая их сверху основной рессоры.

Задняя зависимая подвеска по устройству рессор и их соединению с рамой не отличается от передней. Дополнительные рессоры вместе с основными стремянками крепятся к картеру заднего моста через подкладку. Под стремянки над дополнительной рессорой укладывается накладка. Концы дополнительной рессоры располагаются под кронштейнами, но никакой связи с ними дополнительная рессора не имеет.

При движении порожнего автомобиля работает только основная рессора. Концы дополнительной рессоры с кронштейнами не соприкасаются. Во время· загрузки автомобиля основная рессора выпрямляется, и рама кронштейнами ложится на дополнительную рессору, которая вступает в работу.

При работе рессор происходит межлистовое трение, способствующее механическому и усталостному износу. Для частичного устранения их последствий рессорные листы необходимо периодически смазывать графитной смазкой. Основное преимущество листовых рессор - простота конструкции и обслуживания, недостатками являются большая масса и ограниченная долговечность.

Рис.1. Передняя зависимая подвеска автомобилей ЗИЛ:

1 - болт ушка; 2 - стремянка ушка; 3 - хомут; 4 - буфер рессоры; 5-накладка;

6 - стремянка; 7,27 - нижний и верхний кронштейны амортизатора; 8 - про кладка;

9 - балка переднего моста; 10- амортизатор; 11-коренной лист; 12 - накладка коренного листа; 13 - задний кронштейн рессоры; 14, 26 - пальцы; 15 - сухарь; 16 - вкладыш;

17 - втулка; 188стяжной болт; 19 - втулка ушка; 20 - манжета; 21 - стопорный клин;

22 - подкладка ушка; 23 - ушко рессоры; 24 - масленка; 25 – передний кронштейн рессоры

Автомобиль ГАЗ-3307 и автобус ПАЗ. Передняя подвеска на ГАЗ-3307, а также на автобусах ПАЗ имеет аналогичное устройство. Отличие заключается в способе подвески рессоры к раме. У этих автомобилей на раме при помощи заклепок закреплены передний 15 и задний 6кронштейны (рис.2) со съемными крышками 13 и 7. Коренные листы рессоры 8 имеют загнутые вверх концы. Второй коренной лист имеет концы, загнутые вниз.

На концах коренных листов прикреплены специальные чашки. В чашки вкладываются резиновые подушки, являющиеся верхней 11 и нижней 12 опорами. Резиновые подушки вместе с концами рессор зажимаются в кронштейнах крышками 13 и 7. Для правильной установки резиновых подушек в кронштейнах крышки должны быть предварительно поджаты к кронштейнам и затянуты болтами равномерно без перекосов при выпрямленной рессоре.

В переднем кронштейне рессоры в специальные гнезда устанавливается дополнительный резиновый упор 14, воспринимающий усилия от продольного перемещения рессоры и препятствующий ее смещению вперед. Изменение длины рессоры при прогибе происходит за счет смещения заднего конца. Прогиб рессоры при увеличении нагрузки ограничивается основным буфером 4 и дополнительным 5. От бокового перемещения листы рессоры удерживаются хомутами, а от продольного - центральным болтом, которым все листы стягиваются при сборке. Рессоры крепятся к балке передней оси 10 стремянками 9. Подвеска имеет также гидравлические телескопические амортизаторы двойного действия 3.

Задние рессоры автомобиля ГАЗ-3307 устроены, как и передние, но имеют дополнительные рессоры (подрессорники). Назначение и работа их не отличаются от описанных ранее для рессор автомобилей ЗИЛ.

Рис.2. Передняя зависимая подвеска автомобиля ГАЗ-3307:

1 - палец крепления амортизатора; 2 - втулка; 3 - амортизатор; 4 - основной буфер;

5 - дополнительный буфер; 6, 15 - задний и передний кронштейны; 7, 13 - крышки заднего и переднего кронштейнов; 8 - рессора; 9 - стремянка; 10 - балка передней оси; 11, 12 - верхняя и нижняя опоры; 14 - упор

Задний мост автобуса ПАЗ-3205 подвешивается на одинарных полуэллиптических рессорах. По своему устройству они сходны с передними рессорами, но дополнительно имеют корректирующие пружины 3 (рис.3) переменной жесткости. Задний мост располагается выше рессор и соединяется с рессорами стремянками 11 через прокладку стремянок 12. От боковых перемещений листы удерживаются четырьмя хомутами, а от продольного - центральным болтом.

