Машина крениться. Новий коментар. Чому без підвіски не обійтися

Під креном автомобіля зазвичай мають на увазі нахил його щодо своєї осі в будь-який бік. При цьому такий нахил може бути не лише праворуч, але й ліворуч. Крен автомобіля також може бути як попереду, так і ззаду, а також поєднуватися в залежності від навантаження або просідання одного з коліс.

Яким може бути крен автомобіля? Види крену

Важливо враховувати, що крен автомобіля може бути як незмінним, так і тимчасовим. Але в кожному випадку слід обережно ставитися до цього явища, бо наявність навіть невеликого відхилення від норми істотно знижує рівень безпечної і комфортної їздиі може спричинити аварію на дорозі.

Почнемо із тимчасового явища. Часто його можна спостерігати на вантажних автомобілях, коли здійснено нерівномірне завантаження кузова. У разі ймовірність того, що транспортний засіб може перекинутися, істотно зростає. При цьому виникнути такі ситуації можуть не тільки в процесі руху нерівними дорогами (особливо з боку нахилу), але і при виконанні маневрів на поворотах (особливо у разі руху на великій швидкості). Виправляється дуже просто – досить правильно розподілити вантаж по кузову – це знижує ризики аварії, а також суттєво зменшує навантаження на окремі деталі та вузли автомобіля.

Постійний крен також може відрізнятись. Якщо, наприклад, автовласник самостійно, свідомо піднімає задню частину автомобіля трохи вище за передню, тим самим підсилюючи стійкість транспортного засобупід час швидкісних поворотів це одне. У такому ж ключі можна відзначити і невеликий підйом передньої частини, завдяки чому підвищується керованість машиною навіть в екстремальних ситуаціях (наприклад, можна позначити рух по слизькій або нерівній дорозі).

Штучний крен може також практикуватися, якщо за кермом легкової машинизнаходиться досить гладка людина. У цьому випадку, для підтримки балансу в процесі їзди можна трохи підняти частину водія.

Гірше якщо крен став причиною тривалої експлуатації та зносу, або ж неякісно виконаної роботи зі збирання та кріплення одного з вузлів коліс чи підвіски. В цьому випадку істотно підвищується знос деталей і вузлів, що знаходяться в області найбільшого навантаження (по суті, у нижній точці).

Важливо розуміти, що комфорт їзди та безпека в таких випадках залишаються під питанням (часто автомобіль з такою "недугою" просто починає "вести" у бік нахилу машини, а на великих швидкостяхймовірність аварії збільшується у рази).

Як би це не сталося, зробили нахил ви свідомо, або він виник через знос вузлів, в одному можете бути впевнені, знос гуми на колесах, розташованих в нижній частині буде істотно вище. Тому практикувати відхилення транспортного засобу від нормальної осі потрібно розумно і бажано тимчасово. Інакше «понти» зрештою стануть цілком реальними неприємностями у вигляді пошкодженого автомобіля, або ж суттєвих витрат на заміну окремих його частин, які передчасно вийшли з ладу.

«Вуха», «перекид», «сальто-мортале», «оверкіль»… Скільки ж назв у такого простого і, на жаль, частого на бездоріжжя явища, як перекидання. І чим серйознішою є підготовка машини, тим більше шансів у пілота заслужити звання «Карлсона, який лежав на даху». Народні методи боротьби з перекиданням загальновідомі. Але чи вони ефективні (а якщо ефективні, то наскільки)? Загалом ви вже зрозуміли, що ми вирішили спробувати в міру своїх можливостей розібратися з цим питанням. Як кажуть, на благо процвітання джиперства, ну і з непомірно розвиненої природної цікавості, звичайно...

Як «падаючого кролика» до нашого незвичайного тесту було залучено експедиційну Toyota Land Cruiser 105 із двигуном 1KZ. Вибір обумовлений тим, що цей автомобіль при всій своїй парадно-глянцевій зовнішності свого часу зазнав досить серйозної позашляхової підготовки, і, відповідно, його центр мас «поскакав» далеко вгору. А виною тому колеса діаметром 35 дюймів, 3-дюймовий ліфт, та ще й 7 сантиметрів боді-ліфта. У результаті вийшов варіант типового автомобіля, що використовується любителями коротких і довгих подорожей місцями, не вкритими асфальтом. Хто сказав: "А як же Land Rover"? Ні, давайте домовимося: сьогодні ми не влаштовуємо суперечку, хто хитніший і експедиційніший, а говоримо лише про способи запобігання перекиданню. Загалом, вступні наступні: є ліфтована TLC105 (але, повторюся, в даному випадку марка та модель непринципові), є платформа для перевороту автомобіля, є море ентузіазму та пара мотузок. Отже, можна починати!

