Как работает телескопическая подвеска

Как работает мотоцикл: подвеска переднего колеса

Автор статьи: Moto Moto

Телескопическая вилка рулит! Ни одно другое решение не сравнится с ней. Бесчисленные попытки заменить ее чем-то другим до сих пор заканчивались фиаско.

Телескопическая вилка (даже в перевернутой версии upside-down) не идеальна. При торможении вилка ныряет, что в принципе не выгодно (помните ли вы анти-системы погружения anti dive Suzuki, Kawasaki или Honda?). Ну да, но когда в передней части понижается, задняя часть поднимается, что приводит к тому, что продвижение вперед в примере спортивного мотоцикла падает с 100 до около 75 мм, а угол между вилкой и землей уменьшается с 66 до 70°, то есть вилка приближается к вертикали.

Потому что она установлена на головке рамы, расположенной под углом, и в момент провисания колесо движется не только вверх, но и назад. По этой причине колесная база умешьшается с 1450 до 1405 мм. Как правило, на этапе торможения геометрия мотоцикла меняется на более благоприятную для переносимости.

Напротив, при резком ускорении телескопическая вилка растягивается – растет колесная база, уменьшается ее наклон и увеличивается опережение, что улучшает стабильность. То есть, изменения геометрии мотоцикла, вызванные сжатием и расширениме вилки, приспосабливаются к ситуации во время движения.

Отдельные элементы для привода переднего колеса и подвески – этот патент теоретически должен иметь преимущество перед телескопической вилкой (решение «два в одном»), но на практике сумма свойств последнего недостижима.

Перевернутый

В 70-е годы и в 80-е проблему сильной деформации из-за длины вилки амортизатора пытались решить с помощью дополнительных подкреплений, либо значительно увеличив диаметры лага. Пока в конце 80-х годов система не была поставлена с ног на голову. Этот трюк называется upside-down (USD) и имеет несколько серьезных преимуществ.

Чрезвычайные изгибающие силы, возникающие на нижней полке вилки, работают на бритве USD с очень большим диаметром. Кроме того, во время его сжатия, когда возникает изгибающий момент, нижние бритвы входят в верхние, что увеличивает жесткость узла. Эта высокая стабильность перевернутой вилки upside-down является одной из причин, по которой диаметр хвостовика увеличили многие производители за последние 20 лет. Поэтому в большинстве серийных машин используются вилки с хвостовиками диаметром 41, 43, иногда 45 мм. USD является хорошим решением с точки зрения распределения массы, и в то же время уменьшает трение.

Недостатком классической вилки было сильное трение, поэтому, например, BMW использует переднюю подвеску Telelever, которая сочетает в себе особенности телескопической вилки и маятника. Более радикальным решением является система Duolever (принцип действия относится к подвеске Hossack 1979 года), в которой компоненты перемещаются в подшипниках качения, характеризующихся низким коэффициентом трения. В этом решении колесо опирается на массивные коромысла, а подвеска и демпфирование переносятся амортизатором, размещенным между ними. Благодаря такому расположению точек крепления коромысла эта конструкция практически не ныряет во время торможения.

Многие думали, что таким образом BMW положит конец карьере телескопической вилки. В 2009 году они должны были быть очень удивлены, потому что в BMW S 1000 RR, поставленном на вилку USD, тесты доказали свое превосходство над Duoiller. WS 1000 RR был элемент производства Sachs.

Много хорошего

Около 20 лет назад парни из Bimota и Yamaha, такие как Pinky и Brain of the cartoon, планировали захватить весь мир кроссовым мотоциклом. В случае с Yamaha речь идет о GTS 1000, в Bimota – о еще более технически сложной модели Tesi.

Турист-спорт GTS 1000 не смог применить свои теоретические достоинства в повседневном использовании, вероятно, среди других поэтому он не стал хитом продаж, поэтому через пять лет он исчез с рынка. Хотя Tesi еще можно купить, это мотоцикл для поклонников марки и альтернативных решений. Конструктивные решения обоих мотоциклов имели много недостатков: они были технически сложными и, следовательно, дорогими в производстве, обеспечивали слишком малый, для дорожного мотоцикла, радиус поворота и давали не лучшую передачу крутящей силы.

Читайте также:  Передняя подвеска lexus is 200

Бесчисленные гоночные прототипы с альтернативными подвесками привели к тому, что сегодня даже на гонках правит балом компактная и не очень дорогая вилка USD.

