Устройство передней подвески автомобиля

Подвеска автомобилей служит для смягчения ударов и толчков, воспринимаемых колесами от неровностей дороги, гашения колебаний рамы или кузова и снижения динамических нагрузок на несущую систему. Подвеска включает в себя три основные части: упругий элемент, амортизатор - гасящий элемент и направляющее устройство. Кроме того, в подвеску легковых автомобилей в виде дополнительного устройства вводятся стабилизаторы поперечной устойчивости.

Упругий элемент связывает раму с передним и задним мостами или с колесами и поглощает удары, возникающие при движении автомобиля, обеспечивая необходимую плавность хода. В качестве упругого элемента применяются листовые рессоры, пружины и скручивающиеся упругие стержни (торсионы).

Амортизатор служит для быстрого гашения вертикально-угловых колебаний рамы или кузова автомобиля. Наибольшее распространение получили телескопические амортизаторы двустороннего действия, которые гасят колебания как при сжатии, так и при растяжении упругого элемента.

Направляющее устройство обеспечивает вертикальные перемещения колес, а также передачу толкающих и тормозных усилий от колес к раме или несущему кузову. По типу направляющего устройства подвески делятся на зависимые и независимые.

При зависимой подвеске (рис. 3.4.2, а) оба колеса жестко связаны между собой мостом, подвешенным к раме. При этом перемещение одного из колес в поперечной плоскости вызывает перемещение другого колеса.

При независимой подвеске колес (рис. 3.4.2, б) каждое колесо непосредственно подвешено к раме или несущему кузову, и перемещение одного колеса практически не зависит от перемещения другого.





Конструкция переднего управляемого моста определяется типом применяемой подвески. Базовой деталью моста является балка. Если она связана с колесами жестко, то мост называется неразрезным (рис. 3.4.2, а), а если через упругие элементы, то он называется разрезным (рис. 3.4.2, б). На легковых автомобилях применяют разрезные передние мосты с независимой подвеской колес. Все грузовые автомобили имеют обычно неразрезные передние мосты и зависимую подвеску.

Современные легковые автомобили имеют независимую подвеску передних колес. Особенность такой подвески заключается в том, что оба передних колеса не связаны между собой жесткой балкой, а с помощью рычагов на пружинах подвешены независимо одно от другого к раме автомобиля или к подрамнику несущего кузова. Таким образом, толчки, получаемые одним колесом от неровностей дороги, не передаются на другое колесо. Независимая подвеска обладает рядом преимуществ: снижение массы неподрессоренных частей благодаря отсутствию балки переднего моста; предотвращение появления синхронизированных колебаний передних колес; снижение крена кузова при наезде колеса на препятствие; уменьшение опасности бокового заноса.


Существует несколько разновидностей конструкции независимых подвесок. Естественно, что рассказ об устройстве всех типов подвесок, которых насчитывается более десятка, займет слишком много времени и места. Поэтому для примера остановимся на подвеске типа «Мак-Ферсон». Эта конструкция благодаря невысокой стоимости, нетрудоемкости изготовления, компактности, ремонтопригодности получила широкое распространение в автомобилестроении. В частности, подвеска типа «Мак-Ферсон» устанавливалась на автомобили семейства ВАЗ-2108, ВАЗ-2110, АЗЛК-2141, а также на множество автомобилей иностранного производства.

Основным элементом подвески является телескопическая гидравлическая стойка 9 (рис. 3.4.3), которая совмещает в себе функции направляющего аппарата и гасящего элемента. Нижняя часть телескопической стойки соединяется через кронштейн 12 с поворотным кулаком 13 двумя болтами. При этом верхний болт 11 имеет у шестигранной головки эксцентриковый поясок, а на резьбовом конце - лыску, на которую надевается эксцентриковая шайба 10.Эксцентриковые поясок и шайба упираются в отбортовку кронштейна стойки, а стержень болта проходит через овальные отверстия поворотного кулака. Такое соединение позволяет регулировать развал передних колес, так как при повороте верхнего болта изменяется положение поворотного кулака относительно стойки.



