Держать удар

Держать удар — это их основная обязанность. При наличии в конструкции подвески направляющих, демпфирующих и упругих элементов именно последние воспринимают ударные нагрузки, передающиеся на кузов при проезде колеса через дорожные неровности, и за счет собственной упругости уменьшают их негативное воздействие и на сам автомобиль, и на людей и грузы, которые в автомобиле перемещаются.

Однако обеспечение плавности хода — далеко не все, что возлагается на подвеску. Колесо, оторвавшееся от дороги, не способно разгонять, тормозить или поворачивать автомобиль. Чтобы машина не стала неуправляемой, упругий элемент обязан быстро вернуть колесу, подпрыгнувшему на ухабе, контакт и сцепление с дорожным покрытием.

На компромиссе

И вот тут начинается конфликт интересов, связанный с тем, что улучшение управляемости автомобиля за счет увеличения жесткости упругих элементов ведет к ухудшению плавности хода. Или наоборот — других вариантов нет. В результате зависимость деформации упругого элемента от прилагаемой к нему нагрузки приходится выбирать как некий компромисс, учитывающий конструктивные особенности автомобиля, скорость его движения, профиль дорог, по которым автомобилю, исходя из назначения, предстоит преимущественно передвигаться. И еще при подборе конструктивного исполнения упругого элемента в обязательном порядке рассматриваются надежность, технологичность изготовления и компактность при размещении.

В разные времена на роль упругих элементов пробовалось немалое число кандидатов. И судя по тому, что ни одному из них до сих пор не было сказано решительное «нет», у всех имеются какие-то плюсы, перевешивающие при определенных условиях присущие им минусы. Вот и посмотрим, в чем заключаются достоинства и недостатки каждого из претендентов держать удар.

На изгиб

Исторически первым упругим элементом была рессора, несомненными достоинствами которой являются надежность и грузоподъемность, — в зависимости от количества листов, используемых в наборе, рессоры могут выдерживать большие нагрузки. Немаловажна в рессорной подвеске и простота устройства, обеспечивающая минимальный объем работ для устранения возникающих неисправностей.

Связано это с тем, что наряду с обязанностями упругого элемента рессоры одновременно выполняют те же функции, которые в других конструкциях подвесок возлагаются на рычаги, то есть рессоры подобно рычагам связывают колеса с кузовом и отвечают за кинематику перемещения колес. Нет рычагов — нет шаровых шарниров и сайлент-блоков, чаще всего нуждающихся в замене, а резиновые подушки, через которые рессоры крепятся к кузову, долговечны и недороги.

Одно плохо: чем выше скорость движения автомобиля, тем хуже — в отличие от не подверженных упругой деформации рычагов — рессора противостоит силам, воздействующим на колесо, и удерживает его в нужном направлении. Колеса как бы разъезжаются в стороны — о какой управляемости может быть речь? Грузоподъемность, кстати, тоже палка о двух концах — чем больше в рессоре листов, тем более тяжелой и громоздкой она становится.
В задних подвесках некоторых легковых моделей, встречающихся в Беларуси, рессоры еще можно увидеть, и родные когда-то «москвичи» с «волгами», а также Volvo 300-й и 900-й серии, Chrysler Voyager и Dodge Caravan тому подтверждение. Однако в конечном итоге наложение достоинств и недостатков предопределило судьбу рессор, ограничив сферу их применения на современных автомобилях в основном задними мостами фургонов, пикапов и внедорожников.

На сжатие

По надежности и грузоподъемности витая пружина рессоре проигрывает. Сама пружинная подвеска тем сложнее, тяжелее и дороже, чем больше в ней используется рычагов. Это серьезные недостатки, которые ничуть не искупаются приятными мелочами вроде того, что пружины компактнее и легче рессор, а в производстве, несмотря на то, что для оптимизации упругости им могут придавать бочкообразную форму и изготавливать из прутка переменного сечения, остаются дешевле. Почему же тогда пружины стали самой распространенной разновидностью упругих элементов?

Пружина устанавливается в распор между своими опорными чашками, жесткой связи с кузовом и колесом не имеет, из-за чего на совмещение функций упругого и направляющего элементов подвески не претендует. В этом — главное достоинство пружины, позволяющее подбирать характеристику упругости, не отвлекаясь на соображения кинематики перемещения колес, а исходя только из того, что от пружины требуется именно как от упругого элемента. В результате пружина обеспечивает лучшее сочетание ездового комфорта с управляемостью, и чем выше скорость движения автомобиля, тем отчетливее это преимущество пружин над рессорами себя проявляет. Пружины встречаются в подвесках всех без исключения классов автомобилей, иногда приходя на замену другим упругим элементам даже в период производства одного поколения модели. Пример тому — Opel Frontera, в заднем мосте которой в первые годы выпуска применялись рессоры, а затем появились пружины.

