Развитие конструкции подвески

Современная подвеска, обеспечивая минимум пе­ремещений кузова и контролируя их в вертикальном (вверх, вниз), про­дольном (вперед, назад) и поперечном (влево, вправо) направлениях, состоит из пяти взаимосвязанных частей: направляющего элемента, определяющего все перемещения колеса; стабилиза­торов поперечной устойчивости (на большинстве легковых автомобилей, чаще только спереди), уменьшающих крен кузова на по­вороте и влияющих на управляемость; упругих элементов, воспринимающих энергию удара при наезде колеса на неровность, и отдающих ее обратно; гасящих устройств и устройства крепления, с помощью которых рычаги, пружины и амортизаторы присо­единяются к кузову автомобиля.

Заимство­ванная автомобильной промышленностью у конных эки­пажей зависимая подвеска обеспечивала только вертикальное поло­жение колес независимо от движения кузова, крена и раскачивания. Колеса располагались по концам жесткой осевой балки, присоединяемой к кузову с помощью пары многолистовых рессор. Зависимые подвес­ки на современных легковых автомобилях применя­ются в основном на задних колесах. На передних колесах зависимая под­веска может применяться только на полноприводных легковых автомоби­лях многоцелевого назначения.

Недостатками зависимой подвески можно отметить: уменьшение полезного объема кузова и усложнение компоновки некоторых элементов в нем; снижение грузоподъемности вследствие большой массы заднего моста, особенно у автомоби­лей с задними ведущими колесами; склонность к поперечному смещению автомобиля на поворотах; малую рес­сорную базу, способствующую увеличе­нию поперечного крена кузова; пере­распределение нагрузок на ведущих колесах при действии тягового момен­та; возможность поворота моста отно­сительно продольной оси автомобиля в горизонтальной плоскости при пря­молинейном движении, что способст­вует увеличению износа шин, а при повороте - недостаточной поворачиваемости.

Однако зависимая подвеска имеет и преимущества: простота и экономичность изготовле­ния; неизменность колеи, схождения и развала колес, что снижает износ шин; на переднеприводных автомобилях позволяет увеличить центр крена, что целесообразно для улучшения эксплуатационных свойств. Скорость движения многих автомобилей (Volvo 760, Mazda, Toyota Corolla) превышает 180 км/час, несмотря на за­висимую подвеску колес.

Когда недостатки зависимой подвески стали очевидными при увеличении скорости автомо­билей, произошел быстрый переход к независимым подвес­кам, сначала для передних колес автомобиля, позже для всех четырех (направляющий элемент независимой подвес­ки состоит из шарнирных рычагов между кузовом и отдель­ной ступицей колеса).

В 1921 году появляется немецкий Rumpler - первый автомобиль с «качающимися осями» (независимой подвеской задних колес). В 1922 году на автомобиле Lancia Lambda впервые появляется независимая подвеска передних колес (свечного типа). К началу 1930-х годов конструкторы проявили большой интерес к машинам с независимой подвеской передних колес: Citroen и Berlie во Франции, Mercedes-Benz и BMW в Германии, «Альвис» в Англии, Studebaker в США. Благодаря ее применению удалось выдвинуть передний торец двигателя вперед, за центры передних колес и, как следствие, сдвинуть весь салон вперед, в более комфортабельную зону. В свою очередь независимая подвеска вызвала к жизни теоретические исследования управляемости и устойчивости автомобилей. Ими с успехом в середине тридцатых годов занимался в Америке инженер М. Оллей.

Независимая подвеска позволяет обеспечить высокую безопасность дви­жения автомобиля при значительном росте разгонных, скоростных и тор­мозных характеристик, обуславли­вая широкое ее применение. Преимуществами независимой под­вески можно отметить отсутствие взаимного влияния колес правой и левой сторон автомобиля, небольшую массу и ком­пактность, обеспечение желательной кинематики колес, понижение оси кре­на кузова, что обеспечивает большую устойчивость на поворотах.