Дека гибкости

Если вы присмотритесь к сопротивлению скручиванию современных подвесок, вы поймете, что приветствуется определенный диапазон их гибкости. Благодаря этому система поглощает удары, вызванные неровными поверхностями. В свою очередь, очень жесткие конструкции передают эти удары на шасси, что может вызвать биение рулевого колеса или вибрацию, то есть высокочастотные вибрации переднего колеса. Кроме того, так называемая кривая частота вращения колеса, т. е. путь, который преодолевает оно во время сжатия пружин на неровной дороге, в телескопической вилке близка к идеалу. Все остальные системы, в том числе и BMW Duolever, работают в направлении, противоположном направлению удара, что вредит комфорту.

Примером целенаправленной гибкости вилки амортизатора полки некоторых гоночных машин. Как ни странно на первый взгляд, фрезерованные верхние полки вилки удерживают верхний хвостовик и допускают меньшие или большие деформации с помощью глубоких выемок. Именно поэтому массивные и крепящие несколькими зажимными винтами каждую ножку нижние полки практически полностью исчезли из спортивных и серийных машин.

Очень большие диаметры передних осей, в свое время монтируемые, например, в мотоциклах серии F MV Agusta, заботятся о максимальной устойчивости ножек к скручиванию. Конструкторы также здесь не внесли изменения и оставили их диаметр на уровне 30-35 мм.

На протяжении многих лет были устранены многие недостатки конструкции телескопической вилки. Например, благодаря покрытию поверхности голени специальными покрытиями (например, из нитрида титана) снижается трение или путем науглероживания уменьшается трение покрытых тефлоном подшипников скольжения, работающих с герметиками.

Big Piston = большой поршень

С ограниченным объемом амортизаторов, размещенных в узких голенях, в которых они работают сравнительно небольшими и сложными для выравнивания поршнями, японцы заменили системой Big Piston. Это гидравлические демпфирующие системы с большими поршнями, которые обеспечивают очень чувствительное и чрезвычайно точное демпфирование.

Большой поршень вилки Big Piston, идущий прямо к голени. Ниже представлены поршни традиционной вилки малого диаметра с регулировочным механизмом демпфирования отскока (справа) и демпфирования отскока, которые размещены в одном цилиндре амортизатора (так называемый патрон).

Большие диаметры здесь означают лучший контроль над управлением демпфированием, особенно в диапазоне малых и средних скоростей (речь идет о скорости подвески около 10-150 мм / с). Благодаря этому, мягкий ответ с превосходной стабильностью и обратной связью был согласована.

Следующим шагом было размещение системы демпфинга в одной лаге, а подавление отскока – в другой. Асимметричное разделение нагрузки не является проблемой. Жесткость вполне достаточная, чтобы избежать деформаций во время глубокой и быстрой фиксации вилки.

Следующий шаг в эволюции уже установился в гонках: в вилке с газовым двигателем (закрытый картридж) установлен небольшой газонаполненный амортизатор, который обеспечивает постоянную демпфирующую силу, потому что масло не смешивается в нем с воздухом и не образует эмульсию.


Источник

Подвеска автомобиля — принцип работы, виды и неисправности

Подвеска представляет собой совокупность деталей и узлов, которые связывают между собой колеса транспортного средства с другими элементами его конструкции. Она является неотъемлемым элементом любого автомобиля. Действительно, система играет важное значение, делая передвижение на машине куда более комфортным, а управление – более предсказуемым. Поговорим более подробно, когда она появилась, как устроена, как работает и какие неисправности у нее чаще всего возникают.

Краткая история автомобильной подвески

Система подвески появилась задолго до изобретения автомобилей. Ее использовали для крепления конных экипажей к осям колес. В глубокой древности для этого применяли ремни, сделанные из нескольких толстых полос прочной кожи. Позднее, когда люди научились хорошо обрабатывать сталь и изготавливать из нее сложные изделия, их место заняли пружины, которые были более прочными, надежными и эффективными.

Читайте также:  Бриллиантовая подвеска у звезд

К современному состоянию подвеска приблизилась в XIX веке. Именно тогда были изобретены рессоры. Изначально их использовали на железной дороге чтобы смягчить ход вагона. Однако им быстро нашли применение на конных экипажах.