На кручение

Если рессора при вертикальном перемещении колеса относительно кузова работает на изгиб, а пружина — на сжатие, то торсион, представляющий собой металлический стержень, скручивается. Для обеспечения достаточной энергоемкости, прочности и упругости торсион должен быть длинным, и это создает трудности с размещением торсионов в качестве упругих элементов в передней независимой подвеске на сравнительно небольших по размерам автомобилях. Но в задних балках таких моделей (например, Renault 19, Clio и Megane первого поколения, Peugeot 206, 306 и Citroen Xsara) торсионы продолжительное время успешно использовались именно по причине того, что их применение вместо пружин или рессор ведет к уменьшению размеров самой подвески, а это позволяло выкроить дополнительное пространство для пассажиров задних сидений и увеличить вместимость багажника.

Торсионные балки недешевы в производстве и сложны в восстановлении, но это компенсируется тем, что они надежны и ремонта требуют редко. Почему же в таком случае торсионы утратили актуальность для легковых моделей? Причина в том, что обеспечивать ездовой комфорт, сопоставимый с пружинами, торсионы способны в гораздо более узком диапазоне скоростей. И как только скоростные возможности автомобилей выросли, выяснилось, что лучше ставить пружины.

Однако остались коммерческие автомобили, универсальные и профессиональные внедорожники, которые ездят медленнее и по дорогам, где на комфортную езду рассчитывать не приходится, — как раз там, где с долговечностью торсионов могут соревноваться только рессоры. Но в остальном рессоры торсионам не соперники, поэтому, например, на Volkswagen Transporter T4 или Mitsubishi Pajero торсионы выглядят вполне уместно.

Кроме того, у торсионов нет конкурентов в виде дополнительных упругих атрибутов подвески, получивших благодаря своему функциональному назначению название стабилизаторов поперечной устойчивости. В таких случаях длина торсионов не является препятствием для компоновки. Обойтись же без стабилизаторов непросто, потому что для противодействия опасному крену кузова, сопровождающему скоростное прохождение виража автомобилем, нужны чересчур жесткие пружины, а тогда, как уже говорилось, пострадает плавность хода. Поэтому комбинация из пружины и периодически приходящего ей на помощь торсиона давно стала тривиальной.

На воздушных подушках

Недостаток любого из рассмотренных выше механических упругих элементов — постоянство характеристики изменения жесткости, которая, будучи однажды заданной, никак не регулируется. Другое дело пневматические или гидропневматические упругие элементы, в которых путем изменения внутреннего давления можно регулировать жесткость и, что самое главное, делать это во время движения, непрерывно согласовывая изменение жесткости упругого элемента со скоростью автомобиля, траекторией движения и состоянием дорожного покрытия. Независимо от того, что в таких подвесках является рабочим телом — воздух или жидкость, принцип всегда один: нагнетание и сброс излишков.

В принципе подвески с пневмоэлементами могут все, и если не отвлекаться на подробный перечень их возможностей, то прежде всего они позволяют до минимума сглаживать пресловутое противоречие между плавностью хода и управляемостью. Каковы условия движения — такова и будет настройка упругого элемента. Однако чем больше подобные подвески могут, тем дороже, сложнее и неремонтопригоднее они становятся. Даже в самом простейшем случае, когда от пневмоэлемента требуется только независимо от нагрузки поддерживать постоянным дорожный просвет, обязательным приложением к непроседающей «воздушной пружине» являются электронный блок управления, компрессор, регулятор давления и датчик положения кузова. Каждый из этих узлов требует для размещения места, стоит денег, каждый из них может стать неисправным, и эти проблемы еще долго будут оставаться препятствием для более широкого распространения подвесок с пневматическими или гидропневматическими упругими элементами.

Однако дело движется, и если еще недавно им с маниакальным упорством занимался только Citroen, то сегодня воздушные подушки можно увидеть, например, на Mercedes-Benz CL- и S-класса, Audi A8, Jaguar XJ, Porsche Cayenne, VW Touareg и Phaeton и других моделях, где вклад электронно-управляемой подвески в стоимость не очень сильно бросается в глаза на фоне общей цены автомобиля.

Воздушные подушки до минимума сглаживают противоречие между плавностью хода и управляемостью, но в обозримой перспективе нас на них не пересадят.

Вердикт «АБw»

На воздушные подушки нас, судя по всему, в обозримой перспективе не пересадят. Вернее, пересадят, но только тех, кто готов за это дело платить. Однако, может, оно и к лучшему — для тех, у кого деньги никогда лишними не бывают, или для тех, кто не видит смысла в спортивной езде, когда всеми фибрами души не ощущаешь любую шероховатость асфальта…

Сергей БОЯРСКИХ, фото автора

Газета «АВТОбизнес»

Метки: гидропневматические конструкции подвески пневматические пружина рессора упругие элементы

Похожие

Яндекс.Метрика