Однако характер крена и положение колес при этом способствуют увеличению углов увода, отрицательно влияющих на траекторию автомобиля при повороте. Очень трудно полнос­тью устранить возможность поворо­та относительно поперечной и про­дольной оси. Конструкторы незави­симых подвесок очень быстро поняли, что лучше позво­лить изменяться развалу, но сделать его равным и направленным проти­воположно крену кузова, поскольку это сохраняет вертикальное положе­ние колес при поворотах.

Первые независимые передние подвески состояли из скользящей стойки (Lancia, Morgan), одного направляю­щего рычага (Citroen 2CV), двойных продольных рычагов (Volkswagen Beetle).

Из первых независимых задних подвесок есть прослужившая до 1990-х годов, особенно на автомобилях BMW с задним приводом, - «косые продольные рычаги» (Рисунок 1): довольно простая кон­струкция, приводившая к плохой управляемости в экстремальных условиях.

Примером инженерного прагма­тизма являлись «качающиеся оси», в некоторых ситуациях создававшие серьезные проблемы управляемости. Подвеска de Dion, объединявшая все достоинства ве­домого моста с возможностью привода колес, стала жерт­вой своей сложности.

Рисунок 1. Задняя подвеска на косых рычагах BMW: 1 - вал главной передачи; 2 - опорный кронштейн; 3 - полуось; 4 - стабилизатор; 5 - упругий элемент; 6 - амортизатор;

7 - рычаг направляющего устройства подвески; 8 - опорная стойка кронштейна

Подвески автомобилей различаются по конструкции (типам) направляющих устройств и упругих элементов (Рисунок 2). Направляющие устройства, служащие для восприятия и передачи тяговых, тормозных и поперечных сил, возникающих при повороте от колес к кузову, пред­ставляют совокупность рычагов раз­личной конструкции, штанг и шарни­ров, связывающих колесо с кузовом и обеспечивающих передачу сил и мо­ментов.

Рисунок 2. Современные схемы направляющих устройств подвесок автомобилей:

а - зависимой; б - на одном поперечном рычаге; в - на двойных поперечных рычагах;

г - на продольных рычагах; д - на направляющих стойках (подвеска MacPherson);

е - на косых рычагах (вид сверху)

Для передачи осевых сил при­меняют, как правило, простые штанги с шарнирными опорами, исключаю­щими изгибающие нагрузки: про­дольные штанги подвески ведущих колес автомобилей ВАЗ-2101;-2107, Volkswagen, Daimler-Benz, Mazda-RX 7 и поперечные, например, тяга Панара, воспринимающая по­перечные силы в зависимых подвесках. Профиль сечения таких штанг может быть различным, но обеспечивающим высокое сопротивление продольному изгибу. Наибольшее применение наш­ли штанги круглого сечения.

Один конец тяги Панара шарнирно крепится к балке моста, другой - к кузову. Распо­ложение тяги Панара сзади оси моста по направлению движения способству­ет ослаблению избыточной поворачиваемости, присущей автомобилям с эадним приводом колес, а расположе­ние перед осью способствует ослаблению недостаточной поворачиваемости, присущей переднеприводным автомобилям. Расположение тяги по оси колес практически не оказывает влия­ния на поворачиваемость автомобиля.

В независимых подвесках, где необ­ходима передача усилий в поперечном и продольном направлениях, использу­ются рычаги треугольной или серпо­видной формы, устойчивые к продоль­ным силам и обладающие прочностью на изгиб от продольных и поперечных нагрузок. Рычаги изготавливаются штамповкой (или ковкой) из стали или алюминиевых сплавов, реже литьем и сварными конструкциями. Из алюминиевого сплава изготов­лены поперечные рычаги автомобилей Porche и Daimler-Benz.

Из всех существовавших типов направляющих элементов подвесок сейчас толь­ко пять представляют интерес: двойные рычаги, стойка MacPherson, продольный рычаг, торсионная балка и многозвенный элемент. Продольные рычаги и торсионные балки применяются только для задних подвесок переднеприводных автомобилей, остальные три могут использоваться с любой стороны, для любого колеса. В отличие от остальных четырех концепция торсионной балки не совсем подходит для независимой подвески, хотя это ком­пенсируется получаемыми преимуществами.

