12.3. Кінематичні схеми підвісок.

Кінематична схема підвіски впливає на компонування автомобіля, його масу і особливо масу непідресорених частин, плавність ходу, стійкість і керованість. Кінематичні схеми підвісок зображені на рис. 12.6.

Рис. 12.6. Кінематичні схеми підвісок з коливанням коліс у поперечній і поздовжній площинах: а – залежна; б, в, г, д, е – незалежні; б - на одному важелі; в і г - на двох поперечних важелях відповідно однакової і різної довжини; д - важільно-телескопічна; е – незалежна із поздовжнім гойданням

У залежній підвісці (рис. 12.6, а) як правило використовуються напівеліптичні ресори, що є не тільки пружним елементом, але і складовою частиною направляючого пристрою. Перевагами залежної підвіски з листовими ресорами є простота конструкції і мала вартість; недоліками - підвищена маса непідресорених частин, зміна кута нахилу  обох коліс у разі вертикального переміщення одного з них. Зміна кута нахилу викликає гіроскопічні моменти, що зв'язують кутові переміщення моста і керованих коліс навколо шворня.

Гіроскопічний момент

(12.11)

де I_к - момент інерції колеса; _к - кутова частота обертання колеса; dn/dt - швидкість зміни площини обертання колеса.

У незалежній підвісці (рис. 12.6, б) на одному важелі відбувається зміна як площини обертання колеса (кут ), так і розміру колії В. Тому такий тип підвіски не застосовується для передніх керованих коліс.

Незалежна підвіска на двох поперечних важелях однакової довжини (рис. 12.6, в) повністю виключає зміну кута нахилу площини обертання колеса . Значна зміна розмірів колії В обумовлює знос шин. Незалежна підвіска на двох поперечних важелях різної довжини (рис. 12.6, г) дозволяє у разі максимального підйому колеса на висоту h обмежити кут  до невеликого значення, при якому Т_г не перевищує моменту тертя в системі керованого колеса і не поверне його щодо шворня поворотної цапфи. Зміна колії В не повинна викликати проковзування по опорній площині, а повинна компенсуватися пружністю шини.

Для підвісок (рис. 12.6, г) співвідношення довжин верхнього і нижнього важелів _в/_н = 0,55...0,65; при цьому кут  не перевищує 5...6°, а В не повинно бути більш 4...5 мм.

В даний час широке застосування знайшла підвіска важільно-телескопічного типу (рис. 12.6, д). Особливістю такої підвіски є можливість поєднання в стійці функцій направляючого і демпфуючого пристроїв, що приводить до спрощення конструкції і зниженню маси підвіски порівняно з підвіскою на двох поперечних важелях. У підвісці такого типу підресорена маса передається на пружину, тому при однакових жорсткостях маса її менше, а робочий хід більший. Крім того така підвіска забезпечує незначну зміну колії та площини обертання колеса. Вона застосовується на легкових автомобілях, переважно передньоприводних.

Рис. 12.7. Схема балансирної ресорної підвіски та епюри сил: 1, 2 – траєкторії руху відповідно ресори та балки моста.

На багатоприводних автомобілях застосовуються різні типи балансирних підвісок. Найбільше поширення для трьохвісних автомобілів одержали балансирні підвіски з ресорами (рис. 12.7), що забезпечують рівність вертикальних навантажень на середні і задні колеса. Середня частина ресори встановлена на коливній опорі, а кінці спираються на балки мостів. Ресора розвантажена від передачі поздовжніх зусиль і моментів, що діють у поздовжній площині; вона сприймає тільки бічні зусилля. Перевагою балансирної підвіски є вдвічі менші переміщення кузова у разі вертикального переміщенні одного колеса щодо іншого.

У ресорних балансирних підвісках до кінематичної схеми направляючого пристрою пред'являються додаткові вимоги.

1. Горизонтальне переміщення ресори щодо балки моста х’_рм і х_рм, що впливають на зношення поверхонь тертя „ресора - опора моста”, повинне бути мінімальним. Тертя і зношення можуть бути значними через високі тиски і роботу тертьових поверхонь в абразивному середовищі (дорожній пил). У деяких підвісках це переміщення зменшене до 2...4 мм.

2. Повинні бути мінімальні кутові переміщення , що впливають на знос і довговічність карданних передач.

Залежно від кінематичної схеми підвіски визначається співвідношення між вертикальною жорсткістю підвіски с_п та жорсткістю її пружних елементів с_р:

- для залежної підвіски (рис. 12.6, а)

- для незалежної одноважільної (рис. 12.6, б), двохважільної з поперечними важелями (рис. 12.6, в, г) та паралелограмної підвіски з поздовжніми важелями (рис. 12.6, е)

де а – відстань від шарніра опори важеля до вісі пружного елемента;  - довжина важеля.