Як відправна точка ми перекинули автомобіль у його, так би мовити, незайманому вигляді. Тобто в салоні та вантажному відділенні порожньо, і зверху на експедиційному багажнику теж нічого не лежить. Це в нас буде щось на кшталт «пічки», від якої доведеться «танцювати» у спробі зробити якісь логічні висновки. Взагалі потрібно сказати, що всі тести на перекидання виглядають приблизно однаково. Спочатку машина виставляється на платформу з упором коліс одного борту в спеціальну обмежувальну рейку, потім на кузові закріплюються ремені обмежувачів. Потім, підкоряючись натисканню червоної кнопки, сильна гідравлічна система починає нахиляти платформу. У цей момент ми просто чекаємо насолоджуючись видовищем. Але, треба сказати, що і насолоджуватися спочатку особливо нічим: машина просто міцно стоїть колесами на покритті. Але при досягненні кутів приблизно градусів 25–30 починають відбуватися цікаві речі. Спочатку кузов неохоче крениться (відпрацьовуються ходи підвіски).

Потім, якщо це позашляховик із залежною підвіскою та важким двигуном, зазвичай починає відриватися від платформи переднє колесо. Це так званий «перший дзвінок», що свідчить… ні, не про початок перекидання, а лише про те, що хід відбою передньої підвіски закінчився. Але настає момент крайньої напруги. Скільки разів це бачив, а все одно не можу звикнути... І ось автомобіль остаточно відірвав колеса від поверхні платформи, різко хитнувся у бік крену і безпорадно повис на ременях... Це і є точка перекидання. Настає час вимірів та записів. І цього разу ми записали такі цифри: 42 ° 13 '- крен платформи і 48 ° 35' - крен кузова. Тобто відносний крен кузова становив 6 ° 22 '.

Так... Показники, м'яко кажучи, не з рекордних розряду. Ні, для ліфтованого автомобіля це начебто і нормально, але абсолютно неприйнятно, наприклад, для швидкісних маневрів на твердому покритті. До речі, перекинувши автомобіль на іншу сторону (пам'ятаючи про потяг Панара, що дає несиметричність роботи підвіски), ми отримали трохи інші результати: на лівий борт порожня машина впала вже при куті 41 19 ', а крен склав 6 45 '. Всі подальші досліди ми ставитимемо з нахилом на правий, пасажирський, бік, але запам'ятайте, що вліво всі «ліворульні» автомобілі з подібним типом підвіски в статиці перевертаються приблизно на один градус раніше. До речі, в динаміці різниця буде ще помітнішою.

Наступним етапом наших експериментів стала імітація реального завантаження автомобіля в умовах експедиції чи трофі-рейду. Спершу спробуємо максимум. Ми припустили, що це чотири людини, приблизно 100 кг у вантажному відсіку та ще приблизно 100 кг на верхньому багажнику. "Кілограмами" працювали мірні мішечки з піском (по 25 кг кожен). На крісла «всадили» чотири наповнені водою масогабаритні манекені з споконвічно російськими іменами Василь. Людина теж майже на 90 відсотків із води, тож вони нам майже як брати. Тому уявити себе манекеном не склало автору праці. Отже, читайте фантазію на тему «А що, якби ми сиділи всередині»… Під звуки маршів задній ряд був «заповнений» двома добровольцями, один з яких зараз пише ці рядки. Ну що, почнемо?

Ох, ну і відчуття ... Адже відомо, що всередині автомобіля крени сприймаються набагато сильніше, ніж насправді слід. Вестибулярний апарат такий перестраховик, і не кажіть... Ось, пам'ятаю, стартував я якось у тріалі... Так, стоп, який зараз кут? Як всього 30 градусів?!! Я вже в машині ледве тримаюсь, а вона все стоїть! А згори оцінювально поглядає... Андрій Купрін (не знаю навіщо, але мені захотілося включити в мою історію цей персонаж). Ну так ось, Андрій сів ліворуч і, схоже, свідомо збирався на мене падати... Машина все стоїть, та й він тримається...

Ну от, нарешті… 36 ° 31 ', і колеса відірвалися від підлоги. А нахил кузова в момент відриву більше 10 градусів! Ось це показники... Якби ми справді сиділи всередині, то навряд чи змогли б утриматися. Але "впала" машина вкрай рано, при цьому ще й обравши весь хід підвіски.