Подвеска на двойных рычагах - «классическая» си­стема независимой подвески, состоящая в чистом виде из двух раздвоенных рычагов, расположенных друг над другом, раздвоенные стороны которых крепятся к кузову, а проти­воположные концы с помощью шарниров к верхней и ниж­ней частям поворотной цапфы, обеспечивая поворот ступицы переднего колеса вокруг двух шарни­ров при повороте. На практике только один из рычагов мо­жет иметь раздвоенную форму, другой может быть простым рычагом. Преимуществом подвески на двух поперечных ры­чагах (причина применения для го­ночных автомобилей) является изменение ее геометрии в зависимости от лю­бой желаемой высоты центра крена. Другим преимуществом отметим незначительное изменение центра крена при движениях кузова.

В автомобилях Honda первоначально, а сейчас широко распространено, увеличена длина верхнего рычага поворотного ку­лака - он заканчивается выше радиуса колеса.

При некотором увеличении неподрес­соренной массы, увеличивается пространство для установки двигателя с коробкой передач поперек автомоби­ля, что дает возможность при необходимости полу­чить очень высокое расположение центра крена. Современные рычаги в такой конструкции и в качестве нижнего рычага подвески MacPherson часто имеют L-образную форму, когда длинная часть буквы L соединяется с кузовом, а колесо крепится к концу короткой части, что дает возможность сочетать достаточную гибкость в местах крепления рычага к кузову с поглощающей способ­ностью монтажных элементов без влияния на точность по­ложения колеса за счет установки передней ре­зиновой втулки крепления рычага горизонтально, задней - вертикально.

Появившаяся в 1950 году передняя независимая рычажно-свечная подвески MacPherson (по имени конструктора Эрла МакФерсона) - более эффективная конструкция, чем подвеска на двойных поперечных рычагах, получается присоединением нижней части телескопической амортизаторной стойки к поворотному кулаку ступицы колеса. Нижняя часть стойки располагается поперечно выступающей части нижнего ры­чага или паре отдельных рычагов. Подвеска обес­печивает высокое расположение центра крена и, поскольку стойка имеет большую длину, из­менение развала колеса при вертикальном перемещении или крене кузова незначительно.

Преимуществами подвески являются: мон­тажная компактность элементов, вы­полняющих упругую, направляющую и демпфирующую работу; небольшие усилия в узлах крепления подвески к кузову; возможность при­менения длинноходовых подвесок для обеспечения плав­ности хода; возможность создания оп­тимальной кинематики, хорошей вибро- и шумоизоляции кузова; низкая чувствитель­ность к дисбалансу и биению шин.

Подвеска MacPherson имеет недостатки: центр крена может перемещаться на большое расстоя­ние от своего статического положения во время поворота, приводя к проблемам с управляемостью; управление присоединенными к стойкам колесами вызывает поворот стоек, увеличивая приклады­ваемое к рулевому управлению усилие и требует использования в конструкции верхнего поворотного устройства с низким тре­нием.

Система MacPherson передает нагрузки на каркас кузова через три отдельных и удобно расположенных точки (верх­нюю поворотную «турель» самой стойки и две точки присо­единения рычагов), что дает возможность размещения двигателя без помех верхним опорам стоек.

Благодаря компоновочным преимуществам, подвеска стала доминирующей на современных компактных переднеприводных автомобилях.

Обычно в подвеске MacPherson используются винтовые пружины, установленные вокруг амортизаторной стойки. Однако Fiat для задней подвески в качестве упругого элемента использовал установ­ленную снизу одну широкая листовая рессора, что обеспечивало хорошую работу системы.

Было выяснено, что уста­новка пружин с небольшим смещением относительно амор­тизатора уменьшает проблему «жесткости», когда вертикаль­ные силы, действующие на колесо, невелики.

Многозвенная подвеска подобна неза­висимой подвеске на двойных поперечных рычагах, в кото­рой каждый рычаг разрезан на два отдельных звена, иногда с добавлением пятого звена. Тогда каждое звено начинает контролировать конкретный аспект поведения колеса (изменение развала или поперечного перемеще­ния). Звенья должны быть сконструированы для совместной работы, но, не влияя друг на друга. Им может быть придана определенная форма, чтобы освободить пространство, необходимое конструктору для интерьера кузова или других особенностей конструкции.

