3 типа подвесок автомобиля: отличия и описание
Подвеска автомобиля – сложный механизм, состоящий из нескольких деталей и призванный защищать кузов от неровностей дороги. Данная система напоминает шасси и работает, сглаживая удары колес при передаче на кузов. Подвески бывают разных видов – в этой статье рассмотрим каждый из них подробнее.
Независимая подвеска
Название этой системы обусловлено тем фактом, что колеса одной оси не связаны механически между собой. То есть, одно колесо может крутиться в тот момент, когда другое стоит на месте. Такой вид подвески был разработан чуть позже, чем зависимый тип.
Постоянные параметры (схождение и развал колес) не имеют постоянного значения при работе системы – соответственно, во время отбоя подвески эти свойства временно нарушаются. Независимый тип подвески считается более бюджетным, нежели аналоги. Чаще всего встречается такой подвид, как многорычажная подвеска.
Зависимая подвеска
Этот тип подвески подразумевает жесткую связь колес на одной оси – при движении одного приводится в движение и второе колесо. Данный метод соединения колес считается традиционным – он известен еще со времен гужевых повозок.
Связь обеспечивается благодаря неразрезной балке – она соединяет колеса. Сегодня такой вид подвески считается несколько устаревшим и несовершенным – причина проста. К примеру, при наезде на неровность одним колесом возникнет изменение угла наклона и у другого колеса.
Именно из-за этого на высокой скорости может возникнуть отклонение оси. В случае, когда зависимая подвеска расположена на ведущей оси, при быстрой езде возможно отклонение от траектории движения – это крайне небезопасно для водителя, пассажиров и автомобиля.
В настоящее время зависимая подвеска используется чаще всего на грузовых автомобилях и автобусах.
Активная подвеска
Самый современный вид подвески – активная. В ней по желанию водителя может быть изменен клиренс и жесткость амортизаторов. С помощью устройства управления подвеской можно также выбрать один из режимов – спортивный, комфортный или нормальный. Активная система подразделяется на 3 вида: гидравлическая, гидропневматическая, пневматическая. Последний тип считается самым распространенным.
Конструкция подвески
Подвеской автомобиля называется совокупность деталей, обеспечивающих упругую связь между кузовом (рамой) и колесами автомобиля, уменьшение динамических нагрузок на кузов и колёса, и затухание их колебаний, а также регулировать положение кузова автомобиля во время движения. Подвеска, являясь промежуточным звеном между кузовом автомобиля и дорогой, должна быть лёгкой и наряду с высокой комфортностью, обеспечивать максимальную безопасность движения и плавность хода. Для этого необходимы точная кинематика колёс, высокая информативность рулевого управления, а также звукоизоляция кузова от жесткого качения шин. Кроме того, надо учитывать, что подвеска передаёт на кузов силы, возникающие при контакте колеса с дорогой, поэтому она должна быть прочной и надежной. Применяемые шарниры должны легко поворачиваться и обеспечивать шумоизоляцию кузова. Упругие элементы (пружина и амортизатор) должны быть простыми и компактными, и допускать достаточный ход подвески.
Основными требованиями, предъявляемыми к подвеске, являются следующие:
- упругая характеристика подвески должна обеспечивать высокую плавность хода и отсутствие ударов в ограничители хода, противодействовать кренам при повороте, «кивкам» (дифференту) при торможении и разгоне автомобиля;
- кинематическая схема должна создать условия для возможного малого изменения колеи и углов установки колёс, соответствие кинематики колес кинематике рулевого привода, исключающее колебания управляемых колес, вокруг оси поворота;
- оптимальная величина затухания колебаний кузова и колес;
- надежная передача от колес кузову или раме продольных и поперечных усилий и моментов;
- малая масса элементов подвески и особенно неподрессоренных частей;
- достаточная прочность и долговечность деталей подвески и особенно упругих элементов, относящихся к числу наиболее нагруженных частей подвески.
Теперь коротко рассмотрим конструкции подвесок. Вообще вариантов подвесок существует достаточно много, они классифицируются по типу направляющего аппарата (зависимые и независимые) и по типу упругих элементов (пружинные, торсионные, рессорные, пневматические и т.д.) Каждая подвеска имеет свои недостатки и преимущества. Зависимая (ВАЗ-2101) проще, дешевле, имеет постоянную колею, но в тоже время балка моста имеет большие неподрессорные массы, поэтому назвать лёгкой эту подвеску нельзя. Кроме этого, при противоположных ходах левого и правого колёс одной оси, наблюдается значительный их наклон, следствием чего являются резонансные колебания колёс в поперечной плоскости (эффект шимми) — машину начинает трясти или как теперь говорят — «колбасит». Независимая подвеска имеет гораздо больше преимуществ, поэтому и распространена сейчас больше. Варианты ее различаются по расположению плоскости качания колёс: продольная, поперечная, диагональная на косых рычагах. И по количеству рычагов: однорычажные, многорычажные (почти все японские автомобили), свечные. В отдельный класс ещё необходимо выделить т.н. полузависимую подвеску. Более правильное её название: подвеска с закручивающейся балкой (ВАЗ-2108).