Добре, тепер пробуємо без «пластикових людей», які сидять ззаду, але з «екіпажем» двох «Василіїв» на водійському та штурманському місцях. Так, і, звичайно, з вантажем. Кут перекидання відразу стрибнув до позначки 39 ° 08 'при крені 7 ° 03 '. Тобто при стандартному завантаженні «2 особи плюс вантаж» ми маємо зниження стійкості на 3 градуси. Чимало. Але за точку відліку для всіх подальших мук ми візьмемо саме цю величину як найближчу до реальності.

Народні прикмети

Зізнаюся, незважаючи на те, що я людина світу матеріального, у деякі прикмети таки вірю. Є грішок. Тим більше що чутка свідчить про їхню виняткову, майже стовідсоткову «здійснюваність». Власне, про що я? Ах так, про народні методи боротьби з переворотом. Перший метод такий: якщо ви не хочете перевернутися, зменште тиск у шинах верхнього по ходу схилу борту. Машина вирівняється, і шанси на оверкіль зменшаться до мікроскопічних. Перевіримо? Toyota шипить повітрям крізь вивернених золотників і готується продемонструвати дива стійкості. У лівих колесах тиск 0,6 атм і крен кузова на плоскій поверхні становить майже 4 градуси.

Тиснемо кнопку, і платформа повільно штовхає автомобіль до непоправного. І тут ми спостерігаємо цікаву картину. Після відпрацювання ходів підвіски колеса починають... «надуватися». Тобто навантаження на борт змінюється і спущені шини вже ні на що не впливають! Повну втрату стійкості ми зафіксували на позначці 38 ° 35 '. Картина вийшла наступна: зі спущеними колесами машина впала раніше, ніж із накачаними, більш як на півградуса. Нехай ненабагато, але раніше! Тобто про покращення стійкості в даному випадку просто не йдеться. Так, один «вірний» спосіб викреслюємо…

Наступний метод. Штурман, що висить на підніжці (джипери це у яхтсменів підглянули). Говорять, що метод досить ефективний. Але ми, згідно із законами жанру, сумніваємося. І сумніватимемося ми, поки компресор «забиває шосейний тиск» у шини піддослідного Land Cruiser. Ну а коли він закінчить... Загалом, стою я на підніжці, що невблаганно їде вгору, і сумую. Жарти та примовки про важку частку оглядача ORD пролітають повз, не відскакуючи…Платформа з характерним гулом обертається, машина піді мною йде вниз, і світ перевертається з ніг на голову. Ні, панове, слово честі, подібну неприродну позу я прийняв тільки заради чистоти експерименту, з метою відкренити машину по максимуму.

І, знаєте, всі ці муки виявилися недаремними: робота з живою противагою дала ефект! В результаті кут виріс до 40 ° 14 '! Дещо опускаємо платформу, і на силовий поріг застрибує ще один учасник тесту. Тепер нас уже двоє, але цей захід збільшує кут всього до 40° 54', тобто менше ніж на градус. З чого робимо висновок: возити двох штурманів для баласту – марнотратство. Але в будь-якому випадку слід визнати, що метод працює. Бо повернути автомобілю півтора градуси стійкості на критичних кутах – це, м'яко кажучи, багато. Резюмуємо: ефективність «відкренювання людиною» є досить високою.

Тепер окинемо поглядом заокеанські простори, де невгамовні спотери дереться по каменях, періодично утримуючи автомобілі від перевороту м'язової, так би мовити, силою. Більше того, найчастіше їм це вдається… Отже, нам потрібний товстий канат та динамометр. Прив'язуємо нашу «мотузку» до експедиційному багажнику, кріпимо до неї динамометр і... Загалом, стою я, тримаючи в руках трос, і чекаю на момент, коли мені потрібно буде проявити чудеса богатирської сили. І виявив! При зусиллі, що дорівнює 50 кг, я «врятував» цілих 1° 34′ стійкого стану, а коли піднатужився і «взяв вагу» в 100 кг, вийшло цілих 3° 40′. Ну, хіба я не молодець? Зізнатися, взяти 100 кг мені допомогли (ми тягнули вже вдвох), але результат у будь-якому випадку позитивний. Висновок: методу підтягування машини тросом – жити! Принаймні з випробуваних він найефективніший.

Фактично з народних засобів лікування залишився лише «варварський» спосіб. Йдеться про штучне обмеження ходу підвіски з верхнього боку схилу. Сказано зроблено. І ось я вже пірнаю під машину і банальними стяжними стропами з «тріскачкою» стискаю пружини. Але оскільки після вправ з канатом сил у мене залишилося не те щоб багато, вдається досягти кута крену «у бік схилу» всього в 2 градуси. Втім, для експерименту цього цілком достатньо. гідравлічних приводівстенду цього разу тішило нас досить довго, але різниця була зовсім непомітна на око. Але не все ще втрачено. Робимо виміри... Ні, дива, звичайно, не трапилося, але цією простою дією ми досягли того ж результату, що і з двома «живими противагами»! У записнику з'явилися цифри: 40°49' при крені кузова 4°46'. Дуже гарний результат. Звичайно, не як у варіанті "з мотузкою", але теж цілком прийнятно. А що, три методи з чотирьох – це дуже добрий результат. Я навіть сказав би, позитивний.