К нижней части поворотного кулака крепится тремя болтами корпус 21 шарового шарнира, в котором расположена шаровая головка соединительного пальца 33. Его головка охватывается низкофрикционной тефлоновой тканью, залитой в корпусе шарнира смолой. Эта ткань служит подшипником для шарового пальца. Палец своей конической частью входит в отверстие нижнего рычага подвески и крепится самоконтрящейся гайкой.

К приливам поворотного кулака крепится болтами защитный кожух 14 тормозного диска 15. В полости поворотного кулака устанавливается двухрядный шариковый подшипник 20 закрытого типа. Он фиксируется в поворотном кулаке двумя стопорными кольцами 16. На этом подшипнике вращается ступица переднего колеса, крепящаяся на шлицевом хвостовике 18 корпуса шарнира равных угловых скоростей гайкой, под которую устанавливается упорная шайба. Полость ступицы колеса снаружи закрывается колпаком 17. Для защиты подшипника от загрязнения к поворотному кулаку и корпусу шарнира приварены грязеотражательные кольца, создающие лабиринтное уплотнение. К ступице колеса крепится двумя направляющими штифтами 19 тормозной диск 15.

Нижний рычаг 22 подвески крепится к кронштейну 28 кузова болтом с гайкой и пружинной шайбой. В головку рычага запрессован резинометаллический шарнир, состоящий из резиновой и металлической втулок.

Для стабилизации положения рычагов подвески они с одной стороны распираются растяжками 29, с другой - штангой 25 стабилизатора поперечной устойчивости. Один конец растяжки соединяется с нижним рычагом 22 подвески через резинометаллический шарнир, другой - с кронштейном 30.

Этот кронштейн крепится к кузову тремя болтами. С обеих сторон растяжки установлены регулировочные шайбы 23, которыми регулируется продольный угол наклона оси поворота. Резинометаллический шарнир растяжки состоит из двух резиновых и двух металлических втулок, запрессованных с обеих сторон в отверстие нижнего рычага 22. Этот шарнир зажат на конце растяжки самоконтрящейся гайкой между двумя опорными шайбами. Резинометаллический шарнир кронштейна 30 растяжки состоит из резиновой и металлической втулок, зажатых между двумя шайбами самоконтрящейся гайкой.

Штанга 25 стабилизатора поперечной устойчивости соединяется с нижним рычагом подвески при помощи короткой стойки 24, имеющей две головки. Нижняя головка стойки через резинометаллический шарнир соединяется болтом с гайкой и пружинной шайбой с нижним рычагом подвески. Другая головка стойки, в которую запрессована резиновая втулка, надевается на штангу стабилизатора. Средняя (торсионная) часть штанги крепится к лонжеронам кузова двумя кронштейнами 27 через разрезные резиновые подушки 26. Отверстия в кронштейнах 27 выполнены овальными, что облегчает установку штанги на автомобиль.

На телескопической стойке установлены: витая цилиндрическая пружина 5 (рис. 3.4.3), пенополиуретановый буфер 3 хода сжатия, а также верхняя опора 1 стойки в сборе с подшипником и болтами крепления. Пружина установлена между верхней 2 и нижней 6 опорными чашками. Буфер 3 хода сжатия, установленный на штоке, под верхней опорной чашкой, соединяется с защитным кожухом, который предохраняет шток от механических повреждений.

Верхняя опора 1 стойки состоит из наружного 36 и внутреннего 37 корпусов, между которыми установлена износостойкая резина 39. Во внутренний корпус опоры запрессован упорный шариковый подшипник 38, после чего края корпуса обжимаются в четырех местах. К фланцевой части наружного корпуса приварены три болта крепления опоры к стойке брызговика кузова.

Верхняя опора стойки вместе с ограничителем 40 крепится на штоке гайкой. Чтобы при ее завертывании шток не проворачивался, на нем выполнены лыски под ключ. Ограничитель 40 ограничивает ход верхней опоры. Для защиты верхней опоры от загрязнения на нее надевается пластмассовый колпак 41.

[Исходная информация размещена на ресурсе VWMANUAL.ru]

Высокая эластичность верхней опоры телескопической стойки обеспечивает «качание» стойки при ходах подвески и гасит высокочастотные вибрации. Вмонтированный в нее подшипник обеспечивает вращение стойки при поворотах управляемых колес.