Процесс трехмерного проектирования сложен и может осуществляться только с помощью ЭВМ и соответствующих программ автоматизированного про­ектирования. Как и в подвеске на двой­ных рычагах, центр крена может быть расположен с высо­кой точностью в нужном месте, в разумных пределах, и его перемещение может легко контролироваться.

Сейчас лаборатории облада­ют необходимым оборудованием и много­звенная подвеска распространилась, особенно в задних подвесках дорогих автомобилей (Jaguar X Type, BMW, Mercedes, некоторые японские производители). Однако первая много­звенная подвеска появилась в 1995 году в качестве передней на Audi A4, в которой использовались кованые алю­миниевые звенья, два верхних из которых шарнирно при­соединялись через резиновые втулки к кузову, а противопо­ложные концы с помощью шаровых шарниров - к вытяну­тому вверх рычагу поворотного кулака. Нижние рычаги клеятся через резиновые втулки к подрамнику и к поворот­ному кулаку через один шаровой шарнир. Система не сильно отличалась на первый взгляд от системы с двойными, широко расставленными верхними и нижними рычагами, но, используя раздельные верхние и нижние звенья с шаровыми опорами, обеспечила изменение характеристик подвески

Создание простой конструкции независимой подвес­ки обеспечивается присоединением колеса к концу продольного рычага, шарнирно соединяемого с балкой, при­крепленной поперек кузова автомобиля. Балка часто принимает форму поперечной трубы, действующей как подрамник и воспринимающей все боковые силы. Начиная от Renault 5 и Mini, экономилось место применением торсионов и ком­пактных рычажных амортизаторов, дававших возможность поместить заднюю подвеску практически непосредственно под полом багажника. Конструкция обеспечивает параллельность колес автомобиля, не считая неко­торого изгиба рычагов и деформации присоединительных втулок. Колеса наклоняются с углом развала, идентичным крену кузова на поворотах. Некоторые конструкторы шас­си приветствуют появляющееся при этом некоторое умень­шение силы сцепления задних шин, потому что появляется возможность уменьшения чрезмерной недостаточной поворачиваемости, хотя это приводит к уменьшению общей силы сцепления на поворотах.

Система с торсионной балкой, появившаяся в 1934 году (Citroen) и широко распространенная с сере­дины 1970-х (Volkswagen Golf и Sirocco), применяется в качестве задней подвески маленьких и среднеразмерных переднеприводных автомобилей.

Состоит из двух продольных рычагов, соеди­ненных с поперечной балкой, часть длины которой выпол­нена в виде небольшой буквы Н, сверху шарнирно прикрепленной к кузову (колеса присоединяются снизу). Поперечная балка полая внутри, легко скручивается, позволяя рычагам двигаться вверх и вниз независимо; жесткость достаточна, чтобы удержи­вать рычаги на постоянном расстоянии (Рисунок 3). Торсионная балка хороша с точки зрения структурной и пространственной эф­фективности, относительно дешева в производстве и легко уста­навливается на автомобиль на сборочных линиях.

Рисунок 3. Задняя независимая под­веска авто­мобиля Mitsubishi-Galant с двумя продольными рычагами (со скручиваемой поперечной бал­кой): 1 - продольный рычаг;

2 - несу­щая балка подвески; 3 - резиновая втулка; 4 - стабилизатор; 5 - поперечная тяга; 6 - амортизатор с пружиной; Б - опора стабилизатора; В - резиновая втулка крепления рычага к кузову

Любой упругий элемент является устройством, временно запасающим механи­ческую энергию при сжатии, и отдающим ее при расширении. Он должен запасти максимум энергии, имея легкий вес и небольшой размер. Обладая жест­костью, он имеет «собственную частоту» - функцию степени жесткости упругого элемен­та и нагрузки, прикладываемой к нему. Очевидно, например, увеличение собственной частоты задней подвески при увеличении грузоподъемности автомобиля.