Все в ім'я однієї мети

А тепер увага: замість висновків та розмазування думки у псевдонаукових висловлюваннях ми вирішили вчинити простіше. Що вдасться, якщо застосувати всі методи боротьби з перекиданням, що дали позитивний результат, єдиним фронтом? На здивоване "це як?" відповідаю: пункт перший – повне розвантаження автомобіля, включаючи демонтаж запасного колеса, пункт другий – троє на підніжках, пункт третій – одна людина з мотузкою, яка готова видати таровані 50 кг зусилля. І знаєте, незважаючи на сміх і жарти, що сипалися в процесі відчалювання платформи від горизонтальної пристані, ми трималися, що називається, до останнього. Трималися, як видно, недаремно: результат – 52 градуси! За таких кутів маленькі кросовери перевертаються, а тут рамний позашляховик ліфтований!

Тобто ми змогли додати цілих 13 градусів до граничного кута стійкого положення автомобіля, обладнаного повним арсеналом засобів, для погіршення цього параметра. Тож працюють народні методи, та ще й як працюють! Тільки колеса спускати не надумайте.

  Новий спосіб боротьби з креном
Гроші на машину вже витрачені, і ви нарешті перейшли до стадії активного автомобілізму - почали їздити. Крім відчуття комфорту, яке хороший автомобільвам подарує одразу, через якийсь час він дасть вам важливіше почуття – почуття безпеки. Надійність. Впевненості. А з чого воно складається? Ви знаєте, що є антиблокувальна система гальм і машину вже не занесе при різкому гальмуванні. Є антипробуксовочная система - вона дозволить без проблем рушити на будь-якому покритті. Є зручна та проста автоматична трансмісія, а кермо легко повертається, тому що забезпечене гідропідсилювачем. Потім у списку стоять інші досягнення прогресу: чотири керовані колеса (це робить Honda) та повний привід(Першою на серійному легковому автомобілі його встановила Audi). Додати гідропневматичну підвіску, як у Citroen. І ще, мабуть, кондиціонер і підігрів сидінь - все це цілком досяжна мрія простого автомобіліста.
Донедавна залишалося непереборним, мабуть, тільки одна незручність: поперечний крен автомобіля, що виникає на поворотах. Відчуття, яке при цьому виникає у пасажирів, недвозначно — автомобіль, що хрещується, ненадійний. Справді, поведінка машини у разі малопередбачувано і керувати нею важко.

Що відбувається з автомобілем у повороті? При русі кривою, як відомо, виникає відцентрова сила. Вона прагне виштовхнути автомобіль з повороту, чому перешкоджає лише реакція у місці контакту коліс з дорогою (у випадках, коли відцентрова сила перевищує силу зчеплення шин з покриттям, автомобіль зривається в занос).
Колеса автомобіля, піднімаючись і опускаючись на нерівностях дороги, роблять досить складні вертикальні та бічні еволюції. Якщо розглянути переміщення точки, яка знаходиться в центрі плями контакту колеса з дорогою, то в підвісці можна знайти якийсь центр, щодо якого переміщення відбуваються по дузі кола. Його називають центром крену підвіски. Пряму, що з'єднує центри крену передньої та задньої підвіски, називають віссю крен автомобіля.
Відцентрова сила, що виникає в повороті, діє в бічному напрямку на центр тяжіння, або, що правильніше, центр мас кузова автомобіля. Він знаходиться приблизно за півметра над землею, але завжди вище осі крену. Прикладена до центру мас бічна сила створює щодо цієї осі перекидальний момент, який і нахиляє кузов у ​​повороті або розгойдує його з боку в бік під час проходження серії поворотів.
Відцентрова сила не тільки нахиляє автомобіль. Вона діє і на пасажирів, кидаючи їх з боку в бік і змушуючи хапатися за ручки у пошуках опори. Водієві, здавалося б, простіше: точка опори – кермо – у нього завжди під руками. Однак він може інстинктивно повиснути на ньому і мимоволі змінити траєкторію руху автомобіля.
Нахил кузова виникає не тільки в повороті. До нього призводить і неузгоджене переміщення коліс на одній осі, наприклад, якщо одне з них потрапить у ямку або на горбок. Підвіска не встигає спрацювати, і один бік автомобіля злегка підкидає. Якщо дорога дуже нерівна, колеса танцюють кожне саме по собі (явище, яке отримало назву "шиммі" - від shimmy, був колись такий танець). Кузов машини розгойдується з боку на бік, і зрозуміло, що траєкторія її руху стабільністю не відрізняється.
Один з основних способів зменшення крену - постачання підвіски стабілізатором поперечної стійкості. Як правило, він є закріпленим на кузові вигнутим дротом складної форми, який з'єднує між собою протилежні важелі підвіски. Пруток-стабілізатор не заважає колесам підніматися і опускатися разом, але як тільки одне з них потрапляє, наприклад, на горбок і починає підніматися окремо від іншого, він скручується (звідси назва прутка - торсіон) і перешкоджає підйому колеса, який призвів би до розгойдування кузова .
Установка такого стабілізатора хоч і надає автомобілю стійкості до хитавиці, але має свої недоліки. З'єднання важелів підвіски один з одним робить її не такою незалежною, як випливає з назви. Оскільки пруток є пружним елементом, він коливається зі своєю частотою, що порушує роботу підвіски. А в дуже крутих поворотахтакий стабілізатор навіть шкідливий - він додатково переносить навантаження з внутрішнього колеса на зовнішнє - зовнішню шину буквально розмазує дорогою, тоді як внутрішня ось-ось від неї відірветься.
А чи може автомобіль взагалі не нахилитися при поворотах? Теоретично – так. Наприклад, якщо опустити центр мас кузова до осі крену, як у машин Formula 1, які в поворотах не нахиляються. Але для звичайних легкових автомобілівцей метод з очевидних причин годиться.

