vectrovod

Системы Full Time призваны не только увеличить проходимость, но и зачастую улучшить управляемость, либо более эффективно реализовать мощность большого мотора. Поэтому его можно увидеть не только в больших внедерожниках, но и в суперкарах. Его главное отличие - постоянно включенный полный привод, без необходимости его отключать, а зачастую и без возможности. Но и у него есть очень интересный подвид, который производители называют Full Time, но лично я его отношу к Part-Time, это распространенная на разных кроссоверах и легковушках система с автоматической муфтой, но на этом мы остановимся дальше. Яркие представители фулл тайма это Нива, и всем известные системы x-drive, 4matic, quattro, некоторые системы субару и тд. Постоянный полный привод бывает симметричным и несимметричным, но на этом мы подробно остановимся далее.

Итак, парт тайм.

Данный тип привода отличается тем, что у него конструктивно отсутствует межосевой дифференциал. Дифференциал это механизм, позволяющий перераспределять крутящий момент между двумя валами давая возможность вращения валов с разными скоростями, его можно найти в любом межколесном редукторе в любом автомобиле. В межколесном редукторе он предназначен для рассинхронизации скоростей вращения ведущих колес в поворотах, так как внутреннее и внешнее колесо вращаются с разной скоростью, и если дифференциала не будет - колеса станут вращаться с одной скоростью и это крайне негативно отразится на управляемости, износе покрышек и даст огромную нагрузку на приводные валы, так как вся нагрузка пойдет на них, и если сила трения в пятне контакта колес с дорогой окажется сильнее, скручивающие усилия приведут к поломке полуосей, чтобы этого не происходило - устанавливается дифференциал.

Так вот этот дифференциал может устанавливаться не только между колес, но и между осей, тогда он распределяет крутящий момент не между двух колесных полуосей, а между двух карданных валов, на передний и задний редуктор, такой дифференциал называется межосевым. И данного дифференциала в парт тайме нет. Передний мост подключается жестко, муфтой в раздаточной коробке, и крутящий момент распределяется строго 50\50 между передней и задней осью. Соответственно колеса на передней и задней оси крутятся с одинаковой скоростью, что резко снижает поворачиваемость автомобиля, так как колеи передней и задней оси в повороте не совпадают, задняя ось будет пытаться буксовать вперед, а передняя ось будет тормозить, при этом карданные валы и сами шестерни либо цепи в раздаточной коробке будут испытывать очень большие нагрузки, и они будут тем больше, чем лучше сцепление колес с покрытием, именно поэтому в системах парт тайм запрещено использовать полный привод на твердом покрытии, можно все поломать, однако на скользком покрытии серьезных нагрузок не возникает.

Основа всех подобных систем - раздаточная коробка. Это устройство, которое распределяет крутящий момент полученный от выходного вала коробки передач между осями. Она может быть как отдельной, так и встроенной непосредственно в коробку передач, может содержать в себе только механизм подключения переднего редуктора, либо иметь дополнительно две передачи и нейтраль, как их обычно называют - пониженная и повышенная передачи, или сокращенно L и H (High и Low).

Вот типичная раздаточная коробка с двумя передачами и шестеренным приводом

Как правило эти коробки имеют три вала и три режима работы. Схема работы может различаться, но суть одна. Сверху схема классической уазовской раздатки, сверху слева в нее заходит входной вал от коробки передач, в уазе раздаточная коробка прикручена непосредственно к корпусу МКПП, далее сверху вправо идет выход на задний мост, снизу слева выход на передний мост. Все переключения осуществляются перемещением двух шестерен, одна находится на входном валу, вторая на промежуточном. На картинке включен полный привод и понижающая передача, шестерня входного вала выдвинута из зацепления с шестерней выходного вала и соединена с промежуточной понижающей шестерней, та в свою очередь через промежуточный вал и вторую подвижную шестерню раздает крутящий момент одновременно на оба выходных вала. Если верхнюю шестерню передвинуть в среднее положение, входной вал потеряет связь с остальными валами и включится нейтральная передача, если сдвинуть ее вправо, она войдет в зацепление с выходным валом заднего моста, а шестерня этого вала станет уже не принимать крутящий момент, а через промежуточную шестерню передавать его на вал переднего моста, это будет повышенная передача с включенным передним мостом. Если сдвинуть влево шестерню на промежуточном вале, шестерня вала переднего моста потеряет связь с промежуточным валом и передний привод отключится. Управлялась данная раздаточная коробка раньше двумя рычагами, позже одним, но суть одна, примерно так устроены все раздаточные коробки парт тайм с шестеренным приводом.