Инженеры, разрабатывающие шасси, могут выбирать из большого разнообразия упругих элементов, поэтому появляются комп­ромиссы, например, при выборе степени жесткости. Очень мягкий упругий элемент дает возможность колесу легко воспринимать отдельные удары, приводя к снижению собственной частоты, что при неровностях может вызвать плавающие ощущения для пассажиров.

Низкая сте­пень жесткости также приводит к большому перемещению колес. При наличии большой неровности колесо может выбрать весь свой ход, произойдет контакт с отбойником, устанавливаемый для предотвращения разруши­тельного удара металла о металл в подвеске (по такой же причине требуются ограничительные ремни, огра­ничивающие ход колеса вниз, когда кузов подскакивает вверх при возможном отрыве колеса от дороги). Мягкие, длинноходные подвески требуют создания больших колесных арок, уменьшая пространство внутри салона. С другой сторо­ны, сверхжесткие упругие элементы вызывают резкие, не­приятные реакции на неровных дорогах. При этом увели­чивается собственная частота колебаний, что может вызывать дискомфорт (резонанс колебаний человеческого тела с колебаниями подвески).

Для легковых авто­мобилей наилучший комфорт (отсутст­вие утомляемости водителя при дли­тельной езде и отсутствие ощущения колебаний кузова при движении по до­роге с твердым покрытием на различ­ных скоростях) достигается, если уско­рения кузова не превышают 0,5…1 м/с² при вертикальных собственных колеба­ниях кузова на частотах до 1 Гц.

Можно создать упругий элемент, в котором жесткость увеличивается по мере его сжатия. Стоит отметить, что шины тоже (чрезвычайно жесткие) упругие эле­менты, которые при полном анализе поведения системы нужно принимать их в расчет. Наличие амор­тизатора оказывает незначительное влияние на основную степень жесткости упругого элемента (даже очень жесткий амортизатор изменяет степень жесткости не более чем на 10%).

В течение многих лет, начиная от первых автомобилей, использовались многолистовые рессоры. Сегодня большинство легковых автомобилей применяет витые пру­жины, хотя остаются популярными торсионы. Существуют некоторые более сложные, альтернативные упругие элементы.

Листовые рессоры обес­печивают адекватное крепление каждого конца оси без необходимости в допол­нительных звеньях. Поперечная рессора, кроме того, может действовать как элемент независимой подвески. Трение между листами рессо­ры, возникающее при изгибе многолистовой рессоры, обеспечивало полезный демпфирующий эффект на боль­шинстве старых автомобилей и не требовало отдельных амортизаторов.

Со временем конструкция рессор стала более совершенной и сложной. К 1970-м годам на легковых автомобилях (Ford Capri) был установлен последний из таких упругих элементов - однолистовая рессора, сужающаяся в сечении, к которой присоединялась ось на некотором расстоянии от ее центра, обеспечивая большее сопротивление перемещению оси.

Наиболее распространенной формой витой пружины является ци­линдрическая пружина постоянной жесткости. Пружина имеет опреде­ленную длину, ког­да ее витки соприкасаются друг с другом, превращаясь в твердый цилиндр. Во избежание этого, а также дискомфорта и риска потери управления, вместе с витыми пружинами всегда устанавливаются эластич­ные (из полиуретана) ограничители хода под­вески при сжатии.

В сравнении с листовыми рессорами витые пружины легче и компактнее, просты в произ­водстве. Форма пружин позволяет устанавливать их на одной оси с телескопическими амортизаторами, создавая компак­тный, легко устанавливаемый и заменяемый узел. Однако некоторые производители предпочи­тают распределять вертикальные нагрузки на кузов, устанав­ливая пружины и амортизаторы раздельно, особенно в зад­ней подвеске, достигая лучших характеристик при поглощении вибраций в точках крепления.

Особенностью витых пружин считается легкость подбора степени жесткости. «Спортивные» подвески мо­гут быть получены простым удалением одного витка на каж­дой пружине автомобиля, что приведет к уменьшению высоты автомобиля и увеличению суммарной же­сткости подвески.

Пружина переменной жесткости имеет расстояние между витками, сужающееся ближе к концам. При сжатии внешние витки постепенно будут входить в контакт, а оставшаяся часть не­сжатой пружины будет иметь большую жесткость. Можно изготовить пружину при постоянном расстоянии между витками из прутка, сужающегося с каждого кон­ца. Могут быть ус­тановлены увеличенные ограничители хода подвески, элас­тичность которых обеспечивает прогрессивную характери­стику жесткости пружин.