Подвеска может быть зависимой и независимой.
Схема работы зависимой подвески колес автомобиля
Зависимая подвеска — вариант при котором колеса одной оси автомобиля связаны между собой жесткой балкой. При наезде на препятствие одного из колес, второе наклоняется на тот же угол.
Схема работы независимой подвески колес автомобиля
Независимая подвеска — вариант при котором колеса одной оси автомобиля не связаны жестко друг с другом. При наезде на препятствие, одно из колес может менять свое положение, не изменяя при этом положения второго колеса.
Подробнее остановимся на типах передней подвески автомобилей.
Подвеска МакФерсона , названая по имени инженера Эрла Макферсона, разработавшего её в 1960 году, представляет собой подвеску колеса, состоящую из одного рычага, стабилизатора поперечной устойчивости и блока из пружинного элемента и амортизатора телескопического типа, называемого качающейся свечой, в связи с тем, что он закреплен в верхней части к кузову при помощи упругого шарнира и может качаться при движении колеса вверх-вниз. Кинематически схема менее совершенна, чем подвеска на двух поперечных или продольных рычагах. При большом ходе подвески развал (угол наклона колеса к вертикальной плоскости) меняется, и тем больше, чем больше ход подвески, так как конец рычага двигается вверх-вниз по окружности и, как следствие, меняется ширина колеи. Но в связи с технологичностью и дешевизной данный тип подвески получил очень большое распространение в современном автомобилестроении. Впервые подвеска типа «МакФерсон» была применена в 1965 году на автомобиле «Пежо-204», через год — на Форде, а в 1969 году на «Фиат-128». Настоящее широкое использование началось в начале 70-х годов. Почти все современные переднеприводные автомобили оснащены такой подвеской. Ввиду некоторых своих преимуществ «МакФерсон» завоевал себе место и в автомобилях с задним приводом. Малые затраты на изготовление, небольшое по объёму занимаемое пространство (соответственно большое подкапотное пространство и, как следствие, возможность разместить большой двигатель), значительное расстояние по высоте между опорными узлами, определяющее возникновение меньших по величине сил в местах присоединения к кузову, возможность осуществления больших ходов, являются, пожалуй, основными преимуществами и причиной того, что большинство появляющихся в последние годы крупносерийных автомобилей имеют на переднем мосту подвеску такого типа. К её недостаткам можно отнести: несколько худшие кинематические параметры чем у подвески на двойных поперечных рычагах, большие трудности, связанные с обеспечением изоляции от дорожных шумов и вибраций (для борьбы с этим появились подрамники на резиновых подушках), неблагоприятно длинные рулевые тяги при верхнем расположении реечного рулевого механизма, меньшая компенсация дифферента (продольного крена) при торможении.
Подвеска на двойных поперечных рычагах. В этой конструкции есть два поперечных рычага, имеющих поворотные опоры (сайлент-блоки) на раме, балке или кузове. Наружные концы рычагов, в случае передней подвески, соединяются с помощью шаровых опор с поворотным кулаком. Чем больше может быть расстояние между поперечными рычагами, тем меньше силы, действующие в рычагах и их опорах, т. е. тем меньше податливость всех деталей и точнее кинематика подвески. Надо отметить, также, эластичное восприятие жесткого качения радиальных шин верхними рычагами (что возможно только при этой конструкции независимой подвески). Хотя продольные силы, вызываемые сопротивлением качению, на верхнем рычаге лишь незначительно меньше, однако нижний рычаг и его опоры выполняются с расчётом на явно большие нагрузки. Последние возникают под действием боковых сил или при торможении. Главное преимущество подвески на двойных поперечных рычагах – её кинематические свойства: взаимным положением рычагов можно определить высоту, как центра крена, так и центра дифферента (продольного крена). Кроме того, за счёт разной длины верхнего и нижнего рычагов можно влиять на угловые перемещения колёс при ходах отбоя и сжатия, т. е. на изменение развала и, независимо от этого, на изменение колеи. При более коротких верхних рычагах, относительно нижних, колёса при ходе сжатия наклоняются в сторону отрицательного развала, а при ходе отбоя – в сторону положительного. За счёт этого можно противодействовать изменению развала, обусловленному креном кузова. Также, изменив угол плоскости качания верхнего рычага относительно нижнего, можно добиться антикивкового эффекта.