Бывают раздаточные коробки с цепной передачей на передний редуктор

У них нет промежуточного вала, зато есть планетарный редуктор, отвечающий за заднюю передачу, чаще всего управляются такие коробки сервоприводом. На картинке снова коробка от уаза, только теперь это корейский Dymos.

Они как правило понежнее, цепь не любит надругательств и имеет свойство растягиваться, однако завто в таких коробках значительно меньше подшипников, они тихие и КПД у них повыше.

В связи с тем, что автомобиль с парттаймом бОльшую часть жизни живет на заднем приводе, возникает проблема с излишними трансмиссионными потерями, так как передний редуктор и карданный вал продолжают вращаться вхолостую, перемешивая масло и потребляя энергию, особенно зимой. Поэтому такие автомобили часто оснащаются колесными хабами.

Колесный хаб, это устройство, позволяющее отключить ведущее колесо от полуоси механическим способом. Хабы бывают с ручным и автоматическим переключением.

Они механически разъединяют ступицу колеса и ведущую ось вот в этом месте

А делают это шлицевой втулкой, которая перемещается по шлицам полуоси при повороте рукоятки, и которая входит в зацепления со шлицами на корпусе хаба, который прикручен к ступице колеса.

Вот понятная картинка, но здесь втулка закидывается вручную при необходимости по крышку хаба, сверхбюджет вариант, зато понятно, как работает.

Автоматические хабы автоматом соединяют колесо с полуосью, когда полуось начинает крутиться, такие хабы любят всякие японцы.

Эти устройства помогают экономить топливо, снижать вибрации и экономить ресурс трансмиссии, так как в отключенном состоянии вся передняя трансмиссия находится в покое и ничем кроме веса не досаждает.

У парттайма есть простота и надежность, это лучший привод для внедорожника, который используется по прямому назначению. У него мало слабых мест, но это узкоспециализированная штука, призваная ТОЛЬКО увеличить проходимость автомобиля. Ездить по дорогам общего пользования в включенным полным приводом на парттайме не только смертельно для трансмиссии, но и опасно. Лежащие в кустах зимой патриоты с неопытными водителями, которым завод напел про "городской кроссовер", и которые не читают инструкции, изучали этот тип привода параллельно поискам нового кузова.

С парттаймом можно закончить, но не совсем, и перейти к фуул-тайму, или постоянному полному приводу.

Главное отличие фулл тайма от парт тайма - наличие межосевого дифференциала, благодаря чему появляется возможность распределять крутящий момент между осями и автомобиль даже лишается возможности отключения полного привода. Плюсы - постоянный привод на все колеса в любых условиях, что положительно сказывается на управляемости и реализации мощности двигателя на колесах, базовая проходимость автомобиля без танцев и манипуляций становится гораздо выше. Однако появляется один нюанс связанный с наличием дифференциала. Автомобилю с постоянным полным приводом и свободным дифференциалом достаточно вывесить одно любое колесо, либо попасть им на скользкую поверхность, и такой автомобиль станет беспомощным, и она начнет буксовать или крутить этим колесом стоя на месте, причем скорость вращения этого колеса будет учетверенной, так как ее сначала на два умножит межосевой дифференциал, а затем еще на два умножит межколесный дифференциал. в данной ситуации необходимо помнить, что при таком буксовании, если спидометр показал 50кмч, колесо будет крутиться со скоростью 200кмч! Это касается автомобилей, где информация о скорости берется со вторичного вала КПП либо с первичного вала либо корпуса дифференциала раздаточной коробки. В любом случае, при пробуксовке одним колесом, стоить помнить об умножении скорости, очень легко дурачки долбящие в отсечку на месте, особенно на автоматических КПП, разносят в клочья покрышки и прилегающие элементы.

Собственно примерно так выглядит раздаточная коробка фулл тайма в отдельном исполнении. Конкретно от нивы.

В глаза бросается то, что валы отбора мощности на передний и задний редуктор находятся на одной оси, приводятся они от обычного свободного дифференциала с двумя сателлитами, такого же как в редукторе моста. В этой раздаточной коробке есть две передачи, нейтраль, и одна характерная штука - блокировка межосевого дифференциала, превращающая данный привод в аналог парт тайма.