Рис.3. Задняя подвеска автобуса ПАЗ-3205:

1 - передний кронштейн; 2 - верхняя подушка; 3 - корректирующая пружина; 4 - накладка; 5 - задний мост; 6 - палец крепления амортизатора; 7 - втулка амортизатора; 8 - балка амортизатора; 9 - амортизатор; 10 - задний кронштейн; 11 hстремянка; 12 - прокладка стремянок; 13 - рессора; 14 - крышка кронштейна; 15 - нижняя подушка; 16 - упор

Автомобили семейства «ГАЗель». Передняя подвеска (рис.4) состоит из рессор 6 и гидравлических амортизаторов двухстороннего действия 3. Для соединения рессоры с рамой на последней заклепками закреплены кронштейны переднего конца рессоры 1 и заднего 10. На заднем кронштейне при помощи болта 19 подвешены две серьги 11 на резинометаллическом шарнире 18. Коренные листы имеют загнутые ушки с обоих концов, в которые запрессовываются шарниры 18. Второй коренной лист также имеет загнутые ушки, охватывающие ушки первого коренного листа, но только для переднего конца рессоры. Задний конец второго коренного листа прямой. Передний конец рессоры болтом 19 (см. рис.4, А - А) соединяется с кронштейном 1, а задний конец подвешен к серьгам 11 (см. рис.4, Б-Б). Ход передней оси крепления амортизатора ограничивается накладкой 7 и резиновой рессорой сжатия 9, закрепленной на кронштейне 5. Средняя часть рессоры 6 при помощи стремянок 12 крепится к балке передней оси 13. Изменение длины рессоры при нагрузках осуществляется за счет покачивания серьги 11.

Рис.4. Передняя зависимая подвеска автомобилей семейства «ГАЗель»:

1, 4, 5, 10 - кронштейны; 2 - лонжерон рамы; 3 - амортизатор; 6 - рессора; 7-накладка;

8 - чашка; 9 - резиновая рессора сжатия; 11 - серьги; 12 - стремянка; 13 - балка;

14 - гайка; 15 - палец; 16 - резиновые втулки; 17, 20, 21 -шайбы; 18 - резинометаллические шарниры; 19 - болт

Задняя подвеска состоит из основной рессоры, дополнительной рессоры и гидравлического телескопического амортизатора двухстороннего действия. Верхние коренные листы имеют загнутые ушки для запрессовки резинометаллических втулок. Второй коренной лист охватывает более свободно только ушко переднего конца рессоры. Задний конец этого листа прямой. На раме автомобиля закреплены кронштейны. К переднему кронштейну при помощи болта шарнирно присоединяется передний конец рессоры. К заднему кронштейну шарнирно присоединяется болтом серьга. При помощи резинометаллического шарнира ко второму плечу серьги присоединяется задний конец рессоры.

Задняя подвеска автобусов семейства «ГАЗель» включает в себя одинарную основную рессору, амортизатор двухстороннего действия и резиновую рессору сжатия. Принципиальным отличием этой подвески является наличие резиновой рессоры сжатия, которая включается в работу и обеспечивает плавность движения микроавтобуса в загруженном состоянии. Резиновая рессора сжатия крепится на кронштейне болтом через распорную втулку и шайбу.

Дополнительная рессора собирается из нескольких листов и вместе с основной стремянками крепится к мосту через подушку рессоры. Между дополнительной и основной рессорами уложена прокладка, а над дополнительной рессорой под стремянки подкладывается накладка. Концы дополнительной рессоры размещаются под подушками кронштейнов. При движении порожнего или частично загруженного автомобиля дополнительная рессора не работает. Она включается в работу только при полной загрузке автомобиля.

В остальном устройство, соединение с рамой и работа такие же, как у других автомобилей.

Задняя подвеска автомобиля «ГАЗель» с автономным кузовом-фургоном для повышения поперечной устойчивости имеет стабилизатор (рис.5). Он состоит из штанги 5, устанавливаемой в резиновых втулках 4, заложенных в проушины щек серьги 3. Серьги при помощи болтов 10 с гайками 6, резиновых втулок 4 и металличecкиx втулок 9 шарнирно соединены с кронштейнами 2, которые болтами крепятся к кронштейнам рамы 1. Концы штанги 5 через резиновые втулки 12 соединяются шарнирно с кронштейнами 11.

Стабилизатор работает при перекосах рамы или при наезде одного из колес на дорожное препятствие. Штанга 5 стабилизатора при этом скручивается, но, поскольку она изготовлена из пружинной стали, ее сопротивление скручиванию обеспечивает стабилизацию заднего моста автомобиля.

