Розвиток підвіски з ресорним пружним елементом

Залежні підвіски з листовими ресорами широко використовуються у вантажних автомобілях, причепах та частково у легкових. Ресори забезпечують пружний зв'язок між несучою системою та колесами, напрямлення та передачу до несучої системи штовхального і гальмівного зусилля, а також моментів, які діють на колеса. Типова листова ресора являє собою пружну балку, що зібрана з окремих сталевих пружинних листів напівеліптичної форми різної довжини. З допомогою стрем’янок вверху ресори кріпиться гумовий буфер. Передній кінець ресори може з’єднуватись з несучою системою кріпленням з пальцем, упорною гумовою подушкою у кронштейні. Середня частина кріпиться до моста стрем’янками. Задня частина ресори кріпиться до несучої системи сергою, упорною гумовою подушкою у кронштейні, з накладним вушком на слизькій опорі Більш досконалою є конструкція, коли кінці ресор закріплені у кронштейнах на гумових подушках. Оскільки листи ресор під дією навантаження прогинаються та ковзають один відносно іншого, що потребує їх мащення графітним мастилом.

Рис. 18. Пружний елемент-ресора

Рис. 19. Схеми ресорних підвісок:

а). З додатковою ресорою та шарнірним нерухомим з’єднанням переднього кінця ресори з балкою і ковзаючим заднім кінцем ресори, що забезпечує зміну пружності при динамічному навантаженні більшому ніж 40% від максимального.

б). Без підресорника та з кріпленням заднього кінця ресори сергою.

в). З сервопружинами та кріпленням до несучої системи через гумові опори.

Додаткова ресора має менше число листів ніж основна ресора, кріпиться до балки моста тільки у середній частині і передає навантаження до рами через приклепані до рами кронштейни. При невеликому навантаженні працює тільки основна ресора. При значному навантаженні основна ресора прогинається і кінці додаткової ресори притискаються до кронштейнів. Ресори починають працювати разом і жорсткість підвіски підвищується.

Сервопружини, що розташовані горизонтально розтягуються або стискаються при прогинанні основної ресори, забезпечуючи таким чином сталий прогин основної ресори при різних навантаженнях.

Розвиток балансирних підвісок

Балансирні підвіски застосовують на тривісних автомобілях, або причепах при близькому розташуванні задніх мостів.

Підвіска з двома напівеліптичними ресорами своєю середньою частиною стрем’янками прикріплена до балансирної осі, що закріплена до рами. Кінці ресор вільно вставлені в вушка опор мостів. Кожен міст з’єднаний з рамою однією верхньою та двома нижніми подовжніми шарнірними реактивними штангами. Хід мостів вверх обмежений гумовими буферами встановленими на лонжеронах рами.

Рис. 20. Балансирна ресорна підвіска ЗИЛ-131

Задня підвіска автомобіля ЗИЛ-131 – залежна, балансирного типу для середнього й заднього мостів. Вона забезпечує рівність вертикальних навантажень, які приходяться на середні й задні колеса однієї сторони.

Розвиток гідропневматичних та пневматичних підвісок

Гідропневматичні підвіски все частіше встановлюють на легкових автомобілях та автобусах. Гідропневматичний пружний елемент представляє собою камеру розділену мембраною або поршнем на дві порожнини, одна з яких заповнена повітрям або азотом, а друга рідиною(маслом). Корпус кожного пружного елемента прикріплений до кузова автомобіля, а робочий поршень через шток з’єднаний з важелем підвіски. Підчас ходу колеса вверх поршень витісняє рідину з циліндра в камеру і стискає мембрану та газ. Для підтримання оптимального тиску в системі використовується масляний насос та акумулятор тиску. При підвищенні тиску вище заданого, масло через редукційний клапан направляється в бак. З акумулятора масло надходить до регуляторів коліс, які по сигналам бортового комп’ютера забезпечують задане постійне положення кузова по висоті та по вертикальному положенню. Стиснутий газ є робочим тілом, що забезпечує пружні властивості підвіски. Змінюючи тиск масла, що надходить під діафрагму пружного елемента, можна змінювати пружність підвіски. Підвіска забезпечує високу плавність ходу, гасить коливання, клювки, присідання. На сучасних автомобілях в основному використовуються електронні системи керування гідропневматичною підвіскою, яка адаптує автомобіль до умов руху та забезпечує комфорт та безпеку керування.

До недоліків підвіски відноситься складність та велика собівартість.

Підвіска використовується в основному на легкових автомобілях.

Рис. 21. Гідропневматична адаптивна підвіска Мерседес Е классу:

1-повітря під тиском; 2-корпус акумулятора тиску; 3-спеціальна амортизаторна рідина; 4-трубопровод підведення рідини від насоса;

5-трубопровод з’єднання порожнини акумулятора з регулятором тиску та робочим циліндром.

Нижні та верхні важелі передньої та задньої підвісок закріплені гумовими шарнірами до підрамників. Амортизатори нижньою частиною кріпляться до нижніх важелів, а верхньою частиною до чашки амортизатора, яка кріпиться до несучої системи. Насос підвіски розташований рядом з насосом підсилювача руля і розрахований на максимальний тиск до 200 бар.

За допомогою регуляторів тиску механічним способом або у автоматичному режимі підтримується задане по висоті положення кузова.

Розвиток пневматичних підвісок

Знайшли широке застосовання на сучасних легкових, вантажних автомобілях, причепах і автобусах. У пневматичних підвісках використовуються пружні властивості стиснутого повітря. Пружним елементом є гумовий армований капроновим або нейлоновим кордом балон зі стиснутим повітрям, яке подається від компресора. Частіше у підвісках використовуються подвійні балони. Вантажопідйомність подвійних круглих балонів складає 2…3 т при внутрішньому тиску повітря 0,3…0,5 МПа. Балони розташовуються вертикально. До позитивної сторони пневматичних підвісок відноситься висока плавність ходу, мала маса, постійна висота долу незалежно від навантаження. Підвіски потребують направляючого пристрою та амортизаторів. Пневматичні підвіски сучасних автомобілів мають електронні системи керування, які забезпечують рух без кренів, клювків, що підвищує комфортабельність та безпеку руху.

Рис. 22. Пневматична підвіска Мерседес Е класу

Нижній кінець пневматичної стійки шарнірно кріпиться до нижніх важелів, а верхній до чашки, яка кріпиться до несучої системи.

Мембранні пружні елементи в порівнянні з балонними дозволяють зменшити власну частоту коливань автомобіля до двох разів. Пружні елементи мембранного типу мають низьку частоту власних коливань, дозволяють змінювати жорсткість, але вантажопідйомність та довговічність їх мала.

Рис. 23. Адаптивна незалежна пневматична підвіска автомобіля Touareg

Підвіска складається з поперечних важелів різної довжини. Важелі передньої підвіски та нижній задній суцільні. Всередині пневматичних стійок розташовані двотрубні амортизатори з електромагнітними клапанами зміни потоку рідини. Компресор з електричним приводом підтримує тиск 11…16,5 бар у системі та двох ресиверах об’ємом 4,8 і 5,2 л. Система автоматичного електронного керування жорсткістю підвіски включає датчик прискорення колеса та три датчика прискорення кузова. Дорожній просвіт в залежності від швидкості руху змінюється.