От чего зависит мягкость подвески автомобиля

Мягкость и жесткость подвески – что важнее для комфорта?

Специалисты-подвесочники могут рассказать множество интересных примеров из практики, а мне придется ограничиться лишь кратким рассказом о том, почему жестче не всегда цепче, а мягче не всегда комфортнее. Работа подвесок машины вовсе не так проста, как кажется на первый взгляд. Они выполняют множество функций, которые не вполне очевидны. Я постараюсь кратко упомянуть об основных.

А вообще, о работе подвесок написано много книг, и большинство из них очень толстые. Я попробую лишь «по верхам» обозначить основные моменты, чтобы уложиться в формат познавательной статьи.

Почему без подвески не обойтись

Даже очень ровные дороги на самом деле имеют изгиб по многим направлениям, да и сама Земля мало похожа на бесконечную плоскость. И чтобы все четыре колеса касались поверхности, они должны иметь возможность перемещения вверх и вниз. При этом крайне желательно, чтобы беговая поверхность колеса прилегала к покрытию всей своей шириной при любом положении подвески. Так что машины, у которых подвески жесткие и короткоходные, практически обречены на плохое сцепление колес с дорогой, ведь всегда одно из колес будет разгружено.

Почему подвеска должна иметь ход сжатия

Для контакта всех колес с дорогой вовсе не обязательно, чтобы подвеска могла сжиматься, достаточно того, что колеса смогут двигаться только вниз. Но при движении машины в поворотах возникают боковые силы, которые стремятся наклонить авто. Если при этом одна сторона машины сможет приподниматься, а другая не сможет опуститься, центр тяжести авто сильно сместится в сторону загруженного колеса, что в свою очередь вызовет много негативных последствий.

В первую очередь еще большую разгрузку внутреннего по отношению поворота колеса и увеличение момента крена из-за перемещения центра тяжести вверх относительно центра крена подвески (о нем ниже). И, разумеется, если у колес нет хода сжатия, то даже маленькая неровность под одним из колес должна вызывать перемещение кузова, перемещение всех остальных колес вниз со всеми связанными затратами энергии на подъем и снижением сцепления колес. Что, мягко говоря, не слишком комфортно. А еще разрушительно для кузова и деталей подвески. В общем, подвеска должна быть сбалансированной, иметь ход сжатия и ход отбоя для нормальной работы.

Почему машина кренится в поворотах

Раз уж мы определились с тем, что подвеска у машины должна быть и имеет возможность перемещения вверх-вниз, то чисто геометрически образуется некая точка, центр, вокруг которой поворачивается кузов машины при крене. Эта точка называется центром крена машины.

А сумма сил инерции, воздействующих на машину в повороте, как раз приложены к ее центру масс. Если бы он совпадал с центром крена, то в повороте никакого крена бы не было, но он обычно расположен гораздо выше, и в результате образуется кренящий машину момент. И чем выше расположен центр крена, чем ниже центр тяжести, тем он меньше. На специальных гоночных конструкциях вроде машин Формулы 1 центр тяжести помещают ниже центра крена, и тогда машина может крениться в противоположную сторону, как катер на воде.

Собственно, расположение центра крена зависит от конструкции подвески. И автомобильные инженеры неплохо научились его «поднимать» повыше, изменяя конструкцию рычагов, что в теории могло бы избавить от кренов не только низкие спортивные авто, но и достаточно высокие. Проблема в том, что подвеска, сконструированная для обеспечения «неестественно задранного» центра крена, успешно борется с наклонами кузова, но при этом плохо справляется с основной задачей — демпфированием неровностей.

Почему подвеска должна быть мягкой

Достаточно очевидно, что чем мягче подвеска, тем меньше изменение положения кузова при наезде на неровность и при крене меньше распределяется нагрузка между различными колесами. А значит, и сцепление колес с дорогой при этом не ухудшается и не расходуется энергия на перемещения центра масс машины вверх-вниз. Что же, мы нашли идеальную формулу? Но, к сожалению, не все так просто.