Витая пружина может быть также изготовлена в форме конуса или «кокона» с применением прутка пе­ременного сечения, обеспечивая получение пружины переменной жесткости с тем преимуществом, что при полном сжатии занимает гораздо меньше места (пружины в задних подвесках некоторых переднеприводных автомобилей BMW 3-й серии).

Торсионные упругие элементы - витая развернутая пружина, один конец которой закреплен, а нагрузка прикла­дывается к другому концу с помощью рычага. Некоторые автомобили 1930-х и 1940-х годов, включая Morris Minor, использовали продольные торсионы в передних подвесках, чьи задние концы фиксировались под полом автомобиля, а к переднему концу присоединялся нижний поперечный ры­чаг подвески. Такая конструкция до сих пор используется в качестве независимой передней подвески некоторых полноприводных автомобилей. Поперечно расположенные тор­сионы продолжают использоваться в задних подвесках, осо­бенно автомобилей Renault. В маленьких переднепривод­ных автомобилях применение торсионов в задних подвесках имеет преимущество - возможность компакт­ного размещения под грузовым отсеком. К недостаткам торсионов сле­дует отнести их большую длину, необ­ходимую для создания требуемых жесткости и рабочего хода подвески, высокую соосность шлицов на концах торсиона. Однако торсионы имеют небо­льшую массу и хорошую компакт­ность, позволяя успешно приме­нять их на легковых автомобилях среднего и высокого классов (Renault -11, Fiat -130, в подвеске передних колес автомобилей Honda Civic).

На практике, за небольшим исключением, упругие элемен­ты зависят от упругой деформации металла как механизма, запасающего энергию. Некоторые другие типы альтернативных упругих элементов применялись в подвесках автомобилей с разным успехом, но без получения широкого распростра­нения, например, скручивающиеся ре­зиновые элементы ВМС Mini, более совершен­ная система Hidrolastic на Austin/Morris 1100 Alegro и 1800, газовые упругие элементы на больших моделях Citroen.

В 1944 году Поль Маже на фирме Citroen создал первый прототип регулируемой гидропневматической подвески, первым серийным автомобилем с которой (для задних колес) стал Citroen 15 HP (1954 год). В 1955 году на Парижском автосалоне показан Citroen DS -19 - первый переднеприводной автомобиль с гидропневматической подвеской всех колес и гидросиcтемой постоянного давления, «обслуживающей» подвеску, тормоза, усилитель руля, а также управление сцеплением и коробкой передач.

Гидропневматическая система Citroen использовала жид­кость для передачи усилий на сферические, газонаполнен­ные упругие элементы, позволяя обеспечить постоянство высоты кузова автомобиля (возможность сни­жать или повышать высоту при движении) удалением или добавлением некоторого количества жидкости в систему.

Камера эластичной мембраной разделена на две полости: сверху - га­зовая смесь; снизу - жидкость, давле­ние которой поддерживается специ­альным насосом с приводом отдвига­теля. Нижняя полость сообщается с цилиндрической стойкой, внутри кото­рой находится поршень, опирающийся на рычаг подвески колеса. При движе­нии рычаг перемещается, одновремен­но передвигая поршень. Чем больше ход поршня, тем больше сжимается га­зовая смесь в камере и тем жестче ста­новится подвеска, так как она имеет нелинейную характеристику. Так как газовые камеры всех колес соединены между собой, то при наезде на препятствие одного колеса давле­ние повышается в цилиндрах подвески всех колес, значит, жесткость подвески изменяется одинаково для всех колес. Подачей жидкости в систему можно было удлинить стойку, тем самым в два раза увеличить клиренс автомоби­ля, поэтому DS -19 неплохо пробирался по полевым дорогам, успешно участ­вовал в ралли. Интересная деталь - водитель DS -19 в случае замены колеса мог обойтись без домкрата: включив дви­гатель, до максимума увеличивая клиренс, подсовывал опору и выклю­чал двигатель; автомобиль оседал, а колесо повисало в воздухе.