Многорычажные подвески. Многорычажные подвески несколько напоминают предыдущий тип и имеют все его положительные качества. Эти подвески более сложны и боле дороги по сравнению с ранее рассмотренными, но обеспечивают большую плавность хода и лучшую управляемость автомобиля. Большое количеств элементов — сайлент-блоков и шаровых шарниров хорошо гасят удары при резком наезде на препятствия. Все элементы крепятся на подрамнике через мощные сайлент-блоки, что позволяет увеличить шумоизоляцию автомобиля от колес. Так как подвеска этого типа стала слишком громоздкой, рычаги стали делать из алюминиевых сплавов, что обеспечивает одно из важнейших требований — легкость. Но при этом тут же пострадала долговечность деталей. Такие подвески сейчас используются на таких автомобилях, как Audi, VW, Mercedes, Honda Accord и тд, то есть на автомобилях бизнес класса. Применение многорычажной независимой подвески, которая главным образом используется на автомобилях представительского класса, придает подвеске стабильный контакт колес с любым покрытием на дороге и четкий контроль автомобиля при изменениях направления движения. Газовые двухходовые амортизаторы, тяги поперечной устойчивости, применение двух пружин разной жесткости в одной стойке — все это создает уровень комфорта в автомобиле. Поэтому для изготовления элементов многорычажных подвесок все чаще используют недешевые алюминиевые сплавы, а иногда даже композитные материалы. Главный недостаток современной схемы — сложность и, соответственно, цена. До недавнего времени ее применяли только на дорогих автомобилях. Теперь же она «удерживает» задние колеса даже некоторых машин гольф-класса. В поисках извечного компромисса между управляемостью и комфортом поломано немало копий. И если посмотреть на эволюцию подвесок хотя бы за последние пару десятков лет, очевидно, что развитие даже не идет, а скачет. Но у этой медали есть и обратная сторона. Управляемость и комфорт, неведомый предкам, оплачиваем сложностью и стоимостью конструкций. А настолько ли современные подвески со сложной архитектурой и мудреными электронными добавками лучше, насколько дороже более простых и распространенных (пока!) схем? Наверное, и инженерам, и маркетологам стоит чаще задаваться этим вопросом.
Торсионная подвеска. На многих современных внедорожниках используется подвеска этого типа. Опять же это по сути подвеска на двух поперечных рычагах, но вместо пружины в ней используется торсион — упругий металлический стержень, работающий на скручивание. Он играет туже роль, что и рессоры, пружины или резиновые блоки. Но в отличие от них он работает только на скручивание (французское слово torsion — означает скручивание ). Такую подвеску стали называть стержневая подвеска (она же — торсионная!). Инженер Фердинанд Порше-старший в конце 20-х-начале 30-х годов оформил несколько патентов на стержневую подвеску. Он применил ее в 1934 году на гоночных Auto-Union , а в 1940-м уже стояла на серийных машинах Volkswagen , как армейских, так и гражданских. В 1935 году стержневая подвеска колес в ее оптимальном варианте нашла массовое применение на Citroen Traction Avant . Порше увидел в торсионе его главное достоинство — компактность, и отсюда — малую массу. Эти качества особенно ценны для машин с очень плотной компоновкой и жесткими ограничениями по весу — гоночные автомобили, внедорожники, армейские колесные машины. Примеры тому Ferrari F2001 , Toyota Landcruiser, ракетовоз МАЗ 547. Андре Лефевр, создатель Citroen TA , усмотрел в торсионе другое достоинство. Его стержень довольно длинный, чем длиннее, тем мягче подвеска , а потому. Один конец торсиона, идущего вдоль машины, присоединяется к рычагу подвески, а другой закрепляется в одной из поперечин рамы или несущего кузова. Таким образом, все нагрузки от дорожных толчков переносятся в самое сильное место автомобиля, и они распределяются по раме или кузову найвыгоднейшим образом. Для первой массовой модели с несущим кузовом это было немаловажно. В связи с широким распространением подвески передних колес типа МакФерсон все меньше фирм стали применять торсионную. Одной из причин отказа от торсионов явилась деликатная технология изготовления. Однако для полноприводных внедорожников с рамой и микроавтобусов торсионная подвеска оказалась идеальной. На Toyota Prado, Isuzu Trooper, Ford Expedition, Chevrolet Blazer и других применяются длинные продольные торсионы, присоединенные к оси нижнего, а на VW T4 верхнего рычага передней подвески и завязанные другим концом на поперечину рамы.