Раздаточная коробка необязательно будет висеть отдельным телом, чаще она сблокирована с КПП, либо вообще полностью в нее интегрирована. Вот например КПП с интегрированной раздачей от Audi quattro

Видим, что односкоростная раздаточная коробка вместе с передним карданным валом и редуктором встроена в один корпус с коробкой передач. Это делается из соображений веса и компактности.

Вот субару

Те же яйца, как видим. Вот мерседес 4matic, немного другое видение, но принцип тот-же

Эти компоновки имеют огромное число вариаций, но общая компоновка одна. И она единственная достойна по настоящему называться фулл - таймом, так как у нее есть межосевой дифференция и крутящий момент ВСЕГДА распределяется на все колеса.

Тут стоит уделить внимание дифференциалам, так как они бывают очень разными.

Самый обычный и самый простой дифференциал, который можно найти почти везде - свободный дифференциал с коническими сателлитами, вверху была гифка по его устройству. Главная его особенность и его недостаток - отдача мощности на ненагруженную сторону, то есть если вывесить в воздух одно колесо - второе не будет вращаться и машина будет стоять на месте. Чтобы этому противостоять, такие дифференциалы оборудуют механизмом блокировки, который отключает дифференциал. Чтобы дифференциал заблокировать - достаточно жестко соединить любую полуось или коническую шестерню с корпусом дифференциала. Как вот на картинке.

Это жесткая механическая блокировка, используется в основном в качестве заводского решения, самый лучший вариант для бездорожья, хочешь - блокируешь, не хочешь - не блокируешь. Но сам узел в виде муфты является слабым местом, и такую блокировку тоже можно "порвать" при движении по твердым покрытиям. Используется она только на внедорожниках, включается либо рычагом на старичках, либо кнопочкой

Помимо жесткой механической блокировки есть блокировки дисковые, и винтовые, автоматические, такие блокировки также связывают один выходной вал с корпусом дифференциала, однако в отличии от муфты такой механизм может обеспечивать частичную блокировку, осуществляя плавную регулировку распределения крутящего момента между осями, такие блокировки используют в основном на легковых машинах с электронными системами управления полным приводом.

Такие механизмы - лучшее решение, если не надо месить грязь, а полный привод призван улучшить управляемость, лично на мой взгляд, самый лучший вариант вообще из всех и для всего - применение самоблокирующегося дифференциала.

Самоблокирующиеся дифференциалы бывают всякие разные, в народе их называют "самоблоки", и они также делятся на две категории:

1. Жестко блокируемые дифференциалы, способные передать на одну ось до 100% крутящего момента

2. Дифференциалы повышенного трения, или LSD (limited slip differential).

Большинство жестко блокируемых самоблоков плохо применимы для повседневной эксплуатации, так как сильно осложняют управления из-за своей резкой работы, как типичный пример можно привести шариковый самоблокирующийся дифференциал и лок-райт.

Вот шариковый, у нас он известен под маркой ДАК

А вот Lock-right

Такие дифференциалы используются только в качестве межколесных на машинах для серьезного бездорожья. Они резко срабатывают, создают сложности в управлении автомобилем и имеют низкий ресурс, а еще они, в силу своей резкой блокировки, умеют ловко ломать полуоси и корпуса редукторов.

А вот дифференциалы повышенного трения - это совсем другое дело. Их степень блокировки как правило не превышает 80%, однако они не доставляют трудностей в управлении, не снижают маневренность, мягко работают и долго служат. Самая распространенная схема дифференциала повышенного трения - дисковая. Она самая простая и дешевая, используется как в легковых автомобилях, так и в кроссоверах. Она обладает очень большим ресурсом, однако и степень блокировки у нее невысокая.

В его основе лежит обычный свободный дифференциал с четырьмя сателлитами и двумя осями, только оси сателлитов не вставлены в отверстия корпуса дифференциала, а уложены между двумя упорными шайбами с фигурными вырезами под оси(7), которые укладываются в сам корпус (1). Шестерни привода полуосей (2,4) имеют шлицы для пакета фрикционных дисков, ответные фрикционные диски взаимодействуют с корпусом дифференциала. При передаче крутящего момента упорные шайбы начинают давить на оси сателлитов, и благодаря пазам с наклонным вырезом (6) начинают раздвигаться в стороны и зажимать пакеты фрикционов, связывая шестерни полуосей с корпусом дифференциала, и чем больший крутящий момент проходит через дифференциал, тем больше степень блокировки. Однако для срабатывания блокировки необходим зацеп колеса за дорожное покрытие, при сбросе газа блокировка сразу отключается. Поэтому данный тип дифференциала на бездорожье непредпочтителен, зато активно используется на легковых машинах.