Одним из недостатков системы, помимо высокой стоимости и сложной системы контроля, является необ­ходимость в насосе высокого давления, который должен «подкачивать» систему и потреблять энергию двигателя, уве­личивая расход топлива.

Другой альтернативой является применение пневматических упругих элементов (дорогие автомо­били Lincoln Continental, Toyota Lexus, Mercedes S -класса), в которых верхняя камера в стойках подвески накачивается воздухом для поддержания постоянной высоты при движении: чем больше нагрузка, тем выше дав­ление. В сравнении с гидропневматической системой Citroen, они имеют преимущество - отказ от использования жидкости под высоким давлением и необходимости иметь отдельный резервуар для жидкости. Однако, им приходится управлять большими объе­мами воздуха. Поскольку используется сжатый воздух, сами по себе они не могут справиться с демпфированием и требуют установки в стойки подвески обычных амортизаторов. Для снабжения системы сжатым воздухом аналогично с Citroen требуется приводимый от двига­теля или электромотора насос и ресивер для сжатого возду­ха, а также управляющая клапанная система.

Уменьшение крена на повороте желательно, но вы­сокая жесткость пружин, необходимая для уменьшения кре­на, может сделать езду не комфортабельной. Стабилизатор поперечной устойчивости автомобиля решает эту проблему. Этот спе­циальный тип упругого элемента работает по принци­пу торсиона, соединяющего элементы подвески в передней или задней части автомобиля. Изменяя жес­ткость при крене автомобиля, зависящую от жесткости упругих элементов подвески и расстояния между ними, передний стабилизатор увеличивает недостаточную поворачиваемость, задний уменьшает ее. Большинство современных легковых автомобилей обо­рудуются как минимум передним стабилизатором попереч­ной устойчивости. Конструкторы шасси сейчас работают надподборомжесткости передних и задних упругих элементов для обеспечения наилучшей плавности хода и устанавливают передние и задние стабилизаторы для максимального умень­шения крена кузова, а затем регулируют жесткость переднего и заднего стабилизаторов для оптимизации управляемости автомобиля.

Установка стабилизаторов поперечной устойчивости увеличивает стоимость автомобиля. Эффект перераспре­деления веса за счет жесткого стабилизатора поперечной ус­тойчивости может привести к отрыву от дороги внутреннего колеса в некоторых чрезвычайных ситуациях и, таким обра­зом, можно потерять сцепление, если колесо ведомое. Кроме того, когда колесо, соединенное со стабилизатором, подска­кивает на большой неровности, стабилизатор реагирует на перемещение колеса попыткой крена кузова.

В начале ХХ века при росте скорости автомобилей потребовались дополнительные демпфирующие устройства. Ранние устройства, кроме многолистовых рессор, представляли собой многодисковые фрикционные устрой­ства с регулировкой сжимающей диски силы. Однако наи­лучшее решение обеспечивают гидравлические амортизато­ры, начиная с 1920 года.

При наездах на неровность витая пружина колеблется с собственной частотой до тех пор, пока посте­пенно, после 8...10 подскакиваний ко­леса, колебания не прекратятся. Напротив, амортизатор обеспечивает «мягкую посадку» ко­леса без подскакивания, создает силу, пропорциональную скорости вертикаль­ного перемещения колеса. Почти все амортизаторы современных автомобилей представляют собой телескопические гидрав­лические устройства, основной принцип которых заключается в том, что движение подвески приводит в движение поршень, находящийся внутри цилиндра с жид­костью. Жидкость проталкивается через отверстие, таким образом, создается сила, противоположная движению поршня и подвески. Было разработано несколько разновидностей гидравлических амортизаторов, в основном различавшихся способом передачи движения подвески поршню. Различные коэффициен­ты демпфирования во время сжатия и отбоя амортизатора достигаются с помощью отверстий разного размера, закры­тых пружинными клапанами.

Конструкция телескопических амортизаторов стала бо­лее сложной, когда инженеры занялись обеспечением бо­лее прогрессивных характеристик и преодолением таких проблем, как утечки жидкости и минимальное трение по­коя: амортизаторы не начинают движения плав­но из статического положения.

