Передняя подвеска

 

Подвеска предназначена для снижения вертикаль­ных колебаний кузова, что обеспечивает плавность хода автомо­биля, и смягчения и поглощения ударов, воспри­нимаемых колесами от неровностей дороги. Упругие элементы подвески соединяют кузов с осями или колесами. В качестве такого упругого элемента могут использоваться винтовые пружины, листовые рессоры и торсионы. Подвеска может быть зависимая и независимая (рис.15.2). Классификация подвесок дана на рис.15.3.

Рис.15.2. Типы подвесок автомобилей:

а - зависимая; б - независимая

Рис.15.3. Классификация подвесок

При зави­симой подвеске перемещение одного колеса моста определяется пе­ремещением другого колеса (см.рис.15.2,а). При независимой подвес­ке такая связь отсутствует, потому что каждое колесо отдельно от другого соединяется с кузовом (см.рис.15.2,б). В этом случае при наезде колеса на неровности колебания другому колесу не передают­ся, а наклон кузова уменьшается.

Независимая подвеска передних колес обеспечивает плавность хода автомобиля и устраняет его раска­чивание, нарушающее управление. Различают шкворневую и бесшкворневую независимую под­вески. На большинстве легковых автомобилей используется ры­чажная независимая подвеска бесшкворневого типа. Такая под­веска снижает массу неподрессоренных частей, от чего уменьшает­ся сила динамических ударов на кузов.

Независимая бесшкворневая рычажная подвеска имеет следующую конструкцию: поворот­ная стойка 3 (рис.15.4), жестко соединена с поворотной цапфой 4, на ось которой надета ступица колеса. Концы поворот­ной стойки 3 шаровыми шарни­рами 2 и 5 соединены с верхним 1 и нижним 6 рычагами. Рычаги 1 и 6 шарнирно закреплены на поперечине 10 или кузове ав­томобиля. Пружина 9 размещена между нижним ры­чагом и поперечиной (кузовом), внутри которой установлен амортиза­тор 8. На нижнем рычаге за­креплен резиновый буфер 7. Колесо при наезде на препятствие приподнимается на пово­рачивающихся рычагах 1 и 6, не изменяя плоскости своего вращения. Деформирующаяся при этом пружина 8 смягчает удары. Стойка 3 вместе с по­воротной цапфой 4 и колесом при воздействии рулево­го привода поворачивается в шаровых шарнирах 2 и 5.

Рис.15.4. Устройст­во независимой бесшкворневой рычажной подвес­ки: 1 - верхний рычаг; 2 - верхний шаровой шар­нир; 3 - поворотная стойка; 4 - поворотная цап­фа с осью; 5 - нижний шаровой шарнир; 6 - ниж­ний рычаг; 7 - резиновый буфер; 8 - амортиза­тор; 9 - пружина; 10 - поперечина

В ка­честве упругого элемента у независимой бесшкворневой подвески передних колес вместо пружины может использоваться торсион - стальной упругий стержень. Торсион бывает сплошным или составным - из круглых стержней или прямоугольных пластин (автомобили ЗАЗ). Упругая связь колеса с кузовом обес­печивается скручиванием торсиона.

Стабилизатор поперечной устойчивости включается в рычажно-пружинную под­веску для уменьшения боковых наклонов автомобиля и быстро­го гашения его боковых колебаний. Он представляет собой П-образный стальной, стержень, загнутые концы которого соединены с нижними рычагами подвески, а цент­ральная часть закреплена на основании кузова. Стержень, закру­чиваясь, ограничивает боковые наклоны кузова при наезде ко­леса на препятствие, и корректирует работу пру­жин подвески, перераспределяя действующие на них усилия.

Передняя подвеска автомобиля ВАЗ-2105 бесшкворневая пружинно-рычажная с поперечным расположением рычагов и телескопическими амортизаторами, может быть полностью собрана только непосредственно на автомобиле.

Подвеска каждого колеса включает поворотную стойку 7 (рис.15.5) с поворотной цапфой и ось 4, нижний 21 и верхний 8 рычаги, верхнюю 9 и нижнюю 27 шаровую опору, винтовую пружину 22, амортизатор 24, буфер 10 и стабилизатор поперечной устойчивости 18.

Внутренними концами нижний рычаг 21 соединен шарнирно с концами оси 20, закрепленной болтами на поперечине. С помощью регулировочных прокладок 15 (шайб), установленных под болтами, выполняется регулировка углов продольного наклона оси поворота и развала колес. Верхний рычаг 8 внутрен­ними концами соединен с верхней осью 14. Наружные концы обоих рычагов соединены с поворотной стойкой 7 через шаровые шар­ниры 9 и 27, снаружи закрыты резиновыми чехлами.

Цилиндрическая витая пружина 22, опирающаяся снизу на опорную чашку 26, постав­лена между верхней опорной чашкой 13 и нижним рычагом. Амортизатор установлен следующим об­разом: нижним ушком его корпус соединен с кронштейном 25, а верхний конец штока амортизатора закреплен на двух резино­вых подушках 12 при помощи гайки в опорном стакане 11.