Гидропневматическая подвеска. Первой подвеску с изменяемым дорожным просветом для легкового автомобиля создала французская фирма Citroen . Упругим элементом в амортизаторах служил сжатый азот, а силовым (образующим и передающим давление в системе) жидкость. Поэтому такая подвеска получила название гидропневматической. Гидронасос нагнетает жидкость из резервуара в закрепленные рядом с амортизатором сферы. Внутри каждой сферы жидкость и газ разделены мембраной. Таким образом в амортизаторах поддерживается необходимое давление, а крены машины постоянно компенсируются. Вдобавок встроенный в гидросистему кран позволяет регулировать количество циркулирующей в контурах жидкости, а значит, увеличивать или уменьшать дорожный просвет. В 1954 году эта схема была впервые применена на модели высшего класса Citroen 15-6 . А уже в октябре 1955 года новинка фирмы Citroen DS — вызвала на 42 Парижском автосалоне настоящий фурор. По тем временам это была чудо-машина. Ее гидропневматическая подвеска обеспечивала постоянство дорожного просвета независимо от количества пассажиров и багажа и потрясающе плавный ход. Эта машина могла накреняться вперед и назад, а также вывешивать любое колесо без домкрата! И наконец водитель Citroen DS мог по собственному усмотрению ступенчато изменять дорожный просвет. Это не только повышало устойчивость и активную безопасность автомобиля на шоссе (понижался центр тяжести, уменьшался поток воздуха под днищем, создающий подъемную силу), но и облегчало езду по бездорожью, что важно для изобилующей проселками Франции. Впоследствии такая схема подвески применялась на большинстве автомобилей марки Citroen и все время совершенствовалась. Новейшая разработка фирмы подвеска Hydroactive III — получила электронное управление при помощи датчиков, компьютера и исполнительных устройств. В результате клиренс модели Citroen С5 не только поддерживается, но и автоматически регулируется в зависимости от скорости движения, качества дорожного покрытия и стиля езды. Диапазон изменений дорожного просвета достигает 20-30 см. Citroen сделал гидропневматическую подвеску своим коньком , применив ее раньше других. Однако аналогичную подвеску Hydrolastic в свое время устанавливала на свои малолитражные автомобили английская British Leyland Motor Corp. , а фирма Lotus разработала гидропневматику для разведывательного танка Scorpion . У нас боевую машину десанта (БМД) с гидропневматической независимой подвеской всех катков выпускал с 1968 года Волгоградский тракторный завод. Машина должна была ложиться на брюхо, чтобы лучше прятаться на местности и проще загружаться в самолет. Изучением возможностей применения чисто пневматической подвески в легковых автомобилях занимались многие фирмы. Например, в 60-е годы Daimler-Benz ( Mercedes Benz 600 и Lincoln оборудовали ею серийные модели. А первым внедорожником, оснащенным подвеской колес на воздушных мешках , заменивших пружины, стал в 1992 году Range Rover LSE . Большие изыскания в этой области провели в 70-е годы Volkswagen и Audi совместно с компанией Fichtel und Sachs.
Теперь рассмотрим некоторые типы задней подвески автомобилей.
Подвеска «Де Дион». Задняя подвеска де Дион изобретенная более ста лет назад, используется до сих пор. Один из недостатков зависимой подвески ведущих колес большая неподрессорная масса, отрицательно влияющая на такие показатели, как комфорт автомобиля, его устойчивость и управляемость. В тех случаях, когда по финансовым или компоновочным соображениям инженеры отказываются от независимой подвески, выручает старая система де Дион . В ней картер главной передачи закрепляется на поперечине рамы или на кузове, а привод колес осуществляется полуосями на шарнирах. При этом колеса соединяются изогнутой балкой. Подвеска остается зависимой, однако за счет крепления массивной главной передачи отдельно от моста неподрессорная масса существенно уменьшается. Список автомобилей, использующих задний ведущий мост типа де Дион , достаточно обширен, и в нем не только такие известные модели, как Volvo 345 1975 года и Alfa Romeo 75 1985-го, но и модели 2000 года: Aston Martin V8 Vantage, Honda HR-V 4х4 и ряд других. Свое название подвеска получила по имени графа Альбера де Диона маркиза ле Валь. В 1883 году появилось предприятие De Dion. Bouton. Trepardoux . Граф играл в нем роль финансиста, Бутон технолога и сборщика, а Трепарду представлял конструкторское бюро в единственном лице. 20 марта 1893 года был запатентован задний мост де Дион . О неподрессорных массах ни граф, ни Бутон, ни Трепарду и понятия не имели к созданию этого узла их подтолкнула интуиция. Дело в том, что в первых конструкциях трициклов и квадрициклов De Dion-Buton двигатель закреплялся на задней оси. И езда по булыжным мостовым настолько растрясла мотор, что детали от него отваливались буквально на ходу. Узел решили оградить от тряски так и появился мост, или, как сегодня говорят, подвеска типа де Дион . Стремясь избавить зависимый задний мост от лишней тяжести инженеры постоянно совершенствовали конструкцию. Теперь такая подвеска может быть как зависимой, так и независимой! Например, в Mercedes R-класса инженеры объединили достоинства разных схем — корпус главной передачи закрепили на подрамнике, колеса, подвешенные на пяти рычагах, приводят качающиеся полуоси, а роль упругих элементов играют пневматические стойки — оригинальная компиляция!
Зависимая подвеска. С самого зарождения автомобилестроения до наших дней дожила зависимая подвеска. Но она становится историей — мосты, жестко связывающие колеса, ныне используют разве что на классических внедорожниках, таких как Nissan Patrol,Jeep или УАЗ. Еще реже на легковых автомобилях, например, на Волгах и классических Жигулях, но эти машины были разработаны около полувека назад. Минусы конструкции очевидны — перемещение одного колеса передается другому, следствием чего являются резонансные колебания колёс в поперечной плоскости (эффект шимми), что вредит и комфорту, и управляемости. Выход один — надо «развязывать» правую и левую сторону.
Гидропневматическая подвеска. Задняя гидропневматическая подвеска аналогична передней.