Минулого року Citroen запропонував досить витончене технічне вирішення задачі стабілізації поперечного крену кузова. В основі методу – унікальні властивості гідропневматичної підвіски, яка вперше була застосована на експериментальному Citroen DS ще у 1955 році, відтоді значно удосконалена і зараз широко використовується в автомобілях цієї фірми.
Пружним елементом гідропневматичної підвіски Citroen ("Автопілот "#3), як відомо, є газ, яким заповнені невеликі сфери. Навантаження на газ через мембрану передається в гідравлічній системі рідини.
У ранніх варіантах конструкції, де була лише одна сфера на кожне колесо, зміною кількості рідини в системі вдавалося регулювати лише кліренс та положення кузова автомобіля залежно від навантаження. Потім (у підвісці Hydractive) встановили додаткові сфери, а керування довірили комп'ютеру - з'явилася можливість змінювати жорсткість підвіски. Наступний варіант - підвіска Hydractive II зі зміненим алгоритмом керування.
Ця підвіска, оснащена досить складною системою датчиків та комп'ютером, відстежує фактори (поперечний вітер, вибоїни, ями), які прагнуть відхилити автомобіль від руху прямою. Враховується також швидкість автомобіля, положення педалі газу, кут повороту керма та бічне прискорення. При несприятливому поєднанні контрольованих параметрів комп'ютер відключає додаткову сферу від загального контуру, збільшуючи жорсткість підвіски. Природно, що жорсткіша підвіска, тим менше вона сприйнятлива до крену, тому автомобіль з підвіскою Hydractive або Hydractive II, наприклад Xantia VSX, стійкий до поперечних нахилів кузова набагато сильніше, ніж автомобіль будь-якої іншої марки.
Hydractive II працює добре, суперечки немає. Але з точки зору стабілізації поперечної стійкості ця підвіска, незважаючи на свою назву, веде себе як пасивна - вона лише реагує на бічне прискорення автомобіля, що вже виникло. Звичайно, з деякою затримкою.
Фахівців Citroen це не влаштовувало. Крім того, гріх було не використати потенціал самої ідеї гідропневматичної підвіски. І з'явилася система активної стабілізації поперечної стійкості автомобіля, що отримала негарну назву SC.CAR. З осені минулого року вона встановлюється на серійні Citroen Xantia Activa.
Заради справедливості варто відзначити, що спроби створення активної системи стабілізації робилися й раніше — вперше таку систему було випробувано на тому ж експериментальному Citroen DS. Але тоді не було комп'ютерів.
Citroen Xantia Activa використовується, з невеликими додаваннями, ті ж елементи підвіски, що і в попередніх варіантах. Але працює система інакше. Перша відмінність полягає в тому, що керуюча підвіскою електроніка не чекає, поки з'явиться бічне прискорення, що свідчить про те, що автомобіль вже увійшов у поворот. У Activa величина бокового прискорення прогнозується ще до повороту, на підставі вимірювань швидкості автомобіля, кута та швидкості повороту рульового колеса – це збільшує швидкодію системи.
Автомобіль, як завжди, оснащений двома переднім і заднім торсіонними стабілізаторами поперечної стійкості. Але тільки один кінець кожного з них жорстко прикріплений до стійки підвіски. Інший з'єднаний із протилежною стійкою за допомогою невеликого гідроциліндра. Гідроциліндри розташовані по діагоналі, один на лівій передній стійці, другий на правій задній.
Поки що додаткова центральна сфера підключена до загального контуру і підвіска знаходиться в "м'якому" стані, активна системастабілізації не працює - гідроциліндри знижують жорсткість торсіону і виконують тільки демпфуючі функції, гасячи його власні коливання.
Якщо поєднання параметрів, що вимірюються, вказує на те, що автомобіль почав поворот, комп'ютер відключає додаткову центральну сферу. При цьому, як і у звичайній Hydractive II, жорсткість підвіски збільшується. І включається активна система поперечної стабілізації - разом із жорсткістю підвіски збільшується жорсткість гідроциліндрів і, відповідно, торсіону, який починає перешкоджати крену кузова.
Якщо крен все ж таки виникає, спрацьовує датчик, що його вимірює, і в гідроциліндри подається додаткова кількість рідини — це перетворює їх на свого роду домкрати, що примусово вирівнюють кузов. Датчик крену спрацьовує, коли кут нахилу кузова перевищує 1/2 ° - величину настільки мізерну, що вона не відчувається ні оком, ні шлунком.
Результат - Citroen Xantia Activa не крениться навіть при крутих поворотах, колеса зберігають перпендикулярне положення до дороги, і поведінка автомобіля цілком прогнозована. Напевно, вираз "у поворот, як по рейках", що передчасно з'явився, повинен ставитися насправді саме до цього автомобіля.