Во-первых у подвесок ограничены ходы сжатия, и они должны быть согласованы с изменением нагрузки на ось при загрузке машины пассажирами и багажом, и с нагрузкой, возникающей при прохождении поворотов и неровностей. Слишком мягкая подвеска при повороте сожмется так сильно, что колеса с другой стороны оторвутся от земли. Так что подвеска должна не допустить исчерпания хода сжатия с одной стороны и вывешивания колеса с другой.

Получается, что слишком мягкой подвеске быть тоже плохо… Оптимальным вариантом является сравнительно небольшой диапазон «мягкости», после чего подвески становятся жесткими, но настроить такую конструкцию тем сложнее, чем выше разница между жесткой и мягкой ее частью.

При любом перераспределении нагрузки между колесами происходит ухудшение общего сцепления колес с дорогой. Дело в том, что догрузка одних колес не компенсирует все потери при разгрузке других. А в случае вывешивания разгруженных колес увеличение сцепления на догруженной стороне не компенсирует и половины потерь.

Помимо общего ухудшения сцепления, это еще и приводит к ухудшению управляемости. Борются с этим неприятным фактором, изменяя наклон плоскости качения колеса относительно дороги — так называемый развал. В результате конструктивных мероприятий, направленных на программирование изменения развала при крене машины удается компенсировать изменение сцепления колес при поперечных нагрузках в разумном диапазоне и тем самым сделать управление машиной проще.

Почему же приходится делать подвески жестче на спортивных машинах?

На управляемости машины крайне негативно сказываются любые изменения углов установки подвески при кренах машины и задержки в откликах на управляющие воздействия из-за смещения центра тяжести. А значит, приходится делать подвески жестче, чтобы в повороте крены уменьшались.

Крайним выходом является мощный стабилизатор поперечной устойчивости — торсион, который препятствует перемещению колеса одной оси относительно другого. Но это не самый лучший способ. Да, он улучшает ситуацию с изменением углов установки колес в повороте, но зато разгружает внутреннее, по отношению к повороту, колесо, и перегружает наружное. Немного лучше просто сделать подвеску жестче. Это больше сказывается на комфорте, но зато не так разгружает внутреннее колесо.

Немалое значение амортизаторов

Помимо упругих элементов, в подвеске машины присутствуют и газовые или жидкостные амортизаторы — элементы, ответственные за гашение колебаний подвески и вывода энергии, которую машина тратит на перемещения центра масс. С их помощью можно подправить все реакции подвески на сжатие и отбой, ведь амортизатор может обеспечить в динамике куда большую жесткость, чем пружина. При этом его жесткость, в отличие от пружин, будет очень разной в зависимости от хода подвески и скорости ее перемещения.

Разумеется, совсем мягкий амортизатор не сможет выполнять свою основную задачу — гашение колебаний, машина попросту будет раскачиваться после прохождения неровности. А установка очень жесткого будет создавать эффект, схожий с установкой очень жесткой пружины, которая не хочет сжиматься и тем самым увеличивает нагрузку на колесо и разгружает все остальные. Но тонкая настройка поможет уменьшить крены в поворотах и помочь пружинам, уменьшить клевки кузова при разгоне и торможении и при этом не мешать колесам проезжать мелкие неровности. И разумеется, не допускать «пробоя» подвесок при проезде жестких неровностей. В общем, воздействие на поведение машины они оказывают не меньшее, чем жесткость пружин.

Немного о комфорте и частотах колебаний

Понятно, что у машины без подвески комфорт был бы нулевой, ведь все мелкие неровности от дороги передавались бы прямо на ездоков. Бр-р. Но если подвеску сделать очень мягкой, то ситуация станет ненамного лучше — постоянная раскачка тоже крайне плохо сказывается на людях. Оказывается, человек плохо переносит колебания как с небольшой амплитудой и большой частотой от жесткой подвески, так и с большой амплитудой и с малой частотой от мягкой.