Когда в начале ХХ века были сконструированы первые автомобили, в них также использовали рессоры. Подвеска того времени была зависимой. Это означает, что колеса жестко закреплены на одной оси, которая опирается на рессоры. Из-за этого большая часть толчков и вибрации ощущается водителем и пассажирами, поэтому ехать зачастую некомфортно.

В 1933 году впервые увидела свет независимая подвеска. Ее применили на модели Mercedes-Benz-380. Ведущие задние колеса на ней по-прежнему находилась на одной оси. А вот передние колеса двигались независимо друг от друга. Благодаря этому гасилось гораздо больше толчков, чем прежде.

Такая схема применялась в легковых автомобилях до 1960-х годов. В начале 1970-х ее заменила другая. Она тоже была позаимствована у другого немецкого автомобиля – Фольксваген Жук образца 1961 года. В ее основе были продольные рычаги. Систему отдаленно напоминала разработка Макферсона, которая применялась на автомобилях Форд.

На сегодняшний день существует огромное количество самых разных подвесок. Каждая из них использует свою, уникальную технологию. Некоторые варианты и вовсе управляются бортовым компьютером. Тем не менее, в основе конструкции осталась система рычагов и стоек.

Как работает подвеска автомобиля

Основной принцип работы подвески заключается в поглощении энергии удара благодаря движению ее конструктивных элементов. Выглядит это следующим образом:

  • Колесо наезжает на возвышение (например, камень). Поскольку оно связано с остальными частыми авто подвеской, после этого положение некоторых ее частей (рычагов, кулака, тяги) меняется.
  • В результате этого энергия с колеса поступает на амортизатор. До этого его пружина находится в состоянии покоя, а вот после – сжимается. Она не позволяет удару перейти с ходовой части на кузов. Большинство толчков гасятся почти полностью за счет упругости пружины. Фактически их энергия уходит на ее сжатие.
  • После того, как энергия поглощена, пружина возвращается в свое исходное положение. В нем она будет находиться до того момента, пока колеса транспортного средства вновь не наедет на какую-либо неровность. Также в исходную позицию возвращаются и другие элементы конструкции.

Таким образом, подвеска выполняет следующие функции:

  • поглощение толчков, ударов, вибрации;
  • стабилизация движения транспортного средства, которая достигается обеспечением постоянного контакта колеса с дорожным покрытием;
  • сохранение положения колес в пространстве, благодаря которому возможно точное рулевое управление машиной.

Также существует подвеска двигателя, которая гасит удары, толчки и колебания, которые возникают при функционировании мотора.

Устройство подвески

Подвеска на разных моделях автомобилей имеет разное устройство. Однако элементы, из которых она состоит, можно разделить на несколько групп в зависимости от назначения. Они будут встречаться практически на каждой модели транспортного средства. Вот эти группы.

  • Упругие элементы. Включает в себя пружины, рессоры, торсионы. Главная задача этих частей конструкции – перенимать часть энергии, полученной с дорожного покрытия, на себя, а остальную часть, которую не удалось поглотить, равномерно распределять по кузову транспортного средства.
  • Гасящие устройства. Представляют собой узлы, которые используют гидравлику или пневматику для гашения ударов, поступающих с дорожного покрытия. Также могут быть совмещенными (в таком случае их называют гидропневматическими).
  • Направляющие элементы. К их числу относятся рычаги, тяги, балки, ограничитель хода, поворотные кулаки. Главная задача этих узлов и деталей – обеспечение правильного направления колеса при прямом движении или поворотах, благодаря которому будут обеспечены наилучшая амортизация и правильное распределение нагрузки по другим элементам подвески.
  • Дополнительные элементы. К ним относят различные мелкие металлические детали, которые скрепляют между собой остальные элементы конструкции. Кроме того, в их число входят резиновые прокладки, основное назначение которых – снижение уровня шума и вибрации во время передвижения транспортного средства.
  • Стабилизатор поперечной устойчивости. Устройство, которое предназначено для выравнивания движения авто при поворотах. Облегчает управление и предотвращает резкие заносы.

Виды подвесок автомобиля

Автомобильная подвеска в зависимости от конструктивных особенностей и строения бывает следующих видов.