Существует проблема перегрева амортизаторов и вспенивания амортизаторной жидкости. Многие амортизаторы, особенно для высокоскоростных автомобилей, заполня­ются сжатым газом для улучшения сопротивления. Современные амортизаторы могут быть однотрубными или двухтрубными, последние состоят из двух вставленных одна в другую труб, между которыми создается дополнительное пространство и обеспечивается отдельный гидравлический резервуар с клапанами.

Уже в 1950-е годы некоторые автомобили повышенной ком­фортности были оборудованы такими системами, как Armstrong Selectaride (адаптивные амортизаторы), дающие возможность водите­лю вручную выбирать предопределенные установки амор­тизатора, от мягкого до жесткого. Современные системы ра­ботают автоматически (часто с возможностью измене­ния регулировок водителем), используя управление через компьютер для выбора наиболее подходящей настрой­ки для любой скорости, поверхности дороги и условий дви­жения. Большинство систем автомо­билей высшего класса до 2001 года работали с помощью одного или двух электромагнитных перепускных клапанов, открывающихся или закрывающихся для обеспечения двух или трех демпфирующих характеристик. В трехуровне­вой системе самая жесткая характеристика «спорт» получается при двух закрытых клапанах, при открытии одного клапана система переходит в «нормаль­ный» режим. Открытие обоих клапанов обеспечивает самый мягкий режим «комфорт». Mercedes представил более совер­шенную адаптив­ную демпфирующую систему ADS (Adaptive Damping System), использующую пере­пускные клапаны различных размеров, обеспечивая четыре установки демпфирования.

Совершенно другой подход был предложен Delphi в концепции Magneride: некоторые вязкие жидкости можно сде­лать чувствительными к электромагнитным полям; когда вязкость жидкости увеличивается с усилением поля, моле­кулы «выстраиваются в ряд» и создают большее сопротив­ление. Компания Delphi продемонстрировала автомобили, обо­рудованные амортизаторами, в которых обычные отверстия заменялись узкими проходами, в которых жидкость прохо­дила между электромагнитными катушками. Система Magneride имеет огромное преимущество в том, что вязкость жидкости и степень демпфирования полностью изменяемы в зависимости от изменения мощности электромагнитного поля, которая кон­тролируется компьютером.

В автомобиле со статическими, упругими элемен­тами дополнительный груз, размещенный сзади, приводит к опусканию задней части автомобиля, ухудшению плавности хода и управляемости автомобиля, нарушению установки фар автомобиля. Уро­вень кузова автомобиля может быть восстановлен установ­кой воздушной пру­жины для «подкачки» задней подвески вверх до централь­ного положения. Подвески регулировки уровня кузова устанавливаются на лимузины, дорогие автомобили и SUV.

Системы выравнивания кузова различают двух видов: медленно работающие, особенно для регули­ровки статического положения, в зависимости от нагрузки, и работающие достаточно быстро для реагиро­вания на переходные процессы во время движения.

Простей­шие, медленно работающие системы управляются водителем, получая сжатый воздух от маленького электричес­кого насоса через контрольный клапан, с помощью которо­го можно подкачать систему или выпустить воздух из осево­го резервуара «воздушной пружины». Более дорогие устрой­ства работают полностью автоматически, при этом используются датчик высоты кузова, устройства для регули­ровки высоты и источник энергии для проведения регули­ровки. Компания Boge предложила отдельный узел с резер­вуаром, в котором поддерживается постоянное давление воз­духа за счет работы подвески.

Система, предложенная Mercedes на автомобилях S -класса, использует две регулируемые гидравликой пру­жинные стойки, с газонаполненными резервуарами, рабо­тающими параллельно со стандартными пружинами.

Стойки работают как вспомогательные пружины, а основные пружины несут нагрузку кузова. Задний датчик высоты связан с контрольным клапаном, по­вышающим или понижающим при не­обходимости давление в стойках. Сжатый воздух поступает от аккумулятора, заполняемого от приводимого двига­телем насоса. Вскоре Mercedes S -класса перейдет на пневматическую подвеску, в которую интегрирована система регулирования.