Для создания комфортных условий для пассажиров необходимо согласовать жесткость пружин, амортизаторов и покрышек так, чтобы на самых ходовых для этой машины покрытиях частоты колебаний пассажиров и уровень ускорений оставались в комфортных пределах.

Частота и амплитуда колебаний подвески важны еще и в другом аспекте — собственные частоты резонанса системы машина-подвеска-дорога не должны совпадать с возможными частотами управляющих воздействий и возмущений от дороги. Так что задача конструкторов заключается еще и в том, чтобы обойти опасные режимы как можно дальше, ведь в случае резонанса можно и машину перевернуть, и потерять управление, и просто поломать подвески.

Итак, какой должна быть подвеска?

Как это ни парадоксально, но чем мягче подвеска, тем лучше сцепление колес с дорогой. Но при этом она не должна допускать сильных кренов и изменения пятна контакта колес с дорогой. Чем хуже дороги, тем более мягкой должна быть подвеска для получения хорошего сцепления. Чем ниже коэффициент сцепления колес, тем мягче должна быть подвеска. Казалось бы, проблему может решить установка стабилизатора поперечной устойчивости, но нет, у него тоже есть свои негативные черты, он делает подвеску более «зависимой» и уменьшает ход подвески.

Так что настройка подвески остается делом для настоящих мастеров и всегда требует много времени на натурные испытания. Множество факторов затейливо переплетаются и, изменив один параметр, можно ухудшить и управляемость, и плавность хода. И не всегда жесткая подвеска делает машину быстрее, а мягкая — комфортнее. На управляемости сказывается и изменение жесткости передней и задней подвесок относительно друг друга и даже малейшее изменение характеристик жесткости амортизаторов. Надеюсь, эта статья поможет более тщательно относиться к выбору комплектующих для подвесок и предотвратит необдуманные эксперименты.

Источник статьи: http://www.kolesa.ru/article/mjagkost-i-zhestkost-podveski-chto-vazhnee-dlja-komforta-2015-03-05

Как придать автомобильной подвеске мягкости

Очень жаль, что при выборе авто редко кто обращает внимание на тип подвески. Затем начинаются проблемы, если её тип не соответствует ожиданиям и желаниям. Автовладельцу приходится предпринимать попытки сделать жёсткую подвеску более мягкой. Этого несложно добиться.

Влияние подвески на поведение авто

Очень важным элементом в любом транспортном средстве является подвеска. На неё возлагается ряд функций, ни одна из которых не может называться второстепенной или менее значимой.

Тип машины определяет разновидность подвески, которая для неё подходит. Например, для внедорожника нужна жёсткая конструкция. Также как и для гоночного авто. Для легковых машин используется мягкая система. Такая подвеска способна сделать передвижение плавным и приятным.

Достоинства мягкости

Чем же так привлекает российских водителей мягкая подвеска, что они готовы тратить время и деньги на достижение необходимой мягкости? Неужели это так важно и даже жизненно необходимо? Нам ничего не остаётся, как изучить достоинства мягкой подвески. Возможно, даже получится найти недостатки.

1. Плавный ход возможен лишь с мягкой системой.
2. Сглаживание каждой неровности на дороге, что для России является скорее нормой, чем исключением.
3. Комфортное нахождение в автомобиле даже при длительной езде. От жёсткой подвески ощущаются боли в позвоночнике, и водитель быстро начинает чувствовать усталость.

У мягкой подвески также имеется существенный недостаток, о котором мы не можем умолчать. Автомобиль теряет в управляемости и становится менее отзывчивым на команды автомобилиста. Такой недостаток будет особенно явно проявляться на скоростном повороте.

Определённо мягкая подвеска лучше, чем жёсткая, если только вы не ездите по идеальным дорогам в спортивном стиле. Для российского водителя это редко когда применимо, поэтому выбора не остаётся.