Подвеска «Дюбоне». Весьма оригинальная разновидность независимых схем — подвеска «Дюбоне». Рычаг подвески одной стороной крепится к колесу, а другая входит в заполненный маслом цилиндр, который за необычную форму прозвали «поросенком». Внутри него расположена пружина, в чашку которой и упирается рычаг. Кстати, масло не только смазывает подшипники рычага, но и служит амортизаторной жидкостью. Таким образом, «поросенок» — одновременно упругий и амортизирующий элемент. Но очень сложную в изготовлении и ремонте подвеску «Дюбоне» применяли лишь в 1930-х годах прошлого века на некоторых американских моделях, Opel Kadett, а от него по наследству она перешла на Москвич 400.
Многорычажная подвеска. В начале 1980-х инженеры фирмы Mercedes Benz вместо пары сдвоенных стали применять пять раздельных рычагов. Два из них удерживают колесо, а еще три задают ему необходимое положение в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Многорычажная схема по сравнению с более простой на двойных поперечных рычагах — благо для компоновки узлов и агрегатов. Кроме того, играя размерами и формой рычагов, можно намного точнее задавать требуемые характеристики подвески. А благодаря так называемой эластокинематике подвеска обладает подруливающим эффектом в поворотах. Так делают, например, Форд-Фокус и Мазда-3. Мудреная архитектура, большое количество рычагов и шарниров увеличивают массу конструкции. Задняя многорычажная подвеска Форд-Фокус очень компактна. А ее подруливающий эффект – серьезный вклад в безопасность…
Активная многорычажная подвеска разработана фирмой Continental. Место одного из рычагов задней подвески БМВ занял электродвигатель с тягой (красная стрелка). По команде компьютера он немного доворачивает колесо, фактически делая заднюю ось управляемой. Предполагают, что новинка (через пару-тройку лет ее обещают ставить на серийные автомобили) будет сотрудничать с системой стабилизации и активным рулем. Трудно представить, что еще будет автоматизировано в автомобиле.
Обычно при оценке подвески автомобиля обращают внимание на такие её потребительские свойства как комфортность, управляемость и устойчивость (для кого-то важнее первое, для кого-то второе). Большинству людей абсолютно всё равно, какого типа подвеска стоит на их автомобилях, сколько там рычагов, и тем более всё равно по какой оси проходит центр крена кузова. И это — правильно. Это удел инженеров — выбор типа подвески, подбор ее геометрических параметров и технических характеристик отдельных её элементов. При разработке, автомобиль проходит огромное количество расчётов, испытаний и тестов. Поэтому, в принципе, подвеска стандартной машины имеет приемлемые потребительские характеристики и удовлетворяет требованиям большинства потребителей. Не секрет, что комфорт и управляемость являются свойствами, зачастую прямо противоположными, и зависят от жесткости подвески (постоянная проблема с нашими 8-ми и 9-ми — хорошо держат дорогу подвески — жесткие как табуретки). Увязать эти качества удаётся только в сложных, автоматически регулируемых подвесках дорогих автомобилей. Многие водители, предпочитающие активный стиль вождения понимают, что подвеска стандартного автомобиля, среднего класса, не может реализовать всех их амбиций. И тут начинается «борьба» за управляемость. В меру своих средств и сил каждый идёт своим путём. В первую очередь большинство начинает с амортизаторов, полагая стандартные изделия виновниками всех своих бед, заменяя их, например, газовыми. Кто-то устанавливает дополнительные или более жёсткие стабилизаторы поперечной устойчивости, растяжки передних стоек. Некоторые меняют резиновые втулки и сайлент-блоки в подвеске на более жёсткие (в простонародье — спортивные). Естественно, не забывая о пружинах, их подбирают, подрезают и т.д. Всё это приносит свои плоды. В каждом конкретном случае свои. Конечно это всё работает, с этим трудно спорить. Но вот сочетание тех или иных элементов приводит иногда к «фатальным» результатам.
При всём этом многие до конца не понимают «что творят». Многие автомобилисты ставят проставки на передние (убивая ШРУСы) и на задние стойки, вследствие чего бывает невозможно выставить углы установки колес (особенно продольный наклон — Caster). Например, не все знают, что можно понизить автомобиль, и практически не потерять энергоёмкость подвески, при приемлемой её жёсткости. Здесь нам могут помочь пружины с прогрессивной характеристикой (разным шагом витков). При этом важно помнить что наиважнейшим параметром при выборе пружин является сочетание угловых жёсткостей передней и задней подвесок. Большинство стандартных машин, с целью безопасности, настроены на недостаточную управляемость. Идеальной считается нейтральная управляемость, но её недостаток заключается в том, что машина идущая на пределе сцепных свойств покрышек может преподнести даже опытному водителю неприятный сюрприз в виде неожиданного срыва передних или задних колёс. Другими словами отсутствует однозначность в управляемости.
Стальные, чугунные или алюминиевые?
Рычаги подвески — центральный элемент, задающий характеристики всего узла. Именно рычаги берут на себя ударную нагрузку от колеса, подвижно соединяя неподрессоренную массу (колесо и ступица) с подрессоренной (подрамник или рама). В качестве материала для поперечных рычагов автопроизводители выбирают сталь, чугун или алюминий. Выбор материала диктуется многими вводными — от физических показателей до цены производства.