Олександр Пікуленко

У автомобільному світідавно сформувалися деякі уявлення щодо застосування того чи іншого типу підвіски: двоважільна – для спортивних моделей, залежна – для позашляховиків, напівзалежна – для компактних авто… Але чим зумовлені ці уявлення, та й чи вірні вони взагалі?

У підвісці машини можна виділити три групи елементів: напрямні – важелі, пружні – пружини та стабілізатори та демпфуючі – амортизатори. Дві останні, тобто стабілізатори, пружини та амортизатори, є наріжним каменем у більшості суперечок про ходових якостяхавтомобілів. І це багато в чому справедливо, адже перелічені деталі визначають такі відчутні та важливі параметри, Як плавність ходу, хист і характер керованості. Конструкція ж підвіски - геометрія важелів - найчастіше залишається в тіні, хоча за своєю значущістю та впливом на поведінку машини анітрохи не поступається іншим факторам.

Отже, що визначає конструкція підвіски? Насамперед вона задає траєкторію руху колеса під час стиснення та відбою. В ідеальному випадку ця траєкторія повинна бути такою, щоб колесо залишалося перпендикулярним дорозі, щоб площа контакту шини з покриттям була максимальна. Однак, як ми побачимо далі, домогтися цього вдається рідко: зазвичай в процесі стиснення підвіски у коліс змінюється розвал, а в повороті вони нахиляються в бік разом з кузовом, що крениться. І чим значніше їх відхилення від вертикалі, тим менша пляма контакту шин. Таким чином, стійкість автомобіля, рівень його зчеплення з дорогою - параметри, що цілком визначаються конструкцією підвіски.

Розвал та сходження

Два головні параметри підвіски - розвал та сходження. Розвал – це нахил площини колеса до перпендикуляра, відновленого до площини дороги. Якщо верхня частина колеса нахилена назовні автомобіля, то кут розвалу вважається позитивним, якщо всередину негативним. Сходження - кут між напрямком руху та площиною обертання колеса. Вимірюватись може як у градусах, так і в міліметрах. В останньому випадку під сходженням розуміють різницю відстаней між передніми кромками дисків та задніми.

Подібним чином геометрія важелів впливає і на керованість, тільки тут позначається нестабільність сходження коліс. Наслідки уявити неважко - на нерівностях машина починає нишпорити, а в повороті проявляється схильність до надмірної або недостатньої повертаності. Втім, це явище можна використовувати і на благо, компенсуючи, наприклад, схильність до знесення у передньопривідних моделей.

Непостійною, як правило, виявляється колія автомобіля - навіть невеликий хід підвіски може призвести до її зміни на пару сантиметрів. Все це, зрозуміло, веде до збільшення опору руху, а зрештою - і до зростання витрати палива та прискореному зносушин. Але куди небезпечніший той факт, що при цьому знижується стійкість прямолінійного руху, адже зчіпні властивості шин «витрачаються» не на утримання машини, а на опір колесам, що розходяться в сторони.