Рис.5. Установка стабилизатора задней подвески автомобиля с автономным кузовом-фургоном:

1, 2, 11 - кронштейны; 3 - щеки серьги; 4, 12 - резиновые втулки; 5 - штанга; 6 - гайка;

7 - шайба; 8 - обойма; 9 - металлическая втулка; 10 - болт; 133кожух полуоси

Автомобиль «Волга». Задняя подвеска этого автомобиля состоит из двух одинарных листовых рессор и гидравлических телескопических амортизаторов двустороннего действия (рис.6). Задние рессоры автомобиля асимметричны. Листы стягиваются центровым болтом 13, удерживающим их от продольного перемещения. От бокового перемещения листы удерживаются хомутом 1. К третьему листу заклепкой 2 крепится пластина 3 хомута. Концы хомута загибаются на эту пластину в специальную прорезь. Между тремя первыми листами рессоры установлены по концам полиэтиленовые прокладки, устраняющие скрип листов и повышающие их долговечность. Концы коренного листа имеют загнутые ушки, через которые пальцами 17 они соединяются шарнирно с кронштейном 18 и серьгой 16. Для соединения с задним мостом по обе стороны рессоры находятся обоймы 15 с резиновыми подушками 14. Крепится рессора стремянками 12 через подкладки 11. Сжатие рессор ограничивается буфером 10 и дополнительным буфером 9.

Для переднего конца рессоры на лонжероне пола кузова закреплен кронштейн, а для заднего конца при помощи болта с резиновыми втулками подвешены щеки серьги. В переднее и заднее ушки рессоры запрессованы резиновые втулки. Соединение ушек рессоры с кронштейном и серьгой осуществляется болтами и гайками. Под гайки подкладываются разрезные шайбы.

Рис.6. Задняя подвеска автомобиля «Волга»:

1 - хомут; 2 - заклепка; 3 - пластина хомута; 4 - третий лист; 5, 6 - прокладки;

7 - второй лист рессоры; 8 - коренной лист; 9 - дополнительный буфер; 10-буфер;

11 - подкладка рессоры; 12 - стремянка; 13 - центровой болт; 14- резиновые подушки;

15 - обоймы; 16 - серьга; 17 - палец; 18 - кронштейн

Независимая подвеска передних ведомых колес легкового автомобиля

Преимущество независимой подвески в том, что восприятие толчка от неровности дороги одним колесом на втором колесе не отражается, так как передняя ось не имеет общей балки.

Передние колеса легковых автомобилей могут иметь независимую шкворневую подвеску или бесшкворневую.

Шкворневая незавuсимая подвеска устроена следующим образом.

На подрамнике автомобиля 3 (рис.7, а) закреплена балка передней оси 4. На ней шарнир но установлены верхний 2 и нижний 5 рычаги, соединенные стойкой 1. В проушине стойки установлен шкворень 7 для соединения с поворотной цапфой 8. На опорной площадке нижних рычагов установлена пружинная рессора 6.

У бесшкворневой подвески (рис.7, б) верхние 2 и нижние 5 рычаги шарнирно установлены на балке передней оси 4. Рычаги соединяются стойкой 10, имеющей шаровые окончания. Стойка выполнена заодно с поворотным кулаком 11. Поворот колес осуществляется за счет их поворота вокруг шаровых поверхностей 9 и 12. При бесшкворневой подвеске меньше масса неподрессоренных частей и меньше силы, действующие в шарнирах стойки.

Рис.7. Схема независимой подвески колес:

а - шкворневая подвеска; б - бесшкворневая подвеска; 1, 10 - стойки; 2 -верхний рычаг;

3 - подрамник; 4 - балка передней оси; 5 - нижние рычаги; 66пружинная рессора;

7 - шкворень; 8 - поворотная цапфа; 9, 12 - шаровые поверхности; 11 - поворотный кулак

Шкворневая независимая подвеска передних колес автомобиля «Волга». На балке передней оси, закрепленной на продольной балке рамы 13, при помощи пальца шарнирно установлены нижние рычаги 15 (рис.8). На этой же балке шарнирно установлены и верхние рычаги 7 подвески. Верхние и нижние рычаги соединяются стойкой 6. На стойке имеются две проушины для присоединения с помощью шкворня 4 поворотного кулака З. Между поворотным кулаком и верхней проушиной стойки установлен упорный шариковый подшипник 5. Положение шкворня в поворотном кулаке фиксируется стопорным штифтом 18. На нижних рычагах подвески болтами крепится опорная чашка 16 пружины рессоры. На выступающей части чашки имеется отверстие для присоединения стойки стабилизатора поперечной устойчивости кузова. Внутри пружины находится гидравлический амортизатор 9 двухстороннего действия. Нижний конец амортизатора при помощи пальца 19 соединяется с опорной чашкой 16. Шток амортизатора при помощи подушки 10 соединяется с верхними рычагами подвесок. Для ограничения сжатия пружины и предохранения ее от межвитковых ударов, которые могли бы привести к износу наклепа, на нижних рычагах установлен буфер хода сжатия 17. На верхних рычагах установлен буфер хода отдачи 8, ограничивающий растяжение пружины. Ступица колеса на поворотном кулаке 3 установлена на двух роликовых конических подшипниках. Затяжка

подшипников регулируется гайкой через стопорную шайбу 1. Гайка шплинтуется.