Сталь — классический выбор для рычага подвески. Сталь дешева и пластична, а штамповка — это простой и массовый способ производства деталей. Исторически именно сталь является самым массовым материалом для рычагов подвески. Легкие штампованные рычаги позволяют снизить себестоимость производства и делать более массовые и доступные автомобили. Стальные рычаги благодаря своей упругости хорошо «сглаживают» удары от колеса. Благодаря этой же упругости стальные рычаги часто являются «многоразовыми» — перепрессовывая в рычаги сайлентблоки или шаровые опоры, удается снизить цену ремонта подвески. Важная особенность любого железа, в том числе и стали — необходимость защиты от коррозии. Стальные рычаги, так же, как и чугунные (о которых будет сказано позже), требуют покрытия — например катафорезной окраски, которая применяется при производстве рычагов Delphi Technologies.
Однако упругость стали — это палка о двух концах. Упругий металл очевидно не обладает достаточной жесткостью, из-за чего рычаги приходится конструктивно усиливать, например, используя ребра жесткости. При этом в случаях, когда требуется высокая жесткость для обеспечения хорошей управляемости, сталь подходит не очень хорошо. Так производители пришли к кованым рычагам. Методом ковки изготавливаются чугунные детали — их прочность и жесткость гораздо выше стальных. Чугунные рычаги тяжелы и прочны и обеспечивают подвеске жесткость и собранность. Они также незаменимы для тяжелых автомобилей с рычажной подвеской. Есть у кованых рычагов и минусы — при превышении расчетной нагрузки такой рычаг не гнется, как стальной, а ломается, поскольку чугун — это парадоксальным образом прочный, но хрупкий материал. Жесткие чугунные рычаги, не деформируясь, передают удары на подрамник, что в случае аварии способно привести к более серьезным повреждениям. Кроме того, чугунные кованые рычаги банально тяжелы.
Именно в поисках более легкого материала производители обратились к алюминию. При равных прочностных характеристиках алюминиевый рычаг гораздо легче любого железного — стального или чугунного. Долгое время алюминиевые рычаги подвески были привилегией спортивных автомобилей, в которых ведется борьба за каждый килограмм. Однако по мере развития производств по всему миру цена алюминия начала снижаться, что позволило более широко внедрить этот металл в обычных массовых автомобилях, в частности в элементах подвески. Алюминиевые рычаги не только легки, но и прочны — алюминий, легированный определенными добавками, по характеристикам ближе к чугуну, чем к стали. Упругость алюминиевых рычагов гораздо ниже стальных, поэтому жесткость и управляемость с такими рычагами выше. Однако при повреждении он, так же, как и рычаг из чугуна, склонен к растрескиванию. Этим, в частности, обусловлена невозможность перепрессовки шаровых опор и сайлентблоков в алюминий — он попросту трескается. Зато такие рычаги не требуют защиты, поскольку алюминий на воздухе моментально покрывается тончайшей оксидной пленкой, препятствующей дальнейшей коррозии.
Сложности выбора
Исходя из совокупности характеристик производители и выбирают материал для рычага подвески конкретной модели. Сталь дешева, упруга, подходит для бюджетных массовых моделей. Чугун прочен, обеспечивает управляемость, но тяжел. Алюминий дороже всех, но зато легок, что в итоге снижает общий вес автомобиля, а значит, повышает энергоэффективность. Важно понимать, что выбор материала для рычагов подвески — это всегда баланс между положительными и отрицательными характеристиками, и производитель останавливает свой выбор на определенном материале не просто так. Поэтому при необходимости замены стоит обратить внимание на точное соответствие запчасти оригинальной детали — это касается в том числе и материала.
Также при выборе запчасти важно убедиться в ее надежности. Так, для своих рычагов подвески Delphi Technologies использует испытания, количество циклов которых доходит до 250 тысяч. Все рычаги проходят тщательную дефектоскопию. Кстати, Delphi Technologies производит все типы рычагов: стальные, чугунные и алюминиевые, в зависимости от того, какой материал предусмотрел производитель автомобиля. Вне зависимости от выбора материала рычаги Delphi Technologies — это оригинальное качество и высокая надежность.
Наша страница на DRIVE2:
Зри в шкворень: что такое шкворневая подвеска, как ее обслуживать и зачем шприцевать
Слово «шкворень» сегодня кому-то кажется таким же архаизмом, как «зипун», «ендова» и «батог». На самом деле это не так: шкворни еще не покинули нас, и вполне вероятно, что некоторым придется с ними столкнуться – вынужденно или по собственному желанию. Первое кажется делом грустным, а второе странным. Но мы вооружим знаниями и тех, и других, а заодно польстим бывалым.
От автора
Честно говоря, весь текст ниже написан одной рукой: второй я всё время утирал слёзы. Не мог их остановить, вспоминая, как ездил в студенческие времена на ГАЗ-24 и периодически загорал под этим шедевром автомобильного зодчества со шприцем в руках. Давно это было, продал я это чудо лет 18 назад, но «кто не был – тот будет, кто был – не забудет». Достаём ситцевые платочки, мужчины. Ну а владельцам УАЗов и старых ГАЗелей – моё глубочайшее почтение.