Буфер 10, закрепленный на кузове над верхним рычагом, ограничивает ход колеса вверх и смягчает предельное сжатие пружины подвески. Ход колеса вниз ограничивают буферные втулки на штоке передних амортизаторов. Стабилизатор поперечной устойчивости 18 для уменьшения бокового крена и снижения поперечных колебаний кузова. Стабилизатор своей средней частью установлен в кронштейнах 16 на резиновых втул­ках, а загнутые концы его закреплены на нижних рычагах че­рез резиновые подушки обоймами 23.

 

 

Рис.15.5. Передняя подвеска автомобиля ВАЗ-2105: 1 – подшипники ступицы колес; 2 – колпак; 3 – регулировочная гайка; 4 – ось поворотной цапфы; 5 – ступица; 6 – тормозной диск; 7 – поворотная стойка; 8 – верхний рычаг; 9 – верхняя шаровая опо­ра; 10 – буфер хода сжатия; 11 – опорный стакан; 12 – резиновые подушки; 13 – верхняя опорная чашка пружины; 14 – ось верхнего рычага; 15 – регулировочная шайба; 16 – кронштейн крепления штанги стабилизатора поперечной устойчивости; 17 – резиновая втулка; 18 – штанга стабилизатора; 19 – лонжерон кузова; 20 – ось нижнего рычага; 21 – нижний рычаг; 22 – пружина подвески; 23 – обойма; 24 – амортизатор; 25 – кронштейн крепления амортизатора; 2S – нижняя опорная чашка пружи­ны; 27 – корпус нижней шаровой опоры; 28 – направляющая шпилька ступицы

 

Автомобиль ВАЗ-2108имеет независимую переднюю подвеску с телескопическими амортизационными стойками типа McPherson. Подвеска содержит следующие элементы (рис.15.6): стойку 1, винтовую ци­линдрическую пружину 16, нижний поперечный рычаг 10 с рас­тяжками, шаровой шарнир 12, поворотный кулак 6, резинометаллические шарниры и стабилизатор поперечной устойчивости.

Рис.15.6. Передняя подвеска автомобиля ВАЗ-2108: 1 – телескопическая стойка; 2 – гайка; 3 – эксцентри­ковый болт; 4 – кронштейн; 5 – тормозной диск; 6 – поворотный кулак; 7 – вал привода переднего колеса; 8 – защитный чехол шарнира; 9 – наружный шарнир вала; 10 – нижний рычаг; 11 – защитный кожух; 12 – шаровой шарнир; 13 – ступица; 14 – поворотный ры­чаг; 15 – нижняя опорная чашка; 16 – пружина под­вески; 17 – защитный кожух; 18 – буфер хода сжа­тия; 19 – верхняя опорная чашка; 20 – подшипник верхней опоры; 21 – верхняя опора стойки; 22 – шток

 

Телескопическая гидравли­ческая стойка является основным элементом подвески и совмещает в себе функции направляющего ап­парата и гасящего элемента. Через кронштейн 4 с помощью двух бол­тов нижняя часть стойки соединена с поворотным кулаком 6. Верхний болт 3 и надетая на него шайба сделаны эксцентри­ковыми, что позволяет регулировать развал передних колес.

Чтобы обеспечить «качание» стойки и погасить вибрации, верхняя опора стойки имеет наружный и внутренний корпусы, между которыми ус­тановлена износостойкая резина. Во внутренний корпус опоры за­прессован упорный шариковый подшипник 20, обеспечивающий вращение стойки при повороте управляемых колес. Опора закреплена на кузове автомобиля.

Корпус телескопической стойки 1 представляет собой трубу, к которой снизу приварен кронштейн 4, а в средней части – поворотный рычаг 14, соединенный с тягой ру­левого привода, и нижняя опорная чашка 15 пружины. Гайка, ввернутая в верхнюю часть корпуса, удерживает сальниковое устройство и имеет отверстие для прохода штока 22.

Шаровой шар­нир 12, закрепленный в нижней части поворотного кулака 6, позволяет поворотному кулаку вместе с телескопи­ческой стойкой поворачиваться относительно нижнего рыча­га 10. Ход сжатия подвески ограничивает резиновый буфе­р 18, установленный на штоке 22.

На легко­вых автомобилях семейства ГАЗ (ГАЗ-24-10 «Волга», ГАЗ-3102 «Вол­га») используют независимую подвеску передних колес рычажного ти­па на витых цилиндрических пружинах. Пружины работают совместно с двумя телескопическими амортизаторами и стабилизатором поперечной устойчи­вости (рис.15.7).

 

Рис.15.7. Независимая шкворневая подвеска передних колес

Независимая подвеска рычажного типа представляет собой самостоятельный узел, смонтированный на поперечине, жестко соединенной с подрамником. Нижние 11 и верхние 6 рычаги подвески установлены поперек автомобиля и имеют продольные оси качения. Нижние рычаги двумя шарни­рами 13 соединены с осью 12, расположенной в поперечине, а верхние рычаги надеты на ось 7, закрепленную на специальном кронштейне. Резиновые втулки, соединяющие рычаги 6 с осью 7, работают на скручивание и уменьшают передачу вибрации кузову при дви­жении автомобиля.

