В предыдущем номере мы выяснили, на что влияет конструкция подвески: это и устойчивость автомобиля, и управляемость, и плавность хода, и даже уровень кренов. Теперь пришло время рассмотреть свойства конкретных конструктивных решений*
После знакомства с темой подвесок в общем, взглянем более подробно на некоторые их типы, а в следующем номере журнала рассмотрим и другие.
Самая древняя, зависимая подвеска используется до сих пор, а ее отличительной чертой неизменно остается жесткая связь осей колес посредством картера моста или простой балки. Первоначально в качестве упругих и направляющих элементов использовались рессоры, но в современном исполнении связующая колеса поперечина удерживается двумя продольными рычагами (по одному с каждой стороны кузова) и поперечной тягой Панара, воспринимающей боковые силы. Применяется на задней оси многих внедорожников и недорогих переднеприводных автомобилей.
Принято считать, что, кроме простоты и низкой стоимости, преимуществ у зависимой подвески нет, однако это далеко не так. К ее плюсам можно отнести небольшой вес (если речь идет о ведомой оси), высокий центр поперечного крена и главное – постоянство колеи и развала. На ровной дороге вне зависимости от раскачки и крена угол наклона колес к поверхности не изменяется, а значит, в любых режимах автомобиль обладает наилучшим сцеплением с дорогой. Ни одна другая подвеска не имеет такого свойства!
Но ситуация резко портится на плохом покрытии – попадание одного колеса в яму ведет к изменению развала другого, что еще больше снижает сцепные свойства. На прямой это не так опасно, а в повороте чревато неожиданным заносом. Кроме того, имеются проблемы с управляемостью. Разнонаправленный ход колес сопровождается поворотом балки моста (вследствие скрещивания продольных рычагов), что провоцирует недостаточную поворачиваемость и нестабильность на прямой. Да и тяга Панара немного дергает ось вправо-влево, дополнительно ухудшая ситуацию.
Стремясь уменьшить высоту двухрычажной подвески, некоторые разработчики находили оригинальные решения. Например, на автомобилях Jaguar в задней подвеске долгое время вместо верхних рычагов использовались полуоси! Правда, из-за этого приходилось применять в полуосях карданные передачи, что ограничивало ход подвески (при увеличении углов между валами, соединенными карданной передачей, возникает несинхронность их вращения).
Полузависимая подвеска – следующий виток эволюции. Как и в зависимой, в ней есть продольные рычаги и поперечина между ними, но расположена она не на оси колес, а смещена вперед, ближе к опорам рычагов. При этом сама поперечина, помимо восприятия боковых сил, выполняет еще и функции стабилизатора, скручиваясь при разнонаправленном ходе колес. Для этого она имеет специальное сечение (обычно U-образное), делающее ее жесткой на изгиб и податливой на кручение.
Небольшое изменение конструкции заметно отразилось на кинематике. На прямой, в случае равностороннего хода, колеса не получают изменения развала, двигаясь четко в плоскости кузова, а в повороте, при разноименном ходе, их развал меняется как относительно дороги, так и кузова: поперечина скручивает продольные рычаги, частично препятствуя наклону колес вместе с кузовом. Степень этого «препятствования» определяется положением поперечины – чем сильнее она смещена назад, тем меньше колеса отклоняются от вертикали. Но перебарщивать не стоит, ведь в предельном случае это получится уже зависимая подвеска с ее проблемами управляемости и устойчивости на плохой дороге. Кроме того, возрастает нагрузка на продольные рычаги, которые при огромной жесткости на изгиб должны допускать еще и значительное скручивание.
В итоге с полузависимой подвеской внешнее к повороту колесо наклоняется сильнее, чем того хотелось бы, – последующие типы подвесок способны удерживать колесо ближе к вертикали, обеспечивая лучшее сцепление с дорогой. Однако они и сложнее. А простота полузависимой подвески вкупе с отличной стабильностью на прямой и неплохой устойчивостью в поворотах обеспечили ей огромную популярность – большинство небольших автомобилей оснащаются именно такой задней подвеской. К явным же минусам можно отнести лишь повышенные требования к месту под днищем и недостаточное противодействие поперечному наклону кузова – центр крена оказывается ниже, чем у зависимой подвески.
Альтернатива тяге Панара – механизм Уатта, избавляющий задний мост от боковых смещений. Однако и у него есть свои недостатки – более сложная конструкция и повышенные крены кузова. При этом последнее проявляется как из-за понижения центра поперечного крена, так и за счет составляющих боковых сил, отжимающих кузов вверх. Поэтому механизм Уатта применяется довольно редко.
Появившись в 30-х годах, подвеска на двойных рычагах до сих пор остается неизменным компонентом спортивных автомобилей. Колесо в ней удерживается на двух поперечных рычагах, крепящихся к подрамнику или непосредственно к кузову. Преимущество такой конструкции – очень широкие возможности для настройки. Например, варьируя угол наклона рычагов, можно задавать высоту поперечного крена, а выбирая их длину – управлять изменением колеи и развала.
Как правило, верхний рычаг делают короче нижнего, что позволяет при минимальном расширении колеи придавать колесам отрицательный развал в ходе сжатия, проще говоря, сделать так, чтобы сжимаясь, подвеска «заваливала» верх колеса внутрь. Тогда в повороте нагруженное внешнее колесо оказывается гораздо ближе к вертикали, поскольку отрицательный развал частично компенсирует наклон колеса вместе с кузовом. Конечно, в этом тоже есть негативная сторона – меняющийся развал ухудшает условия работы покрышек в момент торможения, когда подвеска тоже сжимается. А потому конструкторам приходится размышлять и над продольным наклоном рычагов – при их определенном положении подвеска может активно препятствовать клевку на торможении.
Большим преимуществом также является возможность получения высокого центра крена. Его можно расположить на любой высоте, хотя с некоторого момента этот подъем вызывает непостоянство колеи на ходе сжатия.
Из-за относительно большой высоты двухрычажная подвеска чаще всего применяется на передней оси. Впрочем, ее можно сделать и компактнее, но для этого рычаги уже нужно крепить к прочному подрамнику, так как при их сближении возрастает усилие на опоры.
* продолжение темы – начало см. «Драгоценные подвески»