Ближе, чем кажется
Первый вопрос, который возникает при прочтении заголовка – зачем? Зачем в 2022 году знать, как шприцевать шкворни? Учитывая, что в России недавно разрешили снова выпускать новые автомобили стандарта Евро-0, ответов много, но главный звучит так: при всей архаичности конструкции шкворневая подвеска еще не ушла в архив технических решений, и по дорогам до сих пор ездят автомобили с ней. То есть, шкворни ближе, чем кажется. Например, их до сих пор используют в большинстве грузовых автомобилей и на некоторых внедорожниках. Например, классические шкворни есть и в ГАЗель Бизнес, и в ГАЗон Next, и в УАЗах – от 469 до Патриота. Впрочем, на полноприводных машинах в передней подвеске стоят по два шаровых шкворня с каждой стороны – цельный мешает поставить привод переднего колеса. Поэтому похожие на уазовские «разрезанные» шкворни стояли и на Toyota Land Cruiser 80, и на Nissan Patrol Y61, и на некоторых других классических внедорожниках. Но это немного не те шкворни, которые нас интересуют – слишком сложные. Наши родные шкворни – это цельные шкворни заднеприводных Волг и ГАЗелей, которые до сих пор бегают по нашим дорогам.
Шкворень или шаровая опора?
Открываем толковый словарь Ушакова (последний, четвёртый том которого был издан в 1940 году) и читаем: «Шкворень и шворень, шворня, м. Стержень (от задней части повозки), вставляемый в ось передка и позволяющий передку, вращаясь на этом стержне, производить повороты». В общем-то, даже отсюда можно понять, что шкворень не случайно стал той самой деталью, с помощью которой решили обеспечивать поворот колёс управляемой оси. Шкворень пришёл в автомобиль ещё из гужевого транспорта, был знаком задолго до первых железных чудес Готтлиба Даймлера и иже с ними, так что всё вполне логично.
В более современном понятии шкворень – это деталь подвески, которая соединяет поворотные механизмы, в частности – управляемое колесо и его балку. Ну а с точки зрения техники это простой шарнирный стержень, обычно – из легированной стали.
Да, жизнь шкворня тяжела и незавидна. Ему ведь приходится не только обеспечивать поворот колеса, но и принимать все его нагрузки, как продольные, так и поперечные. А это подразумевает и удары от ям, и боковые нагрузки в поворотах, и всё прочее, что выпадает на долю колеса. Кроме того, само расположение шкворня намекает на то, что легко ему быть не может: здесь постоянно есть и дорожная пыль, и грязь, и вода, если ездить по лужам и просто мокрым дорогам. Последнее особенно важно, потому что конструкция шкворня негерметична, и если вместо хорошей смазки вокруг стержня образуется абразив из песка, грязи и воды, он довольно быстро погибает. Впрочем, и без воды смазка в нём стареет довольно быстро, поэтому требует очень частой замены. А так как меняют её обычно с помощью шприца, то и процесс называют шприцеванием.
Однако стоит отметить, что поколение, выросшее в гармонии со шкворнями легковых и грузовых ГАЗов, очень скептически отнеслось к появлению первых шаровых опор. Мол, такого запаса прочности у шаровых нет, так что всё это – мракобесие и попытка сделать всё намного хуже. Действительно, сломать шкворень способен только феноменальный дурень, обладающий небывалой силой. Кроме того, шкворень можно было угробить огромным люфтом, при котором управляемое колесо начинало жить своей жизнью, но оно при этом не отваливалось от машины. А вот шаровые опоры вазовской «классики» действительно могли подкачать: бывало, их вырывало, отчего машина «подворачивала лапку» и теряла остатки репутации. Глядя на такие Жигули, суровые владельцы Волг ухмылялись и лезли шприцевать подвеску.
Добавлю, что со временем заводские шаровые опоры Жигулей стали лучше, но вместе с тем выросло количество «кооперативных» запчастей, которые на самом деле часто были старыми раздолбанными опорами, покрытыми кузбасслаком. Они могли разваливаться сразу после установки, при выезде «Жигуля» из гаража. Владельцы Волг ржали в голос и опять лезли со смазкой к шкворням. Что же они там такое делали?
Давить, пока не потечёт
Забавно, что когда я сам впервые столкнулся со шприцеванием передней подвески своей Волги, некоторые знакомые взрослые мужики не смогли доходчиво объяснить, как это делать. Пожимали плечами и говорили: «Да что там такого… Просто шприцуешь». Честно говоря, звучало это не совсем ясно. Тогда я понял, что некоторые конфликты поколений неизбежны: не всегда мы можем друг друга понять.
На самом деле, конечно, в шприцевании действительно нет ничего сложного. Но при этом там есть очень много хитрого и какого-то неуловимо мифического. Казалось бы: дави шприцем масло в пресс-маслёнку (тавотницу, как её часто называют бывалые), пока оно не потечёт из всех щелей, коих в обычной ГАЗовской конструкции шкворня много. Ан нет, не всё так просто. Вот, например, каким шприцем давить?