Следующие типы дифференциалов являются вариациями самоблоков Torsen (Torque Sense).

Это торсен первого поколения с червячными связанными сателлитами, перпендикулярными полуосям.

Он очень часто присутствует в качестве межосевого дифференциала старых ауди. О принципе его работы лучше загуглить видео на ютубе, на пальцах объяснять неблагодарное дело. Этот дифференциал может обеспечить степень блокировки до 86% и он отличается очень точной и плавной работой, за что его и любят.

У торсена второго поколения сателлиты расположены параллельно полуосям и связаны друг с другом попарно. Их еще называют винтовыми блокировками, в качестве межосевых дифференциалов вроде как не используется.

В принципе те же яйца, только чуть проще и работает за счет увеличенного количества пар трения, их распределение указано на рисунке.

А вот торсен третьего поколения специально создан быть межосевым дифференциалом, он имеет несколько вариантов конструкции, но общим является принцип действия блокировки с использованием фрикционов, и самое главное, возможность сделать этот дифференциал изначально несимметричным. За счет цилиндрических сателлитов есть возможность сделать ведомые шестерни разных диаметров, из-за чего начинает различаться плечо приложение силы, а в планетарном исполнении, несимметричность достигается разницей в диаметре коронной и солнечной шестерен. В итоге становится возможным задать изначальное распределение крутящего момента в пропорции, к примеру 40\60, где 60% момента идет на заднюю ось, а 40 на переднюю, что крайне положительно сказывается на управляемости, а блокировка позволяет изменять это соотношение при необходимости.

Если интересно получше понять их принцип действия - лучше загуглить и посмотреть видео, наглядно все сразу станет понятно)

Ну и в завершение, упомянем самый популярный и самый распространенный на сегодня тип привода - автоматически подключаемый полный, или как я его зову - автопарттайм)

В подавляющем числе случаев это передний привод с автоматически подключаемым задним, без межосевого дифференциала и иногда с возможностью принудительного подключения. Применяется на бюджетных автомобилях с поперечным расположением силового агрегата и изначальным передним приводом. Назначение у него одно - повышение проходимости автомобиля в небольших пределах и ненадолго.

Отбор мощности для задней оси в таких система происходит от корпуса переднего межколесного дифференциала, для этого на КПП устанавливается угловой редуктор, который передает вращение на муфту включения полного привода, если она установлена на угловом редукторе, либо на карданный вал, если муфта установлена на заднем редукторе (что встречается гораздо чаще. Большую часть времени автомобиль является переднеприводным, при пробуксовке передних колес возникает разница в скоростях вращения осей и муфта соединяет карданный вал с задним редуктором автоматически, либо по сигналу блока управления полным приводом. Существует довольно много вариантов таких систем, но на всех не остановимся, возьмем только две наиболее распространенные. Это автоматическая вискомуфта и управляемая многодисковая муфта Haldex разных поколений.

Муфта по сути является многодисковым сцеплением, и различаются они скоростью включения и максимальным передаваемым крутящим моментом. Самым простым и весьма древним устройством является вискомуфта.

Она представляет собой автономное устройство, не требующее управления. Состоит из корпуса и пакета ведомых и ведущих дисков с прорезями, которые расположены поочередно. Корпус заполнен силиконовой вязкой жидкостью. При обычном режиме движения и близких скоростях вращения валов крутящий момент практически не передается, при пробуксовке передних колес, скорость вращения ведущего вала начинает опережать скорость вращения ведомого вала, возникает гидродинамическое трение между дисками и муфта начинает передавать крутящий момент. И он тем больше, чем сильнее различаются скорости валов. Данная конструкция весьма надежна и долговечна, быстро срабатывает, не требует никакой электроники, однако она может передавать лишь ограниченную мощность, не может быть включена принудительно и сильно нагревается при задействовании. Поэтому этот тип привода не подходит для преодоления затяжного бездорожья, но вполне может выручить в западне.