Пружина 9, упирающаяся нижним концом в опорную чашку 15, а верхним - в штампованную головку поперечины, слу­жит упругим элементом подвески. Телескопический амортизатор 14 двустороннего дейст­вия размещен внутри пружины 9 и закреплен снизу в опорной чашке 15, а сверху при помощи резиновых подушек 8 - в кронштейне, жестко прикрепленном к поперечине. Амортизатор крепится вместе с кожухом 10. Наружные концы верхних и нижних рычагов при помощи пальцев и резьбовых втулок соединены с верхним и ниж­ним концами стойки 5. На стойке на игольчатых подшипниках уста­новлен и закреплен штифтом в поворотной цапфе 4 шкворень. На наружном конце поворотной цапфы 3 на двух конических роликоподшипниках установлена ступица колеса.

Сила тяжести автомобиля передается через пружину 9 на нижние рычаги 11, стойку 5, поворотную цапфу 4, подшипники, ступицу и через диски колес на шину. Нижние рычаги 11 при движении по неровностям дороги поднимаются и сжимают пружину 9, воспринимающую часть силы тяжести передней части автомобиля. В этом случае перемещение одного колеса практически не зависит от перемещения другого. Колебания автомобиля гасятся амортизатором, а динамический ход подвески ограничивают резиновые упоры-буфера, приклепанные к нижним и верхним рычагам.

В передней подвеске установлен торсионный стабилизатор поперечной устойчивости, работающий на кручение. Он предназначен для улучшения устойчивости автомобиля на поворотах и уменьшения его крена. Стабилизатор представляет собой П-образную штангу 16, изготовленную из пружинной стали и установленную поперек автомобиля. Концы штанги соединены с опор­ными чашками 15 пружин 9 через стойку 1 стабилизатора и резиновые подушки 2 и 17, а средняя часть штанги прикреплена к кронштейнам, установлен­ным на лонжеронах рамы (подрамника). Стержень стабилизатора при боковых кренах кузова автомобиля закручивается и ограничивает наклоны кузова, перерасп­ределяя при этом нагрузки, действующие на пружины подвески. При движении автомобиля на крутых поворотах стабилизатор снижает крен автомобиля на 15…25%.

Углы установки передних колес способствуют повышению устойчивости автомобиля при движении и легкости управления; они существенно влияют на износ шин. Независимая передняя подвеска имеет следующие углы установки передних колес: продольный и поперечный углы наклона оси поворотной стойки, углы развала и схождения колес.

Угол развала колес (рис.15.8,б) характеризуется наклоном плоскостей вращения передних колес наружу от вертикали. Такая конструкция позволяет разгрузить наружный подшипник ступицы колеса, облегчает поворот колес, ослабляет удары, передаваемые на рулевое колесо от неровности дороги.

а) б) в)

Рис.15.8. Углы установки передних колес: а - угол продольного наклона оси поворотной стойки; б - угол развала колес; в - угол поперечного наклона оси поворотной стояки; А, Б - размеры, определяющие схождение колес; В - размеры между шарнирам рулевых тяг

На автомобиле ВАЗ-2105 угол развала каждого колеса находится в пределах 10 ... 50'. Разность углов развала правого и левого колес не должна превышать 30'.

Односторонний износ протектора шины возникает в результате нарушения угла развала колес. Если угол развала больше нормы, изнашивается наружная сторона протектора и, наоборот, если он меньше нормы, - внутренняя сторона протектора. Увод автомобиля в сторону колеса с большим развалом является результатом разницы в углах развала правого и левого колес.

Угол продольного наклона оси поворотной стойки определяется величи­ной наклона верхнего конца оси назад от вертикали (см.рис.15.8,а). Такая конструкция обеспечивает стабилизацию колес при движении, а также повышает устойчивость автомобиля на поворотах.

Разница в углах продольного наклона осей поворотных стоек приводит к уводу автомобиля в сторону колеса с меньшим углом. Для автомобиля ВАЗ-2105 этот угол должен составлять 4°±30'.

Угол поперечного наклона оси поворотной стойки обеспечивает ста­билизацию колес под действием силы тяжести автомобиля (см.рис.15.8,в), способствует возвра­щению передних колес и рулевого колеса после завершения пово­рота в положение, соответствующее прямолинейному движению автомобиля.

Угол схождения колес необходим для предупреждения проскальзывания колес, вызываемого развалом, и компенсации люф­тов в шарнирах рулевого привода и в подшипниках ступиц колес. Угол схождения колес - это разность размеров между крайними точками колес на уровне их центров сзади и спе­реди (Б - А). Эта разность должна быть 2 ... 4 мм на автомобиле ВАЗ-2105, 1 ... 3 мм на автомобиле «Москвич», 0,5 ... 2,5 мм на автомобиле ВАЗ-2108.

Отклонение угла схождения колес от нормы вызывает увеличенный ступенчатый износ протектора с образованием ост­рых кромок, направленных наружу (при уменьшенном угле - расхождение колес) или к продольной оси автомобиля (при увеличенном угле). Величина угла регулируется изменением длины боковых тяг рулевой трапеции.