Классика – это специальный плунжерный шприц, которым и положено давить смазку. Но покупать его хотели и могли не все, а те, что появились в огромном количестве в более позднее время, часто текли отовсюду при первой же попытке надавить на них посильнее. Кто-то пытался перейти на другую смазку, кто-то искал старый советский шприц, кто-то матерился и работал китайским шприцем.
Второй вариант – это так называемый шприц Жане. Это медицинской шприц большого объёма (150 мл), который обычно используют для катетеров. Ну и вдогонку третий вариант – обычный медицинский шприц любого объёма (хотя бы на 10 или 20 кубиков). Вот только с этими медицинскими шприцами есть сложность: у них в комплекте нет трубки, которую можно было бы надеть на пресс-маслёнку. Что делать?
Коллективный разум быстро нашёл выход: если выкрутить пресс-маслёнки (их в Волгах было три штуки на одном шкворне), то вместо них можно вкрутить шланг от велосипедного насоса – у него как раз такой же диаметр резьбы, которая вкручивается в насос. А ту сторону, которая накручивается на ниппель, просто обрезали и надевали на шприц. Получалось довольно надёжная, а главное – доступная система, с которой валяться под машиной было в радость. Понятно, что густую смазку (типа Литол-24) таким шприцем и шлангом выдавить трудно, но Литол сейчас используют только ортодоксальные технические староверы. Хотя…
Да, вопрос «чем шприцевать?» до сих пор стоит актуально. Вроде бы сейчас полно специальных смазок, которые выпускают и наши компании, и иностранные. Владельцы ГАЗелей со шкворнями в передней подвеске (напомню, что новые ГАЗель Next и NN отличаются независимой передней подвеской с шаровыми опорами, а вот у ГАЗель Бизнес с балкой стоят как раз шкворни) к выбору смазки подходят более рационально: читают какие-то форумы, делятся опытом, не боятся пробовать что-то новое. А вот владельцы Волг (напомню, что шаровые опоры появились только на ГАЗ-3102 в начале нулевых) по старинке использовали то, что завещали отцы. А отцы иногда завещали странные вещи.
Понятно, что для смазки использовались масла типа ТАП-15, ТАД-17 и священный нигрол (почему-то многие считали и считают до сих пор, что Волга без литола, нигрола и автола ездить не в состоянии). Кто-то верит, что для шкворней нет ничего лучше, чем смазка ШРУС-4. Кто-то идёт не от смазки, а от наличия шприца: мол, если медицинским шприцем работать проще, лучше подобрать смазку пожиже. То есть, взять трансмиссионное масло вместо литола. Но особо продвинутые люди не доверяют ничему магазинному и готовят собственные коктейли. Например, варят нигрол с графитовой смазкой в соотношении 1:1. Что сказать… Может быть, это имеет какой-то глубинный смысл, но наукой тут ничего не доказано. Главное, шприцевать регулярно, а чем именно – дело личное.
Не всё идёт по плану
Как я уже говорил, в шприцевании нет ничего сложного. Единственный практический совет – это немного поддомкрачивать колесо, с которым работаете. Так можно разгрузить шкворень, после чего его проще продавить смазкой. Однако работа может стать намного интереснее, если заниматься ей не регулярно, а от случая к случаю.
Любая смазка с годами впитывает грязь, густеет и напрочь забивает все каналы, после чего задавить туда порцию чистой смазки уже невозможно. Что делать в таком случае? Рецептов много, и все они могут помочь. Можно попытаться нагреть узел, можно постараться залить туда шприцем хотя бы немного керосина или всё забрызгать WD-40. Всё это иногда может сработать. Но в самых запущенных случаях узел, конечно, придётся разбирать.
Чтобы не довести дело до такого исхода, шприцевать шкворни нужно регулярно. Что понимать под словом «регулярно», единого мнения нет. Теоретически для ГАЗели регламент подразумевает делать это каждые 15 тысяч километров, но опытные «газелеводы» рекомендуют шприцевать каждые тысяч 5-8. А вот владельцы Волг зачастую делают это чаще – каждые тысячу-две километров летом и хотя бы один раз зимой. И на всякий случай – каждый раз после катания по глубоким лужам. А совсем идеально – каждый раз после дождя. Но это уже больше похоже на фанатизм. Хотя, наверное, такой фанатизм всё же лучше, чем менять шкворни каждый сезон.
А напоследок – лайфхак. Если лень регулярно ползать под Волгой, можно вместо пресс-маслёнок вкрутить шланги, вывести их под капот и там закрепить любым удобным способом. Тогда останется лишь периодически заливать в них шприцем какое-нибудь достаточно жидкое масло (например, тот же ТАД-17) и этого будет достаточно. Вот только подойдёт этот способ лишь тем, кто не боится вносить изменения в конструкцию автомобиля и предпочитает именно жидкое масло, а не консистентную смазку.