Проти кренів

Поряд із центром поперечного крену конструкція підвіски задає і центр поздовжнього крену - точку, навколо якої нахиляється кузов у ​​момент гальмування або розгону. І при певному положенні цієї точки підвіска може перешкоджати наростанню кренів, віджимаючи або притискаючи кузов у ​​потрібних місцях. Однак такі можливості мають не всі підвіски. Найбільш ефективні в цьому плані - підвіска на косих важелях, подвійних важелях і багатоважільна. Вони дозволяють розташовувати центри нахилу саме там, де потрібно. Можливості McPherson скромніші - діапазон її регулювань вже. А ось підвіска на поздовжніх важелях налаштувань не потребує - центр поздовжнього крену і так розташований в оптимальному місці. Залежна і напівзалежна підвіски з креном боротися не дозволяють - центр крену у них знаходиться в нескінченності.

Дається взнаки конструкція підвіски і на плавності ходу. По-перше, величиною безпружинних мас, куди входить і маса всіх важелів (хоча і не повністю, тому що вони одним кінцем кріпляться до кузова), а по-друге, своїм внутрішнім тертям. Справа в тому, що багато хто сучасні підвіски, Особливо багатоважільні, мають здатність рухатися тільки за рахунок деформації гумометалевих шарнірів, сайлент-блоків, що використовуються для кріплення важелів. Заміни їх на жорсткі підшипники - і підвіска закам'яніє, втратить здатність рухатися, оскільки кожен із важелів навколо своєї точки кріплення описує коло, а ці кола перетинаються максимум у двох точках. Застосовуючи ж гумометалеві шарніри (причому з жорсткістю, що варіюється, по різних напрямках), можна досягти більш складної кінематики важелів і забезпечити-таки хід підвіски, правда, одночасно збільшивши і тертя. А чим воно вище, тим гірша фільтрація нерівностей.

Але куди дивовижніше вплив підвіски на рівень кренів автомобіля. Зауважте, йдеться не про пружини та амортизатори, а саме про схему розташування важелів! Виявляється, їх конструкція задає центр поперечного нахилу. Простіше кажучи, точку, навколо якої крениться кузов. Зазвичай вона знаходиться нижче центру тяжкості - точки застосування сили інерції, а тому в повороті машина нахиляється назовні. Однак, змінюючи розташування та нахил важелів, центр крену можна підвищити, зменшивши або навіть повністю усунувши нахил кузова. Якщо ж ця точка виявиться вищою від центру тяжіння, то крен знову з'явиться, але вже в зворотний бік- Всередину повороту, як у мотоцикла! Це в теорії, а на практиці спроби підвищити центр крену супроводжуються низкою проблем на кшталт занадто сильної зміни колії, а тому йдеться лише про деяке зменшення кренів, але й воно того, безумовно, варте.

Таким чином, проектування підвіски – завдання відповідальне та важке, а її виконання – завжди пошук компромісу. До яких рішень наводить цей пошук, ми розглянемо наступного номера.

При проходженні автомобілем повороту виникає відцентрова сила, яка прагне нахилити автомобільабо, як крайній випадок, - перекинути його. Відповідні формули для розрахунку цих сил наведено в додатку. Величина крену залежить від величини відцентрових сил і відстані між точкою докладання відцентрових сил (тобто центру тяжіння автомобіля) і метацентром автомобіля, тобто від величини перекидаючого моменту автомобіля.

Автомобіль з пружною підвіскою крениться щодо метацентру, положення якого залежить від способу з'єднання коліс з підресореною масою автомобіля. На малюнку 1 показаний спосіб визначення положення метацентру найбільш типових схем установки коліс.

Мал. 1. Визначення метацентру за різних способів
кріплення коліс

На першому малюнку йдеться про коротку осі, що коливається, центр гойдання якої позначений S 1 . Координати метацентру визначають наступним чином: точку контакту шини із землею з'єднують із центром хитання півосі колеса; точка перетину цієї прямої з площиною симетрії автомобіля дасть положення метацентру S.

Аналогічно надходять у другому випадку, коли колесо підвішене на двох поперечних важелях різної довжини. Верхній важіль повертається навколо точки S 1 а нижній - відносно точки S 2 . На продовженні осей цих важелів у точці перетину знаходиться дійсний миттєвий центр хитання колеса S 3 . З'єднавши його з точкою контакту колеса з дорогою, знаходять метацентр S на висоті h 2 над землею у точці перетину цієї прямої з площиною симетрії автомобіля.