Для уменьшения износа проушин рычагов и оси в проушины запрессовываются резиновые и распорные втулки.

Рис. 16.8. Передний разрезной мост автомобиля «Волга»:

1 - стопорная шайба; 2 - ступица; 3 - поворотный кулак; 4 - шкворень; 5-упорный шарикоподшипник; 6 - стойка; 7 - верхний рычаг; 8 - буфер хода отдачи; 9 - амортизатор; 10 - подушка верхнего крепления амортизатора; 11-регулировочная прокладка; 12 - кронштейн; 13 - продольная балка рамы; 144балка переднего моста; 15 - нижние рычаги; 16 - опорная чашка пружины; 17-буфер хода сжатия; 18 - стопорный штифт; 19 - палец нижнего крепления амортизатора; 20 - нижний шарнир стойки

Поворотный кулак. Для уменьшения усилия, требующегося для поворота передних колес, поворотный кулак 17 (рис.9) и стойка соединяются шкворнем 13 через игольчатые подшипники 8, устанавливаемые внутри проушин стойки. Они защищены от попадания грязи уплотнителями 9. Шкворень зафиксирован штифтом 12 в полукруглой лыске А на верхнем конце шкворня. Между верхней проушиной стойки и проушиной поворотного кулака установлен упорный шариковый подшипник 11, защищенный от попадания грязи уплотнителем 10.

Ступица 5 переднего колеса вращается в двух радиально-упорных конических роликовых подшипниках.4и 6. Затяжка этих подшипников регулируется регулировочной гайкой 2 со стопорной шайбой 3. Гайка после окончания регулировки шплинтуется и закрывается колпаком 1.

Рис.9. Поворотный кулак и ступица переднего колеса:

1 - колпак ступицы; 2 - гайка; 3 - стопорная шайба; 4 и 6 - наружный и внутренний роликовые подшипники; 5 - ступица; 7 - манжета; 8 - игольчатый подшипник;

9 - резиновое уплотнительное кольцо; 10 - уплотнитель упорного подшипника;

11 - упорный шариковый подшипник; 12 - стопорный штифт; 13 - шкворень;

14 - регулировочная шайба; 15 - маслоотражатель; 16 - упорная шайба; 17 - поворотный кулак; А - лыска под штифт; Б - лыска под ключ

Стабилизаторы поперечной устойчивости. Для повышения комфортности подвеска легкового автомобиля должна быть достаточно мягкой. Однако при такой подвеске при прямолинейном движении появляется раскачивание кузова, а при движении с частыми поворотами - боковые колебания. Для уменьшения вредных последствий применения мягкой подвески на большинстве легковых автомобилей имеются стабилизаторы поперечной устойчивости.

Основной деталью стабилизатора является П-образная штанга 5 (рис.10), выполненная из пружинной стали. Штанга устанавливается при помощи резиновых втулок 2в обойме 1 и закрепляется болтом 3. Кронштейн 4 крепится к лонжерону подрамника автомобиля. На концах штанги 5 имеется проушина, к которой присоединена стойка 10. Резиновые подушки 6 и 11 ставятся по обе стороны проушин штанги и опорной чашки пружинной рессоры нижних рычагов подвески. Резиновые подушки защищены чашками 7 и закреплены гайками 8.

К поперечине подвески 9 присоединена растяжка 12, на которой устанавливается буксирная скоба 13. Растяжка вместе с буксирной скобой закреплена на кронштейне 15 гайкой 16 и контргайкой 14.

При прямолинейном движении автомобиля и одновременном подъеме или опускании колес штанга свободно поворачивается в кронштейне 4, не оказывая никакого воздействия.

При повороте автомобиля на значительной скорости возникают центробежные силы, стремящиеся наклонить кузов в противоположную от поворота сторону. При этом одно колесо вместе с подвеской приближается к кузову, а другое удаляется, и происходит скручивание штанги 5. Сопротивление штанги скручиванию стабилизирует положение кузова.

Такое же явление, но в меньшей мере наблюдается и при движении по прямой, когда одно из колес движется по неровностям дороги.

Рис.10. Стабилизатор передней подвески:

1 - обойма; 2 - резиновая втулка; 3 - болт; 4, 15 - кронштейны; 5 - штанга;

6 и 11 - верхняя и нижняя резиновые подушки; 7 - чашка; 8, 16 - гайки;

9-поперечина подвески; 10 - стойка; 12 - растяжка передней подвески;

13 - буксирная скоба; 14 - контргайка