Корпус 30 (рис. 3.4.4) телескопической стойки выполнен из трубы, к которой снаружи приварены: внизу кронштейн для соединения с поворотным кулаком, в средней части опорная чашка 27 пружины и поворотный рычаг 28, соединенный с тягой рулевого привода. В нижней части корпуса приварено дно, а в верхней части нарезана резьба для гайки 24.



В корпусе стойки установлен цилиндр 31, в нижней части которого запрессован клапан сжатия. Его корпус поджат к дну корпуса стойки. Клапан сжатия состоит из корпуса 1, дисков 2 и 3, тарелки 4, пружины 5 и обоймы 6. Корпус клапана сжатия металлокерамический. В его верхней части проточено гнездо с фаской, перекрываемое дисками, которые поджимаются к гнезду через тарелку 4 пружиной 5. Верхний конец пружины упирается в обойму 6, которая надевается на цилиндрический поясок корпуса клапана сжатия. Чтобы обеспечить проход жидкости из корпуса стойки в цилиндр и обратно, в нижней части корпуса выполнена цилиндрическая проточка и четыре вертикальных канала. Такие же пазы имеются и в верхней части корпуса клапана сжатия.

Диски 2 клапана сжатия - плоские, выполнены из стальной ленты толщиной 0,15 мм, имеют по центру отверстие для прохода жидкости. В центральном отверстии диска 3 сделаны три выреза для дросселирования жидкости при малой скорости перемещения штока. У тарелки 4 в нижней центральной части имеется цилиндрический выступ, который перекрывает центральное отверстие дисков 2 и 3, но не закрывает дросселирующие вырезы. В собранном виде между тарелкой 4 и диском 3 образуется зазор для прохода жидкости. С этой же целью по наружному диаметру тарелки выполнено восемь сквозных отверстий. Обойма имеет отбортовку и цилиндрический посадочный поясок, на который насаживается цилиндр, что обеспечивает необходимую герметичность между клапаном сжатия и цилиндром 31. На штампованной поверхности обоймы выполнены шесть боковых и одно центральное отверстие для прохода жидкости.

В цилиндре размещен шток 26 с поршнем 12 в сборе с клапанами. Металлокерамический поршень имеет двенадцать вертикальных каналов, расположенных по двум радиусам. Четыре канала, расположенных по большему радиусу, закрываются тарелкой 13 перепускного клапана, поджимаемой к каналам плоской пружиной 14. Остальные каналы перекрываются снизу пакетом из двух дисков клапана отдачи. Верхний дроссельный диск 11 имеет три выреза по наружному диаметру, остальные диски 10 плоские. Пакет поджимается к поршню пружиной 8 через опорную тарелку 9. Поршень в сборе с клапанами крепится на штоке гайкой 7, которая затягивается моментом 1,2...1,6 кгс·м и контрится раскерниванием штока в двух местах. Для предохранения дисков клапана отдачи от повреждений и стабилизации работы клапана между дисками и гайкой установлена шайба.

Поршень уплотняется в цилиндре кольцом из наполненного фторопласта, за счет чего резко увеличивается износоустойчивость пары цилиндр - поршень. На шток напрессована и затем приварена ограничительная втулка 29, которая, упираясь в плунжер 15 гидравлического буфера отдачи, ограничивает ход отдачи.

Гидравлический буфер отдачи состоит из плунжера 15 и пружины 16, под действием которой плунжер опускается вниз до упора в выступ цилиндра. Между штоком и плунжером имеется зазор, через который сообщаются полости над плунжером и под ним.

Движение штока направляется разрезной втулкой 17 с фторопластовой вставкой, которая запрессована в направляющую обойму 18. В канале обоймы установлена сливная трубка 32, сообщающая верхнюю полость обоймы с кольцевой проточкой корпуса телескопической стойки. По этой трубке сливается жидкость, прошедшая через зазор между штоком и втулкой, чтобы не было вспенивания жидкости из-за соприкосновения с воздухом. Обойма в сборе с направляющей втулкой напрессовывается цилиндрическим пояском на цилиндр.