Несколько способов как сделать подвеску мягкой

Существует несколько способов, которые реально позволяют сделать подвеску мягче. Стоит изучить каждый из них и только после этого делать выбор в сторону оптимального решения.

Как настроить или заменить шины

Это решение является самым простым. Шины будут брать на себя часть неровностей дорожного полотна, повышая амортизацию авто. Есть два варианта работы с шинами:

1. Настройка шин не будет связана с затратами, да и времени потребует немного. Зато этот способ не позволит добиться высокой эффективности, к тому же является весьма опасным. При снижении давления в резине неровности будут обрабатываться мягче. Подвеска в процессе езды получит меньшее количество качения. При снижении давления в резине возникнут неприятные последствия:

• снижение управляемости;
• увеличение потребления топлива;
• повышенный износ резины;
• большой тормозной путь.

1. Второй вариант решения проблемы заключается в приобретении мягкой резины. Перед покупкой стоит изучить отзывы о производителях и отдельных моделях. Если рассматривать общую картину, то среди производителей наиболее мягкой резины выделяется две компании: Michelin и Pirelli.

Как подрезать или заменить пружины амортизаторов

Функционирование подвески во многом определяется амортизационными пружинами. С жёсткими и большими пружинами езда также будет жёсткой. Для придания ходу авто мягкости, необходимо или сделать пружину меньше (подрезать), или заменить на мягкий вариант.

При срезании части пружин автомобиль будет меньше качаться при преодолении препятствий. Мягкой подвеска, отнюдь, не станет. На это надеяться не стоит. Зато проблем у водителя добавится с обрезанными пружинами:

• амортизаторы могут быстрее выходить из строя;
• снижается грузоподъёмность;
• ямы придётся преодолевать на сниженной скорости, в противном случае, могут повредиться важные детали авто.

Можно не подрезать имеющиеся пружины, а заменить их на другие, более мягкие. Этот вариант хоть и затратный, но он не влечёт за собой таких проблем, как предыдущий способ. В специализированных магазинах представлен хороший ассортимент таких элементов, потому их покупка не будет проблемой.

Установка мягких амортизаторов

Эти элементы направлены на гашение колебаний, которые рождаются в момент преодолевания неровностей на дороге. Также они определяют многие характеристики подвески и обеспечивают контакт с дорогой. Если амортизаторы находятся в неисправном состоянии, то машина будет плохо набирать скорость, возрастёт её тормозной путь, снизится манёвренность и плавность передвижения.

Излишняя жёсткость амортизаторов негативно скажется на работе авто и ощущениях водителя. Их нужно менять, лучше всего подходят масляные или газо-масляные модели. Лучшая мягкость достигается за счёт масляных деталей.

Замена подвески на пневматическую

Этот вариант решения проблемы является самым дорогим, потому используется на практике нечасто. Пневматическая подвеска способна быть и жёсткой, и мягкой в зависимости от ситуации на дороге. Регулирование ходовых характеристик авто осуществляется за счёт изменения давления в подушках, на которых располагается подвеска.

Автомобиль с пневмоподвеской будет передвигаться плавно по любому дорожному покрытию. Более того, клиренс может меняться в широком диапазоне значений. У такого способа решения проблемы имеется два главных недостатка:

• высокая стоимость, которая исчисляется десятками тысяч рублей;
• на бездорожье такая подвеска серьёзно подводит, особенно если изначально была выбрана некачественная модель.

Установка легкосплавных дисков

По мнению специалистов, замена обычных дисков на модели из титана позволит придать подвеске мягкости. Эта ситуация имеет обратную сторону, которая заключается в увеличении нагрузки, оказываемой на подшипники. Этот способ увеличит расходы на авто, зато добавит плавности ходу авто.

На характеристики подвески нужно обращать внимание ещё на этапе выбора авто. Тогда в процессе его эксплуатации не придётся искать способы для повышения мягкости подвески.

Источник статьи: http://drivertip.ru/repair/kak-sdelat-podvesku-avtomobilya-myagche.html