Как работают автомобильные подвески

Когда люди думают о характеристиках автомобиля, они обычно думают о мощности, крутящем моменте и ускорении от нуля до 60. Но вся мощность, вырабатываемая поршневым двигателем, бесполезна, если водитель не может управлять автомобилем. Именно поэтому автомобильные инженеры обратили свое внимание на систему подвески практически сразу после того, как освоили четырехтактный двигатель внутреннего сгорания.

Задача подвески автомобиля – максимально увеличить трение между шинами и дорожным покрытием, обеспечить устойчивость рулевого управления, хорошую управляемость и обеспечить комфорт пассажиров. В этой статье мы рассмотрим, как работают автомобильные подвески, как они развивались с годами и куда движется конструкция подвесок в будущем.

Реклама

Если бы дорога была идеально ровной, без неровностей, в подвесках не было бы необходимости. Но дороги далеко не ровные. Даже недавно заасфальтированные шоссе имеют небольшие дефекты, которые могут взаимодействовать с колесами автомобиля. Именно эти несовершенства оказывают давление на колеса. Согласно законам движения Ньютона, все силы имеют как величину, так и направление. Выбоина на дороге заставляет колесо двигаться вверх и вниз перпендикулярно дорожному покрытию. Величина, конечно, зависит от того, ударяется ли колесо о гигантскую неровность или крошечную точку. В любом случае, колесо автомобиля испытывает вертикальное ускорение при прохождении неровностей.

Без промежуточной конструкции вся вертикальная энергия колеса передается раме, которая движется в том же направлении. В такой ситуации шины могут полностью потерять контакт с дорогой. Затем под действием нисходящей силы тяжести шины могут удариться обратно о поверхность дороги. Что вам нужно, так это система, которая будет поглощать энергию вертикально ускоряющегося колеса, позволяя раме и кузову двигаться без помех, в то время как шины следуют неровностям дороги.

Изучение сил, действующих на движущийся автомобиль, называется динамикой автомобиля, и вам необходимо понять некоторые из этих концепций, чтобы понять, почему вообще необходима подвеска. Большинство автомобильных инженеров рассматривают динамику движущегося автомобиля с двух точек зрения:

Эти две характеристики можно далее описать тремя важными принципами: изоляция дороги, удержание дороги и прохождение поворотов. В таблице ниже описаны эти принципы и то, как инженеры пытаются решить проблемы, уникальные для каждого из них.

Подвеска автомобиля с ее различными компонентами обеспечивает все описанные решения.

Давайте рассмотрим части типичной подвески, начиная от общей картины шасси и заканчивая отдельными компонентами, из которых состоит сама подвеска.

Реклама

Подвеска автомобиля на самом деле является частью шасси, которое включает в себя все важные системы, расположенные под кузовом автомобиля. Эти системы включают в себя:

Таким образом, подвеска — это лишь одна из основных систем любого автомобиля.

Реклама

Имея в виду этот общий обзор, пришло время взглянуть на три основных компонента любой подвески: пружины, амортизаторы и стабилизаторы поперечной устойчивости.

Сегодняшние пружинные системы основаны на одной из четырех основных конструкций:

В зависимости от того, где в автомобиле расположены пружины, то есть между колесами и рамой, инженеры часто считают удобным говорить о подрессоренной и неподрессоренной массе.

Подрессоренная масса — это масса автомобиля, опирающегося на пружины, а неподрессоренная масса условно определяется как масса между дорогой и пружинами подвески. Жесткость пружин влияет на реакцию подрессоренной массы во время движения автомобиля. Автомобили со слабой подвеской, такие как роскошные автомобили (например, Mercedes-Benz C-Class), могут проглатывать неровности и обеспечивать сверхплавную езду; однако такой автомобиль склонен к нырянию и приседанию во время торможения и ускорения, а также имеет тенденцию раскачиваться или крениться во время поворотов. Автомобили с жесткой подвеской, такие как спортивные автомобили (вспомните Mazda Miata MX-5), менее щадящие на неровных дорогах, но они хорошо минимизируют движение кузова, а это означает, что на них можно вести агрессивно даже на поворотах.