  • Зависимая. Первый вариант конструкции, который был применен в автомобилестроении. Описан выше, в разделе, посвященном истории узла. Отличительная особенность – жесткая связь обеих колесных осей с амортизаторами и рессорами. Несмотря на низкий уровень комфорта при езде, является самой дешевой в производстве и очень надежной – неисправности возникают крайне редко. Оба фактора обусловлены простотой конструкции.
  • Независимая. Каждое из колес движется независимо от другого (отсюда и название). Это реализовано за счет рычагов, которые закреплены одной стороной на оси, а второй – на колесах. Они способны передвигаться в вертикальной плоскости. Поэтому при изменении положения колеса второе сохраняет свою позицию. В результате на кузов передается гораздо меньше ударов. Кроме того, колеса всегда имеют сцепление с дорожным покрытием. Иногда независимой оставляют только одну ось (ведомую).
  • Полунезависимая. Вместо рычага используется торсионная балка. Она приподнимает вместе с собой часть оси. Благодаря этому удается достичь комфорта, близкого к независимой подвеске, и надежности, близкого к зависимой. Таким образом, полунезависимая конструкция занимает промежуточное положение между ними.
  • Пневматическая. Вместо амортизаторов использует цилиндры со сжатым воздухом, по которым передвигаются поршни. Именно они гасят удары. В современных моделях автомобилей уровнем давления воздуха в таких цилиндрах часто управляет ЭБУ. Наиболее широко пневмоподвеска применяется на грузовых транспортных средствах. Однако сегодня ее используют и на легковых авто.
  • Гидравлическая. Аналогична пневматической, но вместо воздуха в цилиндрах находится специальная жидкость. Гидравлическая подвеска не только прекрасно гасит удары, но и «умеет» регулировать клиренс, жесткость реакции на неровности дорожного покрытия.
  • Торсионная. В такой конструкции используют продольный торсион (штангу), которая движется в вертикально плоскости и наряду с амортизатором гасит колебания. Однако встретить ее в легковых авто достаточно трудно – чаще всего ее применяют на грузовиках.
  • Электромагнитная. Роль амортизаторов выполняют электромагниты. Такой вариант обычно устанавливают на авто премиум-класса. Поскольку электромагниты требуют большого расхода энергии, часто подобную подвеску сочетают с гидравлической, получая таким образом составной вариант, экономящий заряд аккумулятора.
  • Двухрычажная. Движением колеса в данном случае управляют 2 рычага. Один закреплен сверху, другой снизу. Между ними расположен амортизатор. Такая подвеска считается более эффективной, чем традиционные варианты. Рычажная подвеска может не ограничиваться двумя рычагами – иногда их гораздо больше. Это позволяет более равномерно распределять нагрузку с колеса.
  • Интегральная. Состоит из нескольких рычагов, поворотного кулака и соединительной тяги. Обычно устанавливается на ведомые колеса.
  • Винтовая. Подразумевает использование специализированных стоек стабилизатора (в народе – косточки) с нанесенной на их поверхность резьбой.
Читайте также:  Как вязать крючком подвеска

Существуют и другие классификации. Например, в зависимости от способности к сжатию подвеску делят на 2 типа:

Первая чаще всего применяется на внедорожниках, так как позволяет преодолевать серьезные препятствия и обеспечивает постоянный контакт колес с дорожным покрытием. Вторая обычно используется на легковых (в том числе спортивных) автомобилях, так как улучшает управляемость транспортным средством.

Основные неисправности подвески и как их устранить

О неисправности подвески могут свидетельствовать следующие «симптомы»:

  • посторонние звуки при движении транспортного средства (шум, стук);
  • машину «ведет» в сторону;
  • нельзя отрегулировать углы передних колес авто;
  • самопроизвольно возникающее угловое колебание передних колес;
  • проседание передней части кузова авто;
  • крен нагруженного транспортного средства на один бок.

Если один из этих признаков замечен, значит, с подвеской или ходовкой проблемы.

Из-за чего могут возникнуть подобные неприятности? Вот наиболее распространенные неисправности.

  • Поломка амортизаторов. Проблема решается ремонтом или заменой неисправного узла.
  • Ослабление болтов крепления штанги стабилизатора поперечной устойчивости. Решается путем подтягивания болтов или замены резиновых шайб.
  • Физический износ деталей шаровых опор. Решает полной заменой деталей.
  • Зазор в подшипниках колес вследствие физического износа. Решается заменой подшипников.
  • Деформация поворотного кулака. Если деталь изогнута не сильно, то ее можно попробовать выпрямить (правда, самостоятельно это сделать очень сложно. При сильной деформации требуется полная замена.
  • Нарушение параллельности задней и передней осей. Решается проблема выравниванием осей по отношению друг к другу.

Источник

Поделиться с друзьями