Сверху в корпус телескопической стойки устанавливается самоподжимной сальник 20 каркасного типа с обоймой 21, прокладка 22 и защитное кольцо 23 штока. Все детали, установленные в корпус стойки, поджимаются к дну корпуса стойки гайкой 24. На корпус стойки напрессовывается опора 25, в которую при ходе сжатия упирается буфер 3 (рис. 3.4.3) ограничителя хода сжатия подвески.

Принцип действия телескопической стойки, так же как и амортизатора задней подвески, основан на создании повышенного сопротивления раскачиванию кузова за счет принудительного перетекания жидкости через малые проходные сечения в клапанах.

Ход сжатия. При этом ходе, когда колеса автомобиля идут вверх, т. е. телескопическая стойка сжимается, поршень 4 (рис. 3.4.5) идет вниз и вытесняет из нижней части цилиндра жидкость, часть которой, преодолевая сопротивление плоской пружины 2 перепускного клапана, перетекает из подпоршневого пространства в надпоршневое. Вся вытесняемая жидкость таким путем пройти не может, так как вдвигаемый шток 1 занимает часть освобождаемого поршнем объема, поэтому другая часть жидкости, отгибая внутренние края дисков 5 клапана сжатия, перетекает из цилиндра в корпус стойки. Ход сжатия ограничивается упором буфера 3 в опору 4 (рис. 3.4.3).



При плавном ходе штока усилие от давления жидкости будет недостаточным, чтобы отжать внутренние края дисков клапана сжатия, и жидкость будет проходить в корпус стойки через три выреза дроссельного диска 3 (рис. 3.4.4).

Ход отдачи. При этом ходе колеса автомобиля под действием упругих элементов подвески опускаются вниз, и стойка растягивается, т. е. поршень идет вверх. Над поршнем 4 (рис. 3.4.5) создается давление жидкости, а под поршнем - разрежение. Жидкость из надпоршневого пространства, преодолевая сопротивление пружины, отгибает наружные края дисков 8 клапана и перетекает в нижнюю часть цилиндра. Кроме того, за счет разрежения часть жидкости из корпуса, отгибая наружные края дисков клапана сжатия от корпуса клапана, заполняет нижнюю часть цилиндра. При малой скорости движения поршня, когда давление жидкости будет недостаточным, чтобы отжать диски клапана отдачи, жидкость через боковые вырезы дроссельного диска 11 (рис. 3.4.4) будет дросселироваться, создавая сопротивление ходу отдачи.

Ограничение хода отдачи обеспечивается гидравлическим буфером, состоящим из плунжера 7 (см. рис. 3.4.5) и пружины 6. При ходе отдачи, когда втулка штока еще не уперлась в плунжер 7, полости над плунжером и под ним свободно сообщаются через зазор между плунжером и штоком, и поэтому не создается дополнительного сопротивления ходу штока (кроме сопротивления клапана отдачи). Но когда втулка штока упирается в торец плунжера и этим самым перекрывает указанный зазор, а плунжер вместе со штоком перемещаются вверх, то жидкость начинает дросселироваться из надплунжерного пространства в подплунжерное через калиброванный зазор между плунжером и цилиндром. Сопротивление истечению жидкости через этот зазор не постоянно, так как при подъеме плунжера увеличивается длина калиброванного зазора, а значит, и сопротивление ходу штока, и чем выше поднимается плунжер, тем больше растет сопротивление. Вследствие плавного ограничения хода отдачи не допускается передача значительных нагрузок на детали подвески и на кузов.

Ступица переднего колеса вращается в полости поворотного кулака 13 (рис. 3.4.3) на шариковом двухрядном подшипнике 20 закрытого типа. Подшипник фиксируется в кулаке двумя стопорными кольцами 16. Внутренними шлицами ступица колеса насажена на шлицы наконечника 18 корпуса шарнира равных угловых скоростей и крепится гайкой, под которую устанавливается упорная шайба. В проточку ступицы колеса запрессован колпак 17. К ступице колеса направляющими штифтами 19 крепится тормозной диск 15. Кроме этого тормозной диск дополнительно крепится к ступице вместе с колесом четырьмя болтами. При этом штифты центрируют диск колеса относительно ступицы.