Миттєвий центр гойдання колеса при застосуванні підвіски Мак Ферсон знаходять так: проводять перпендикуляр до осі телескопічного пружного елемента підвіски у верхній точці його кріплення і продовжують вісь нижнього важеля, що гойдається відносно точки S 1 . Справжній миттєвий центр коливання колеса знаходиться на їхньому перетині, тобто в точці S 2 ; становище метацентру S визначають вже описаним методом: він знаходиться на висоті h 3 .

При повороті відцентрова сила прикладена в центрі тяжіння автомобіля і чим ближче по висоті центр тяжіння розташований до метацентру, тим менший за величиною перекидальний момент. Приклад укороченої напівосі автомобіля, що коливається, показаний на рис. 2.

Відстань від центру тяжкості Т до метацентру S в даному випадку дорівнює t, величина перекидального моменту при цьому дорівнює Ot, де - відцентрова сила подрессоренной маси.

Цей момент повинен сприйматися і гаситися, в якій виникає так званий момент повороту. Його величина в даному випадку дорівнює 2h"ca", де h" - стиск пружного елемента підвіски; з - жорсткість елемента підвіски.

Очевидно, що в цьому випадку крен автомобіля буде невеликим.

Якщо метацентр розташований низько, то плече t будуть великими. Мала жорсткість пружних елементів підвіски також веде до збільшення нахилу автомобіля.

Для зниження нахилу автомобіля, особливо якщо він має м'яку підвіску, на нього встановлюють стабілізатор. Найчастіше застосовують торсіонні стабілізатори (див. рис. 3).

Стабілізатор 1 також має торсіон. Для регулювання навантаженості один з верхніх важелів має 2 регульовану довжину.

Це спеціальна торсіонна пружина, встановлена ​​впоперек автомобіля та з'єднана важелями з колесами. Якщо обидва колеса одночасно наїдуть на перешкоду, стабілізатор повернеться, але не скрутиться. Якщо на перешкоду наїде одне колесо, стабілізатор, скручуючись, прагне підняти й інше колесо. При проходженні автомобілем повороту пружний елемент підвіски внутрішнього (стосовно повороту) колеса стискається, стабілізатор прагне стиснути пружний елемент підвіски зовнішнього колеса (до повороту), тим самим перешкоджаючи надмірному нахилу автомобіля. Скручуючись, стабілізатор сильніше стискає зовнішній (до повороту) пружний елемент підвіски, причому внутрішній (до повороту) розвантажується.

Існує багато різних способів стабілізації автомобіля. При застосуванні гідравлічної або пневматичної підвісок можна встановити найпростіший стабілізатор - поперечну листову ресору, яка кріпиться у двох гумових блоках, як показано на рис. 4.

Мал. 4. Передній міст автомобіля Фіат з поперечною листовою ресорою, встановленою у двох гумових блоках і службовцем стабілізатором

Підйом одного колеса ресора прогнеться, центр її зміститься вниз, а кінець ресори з іншого боку зміститься вгору.

Автомобіль із заднім розташуванням двигуна ззаду має укорочені півосі, що коливаються, а передні колеса закріплені на двох поперечних важелях. Згідно рис. 1 на першому малюнку висота метацентру h 1 велика, а у переднього моста на другому малюнку – мала h 2 . Якщо розглядати автомобіль як жорстке ціле, його крен обмежуватиметься головним чином заднім мостом, що проявляється підвищеним навантаженням на зовнішнє заднє колесо. Оскільки стабілізатор деякою мірою перерозподіляє навантаження на колеса, збільшується і , і автомобіль набуває деякої надмірної повертаності. Якщо стабілізатор встановити на передньому мосту, Збільшиться величина поворотного моменту (Hм / °) і стійкості автомобіля проти крену. Тим самим збільшиться його навантаження та бічний відхід, внаслідок чого надмірна повертаність автомобіля може змінитися на недостатню повертаність.

Для більш точного розрахунку бічної стійкості автомобіля необхідно враховувати пружність кузова на скручування. Обидва мости з'єднані однією торсіонною пружиною. Необхідно, щоб кузов мав достатню жорсткість на скручування і не працював як пружний незаглушений елемент, що впливає на керування автомобілем. Жорсткість кузова на кручення виражають моментом Нм, який викликає відносний поворот на 1 ° двох площин кузова, віддалених один від одного на 1 м. Жорсткості кузова деяких автомобілів наведені в таблиці 7.

Таблиця 7. Жорсткість кузова легкових автомобілів

Автомобіль Сімка 1000 з таблиці 7