Другой тип привода - с управляемой многодисковой муфтой. Это по сути многодисковое сцепление с гидравлическим управлением. Наиболее распространены муфти фирмы Haldex пяти поколений. Первое поколение было автономнодействующим агрегатом с возможностью принудительного отключения по сигналу от какого-либо блока. Представляла она из себя пакет многодискового сцепления с гидравлическим приводом, в ней присутствовал электрический маслонасос, который нагнетал предварительное давление, чтобы выбрать зазоры в пакете сцепления, при пробуксовке передних колес, появлялась разница во вращении входного и выходного вала, начинал работать механический плунжерный насос, который нагнетал давление под поршень, который сжимал пакет фрикционов и крутящийся момент начинал передаваться на заднюю ось, максимум 50%.

Главной проблемой этой муфты было очень долгое включение, сначала надо было зарыться передними колесами, чтобы включились задние.

Муфта пятого поколения кардинально отличается от первого, что логично. Общим у них остался только принцип передачи момента через пакет фрикционов. Однако муфта пятого поколения стала полностью электронно управляемой, а давление масла нагнеталось мощным электронасосом, работающим постоянно.

Теперь муфта может замыкаться независимо от разности скоростей, ей полностью управляет ЭБУ по заранее заложенному алгоритму. Например, она заранее замыкается при нажатии на педаль газа. Но все равно это все костыли) И поэтому я считаю, что эти системы можно смело относить к парттайму, просто рычаг за нас дергает автоматика.

Вообще, вариантов систем существует великое множество, и нереально объять необъятное, но основное постарался собрать. Отдельно рассматривать 4matic, x-drive и тд. не вижу смысла, так как они кардинально не отличаются.

Есть еще весьма самобытные системы, такие как Quattro - ultra, но это по сути система с многодисковой муфтой стоящей перед карданным валом, и отдельной кулачковой муфтой в заднем редукторе, такое решение позволяет полностью отключить редуктор с карданным валом и экономить топливо, прямо как на парттайме, дернули рычаг и выключили хабы) вот такое вот ультра, куда ему, до торсена.. Картинку вставить уже некуда.

Ну вот и все, место кончилось, надеюсь было интересно. Пишите, о чем интересно было бы почитать, напишу, если не забанят)

Для тех, кто пропустил предыдущее, оставлю сцЫлки, ибо система с сериями постов совсем не работает..

ДВС и его виды

ДВС и его виды. Часть 2

ДВС и его виды. Часть 3

ДВС и его виды. Часть 4.

ДВС и его виды Часть 4 (продолжение)

ДВС и его виды. Часть 5. Современные системы впрыска, применяемые датчики.

ДВС и его виды. Часть 6. Дизель

ДВС и его виды. Часть 7. Механический впрыск, Common Rail.

[ДВС] Интересные конструкции газораспределительных механизмов

[ДВС] Роторно-поршневой двигатель Ванкеля

Автомобильная подвеска, часть 1

Элементы и детали автомобильных подвесок, часть 2

Элементы автомобильных подвесок, часть 3

Элементы автомобильных подвесок, упругие элементы и амортизаторы. Часть 4

Амортизаторы, часть 5

Виды автомобильных подвесок, часть 6, зависимая подвеска

Виды автомобильных подвесок, часть 7, полузависимая подвеска

Автомобильная подвеска. Макферсон

Автомобильная подвеска. Макферсон - продолжение\ дополнение

Автомобильная подвеска, независимая двухрычажная, многорычажная

Минусы:

1. малый ход подвески, увеличение хода ведет к сильному увеличению габаритов.

2. высокая нагруженность точек крепления рычагов, высокие требования к прочности и жесткости подрамника или рамы.

3. отсутствие активной составляющей в кинематике. кроме возможности задания изменения развала в небольших пределах.

Это основное. Если кратко - это лучший тип подвески для "ручного" управления автомобилем, наиболее точный в поведении, крепкий, простой, надежный. И это ставит его в интересное положение, так как встретить его мы можем на недорогих и старых автомобилях, на внедорожниках, багги, квадроциклах, и .... в формуле 1 и подобных болидах. Вообще, наткнуться мы на него можем там, где нужна или прочность с надежностью, или точность управления, или и то и другое, что формирует специфичный круг использования. При этом комфортабельность это не про нее, максимум - мягкость на отпущеных амортизаторах.

Рассмотрим ярких и наших любимых представителей - обладателей данной подвески, нива в студию)

Как можем видеть, это типичный классический представитель данного типа, два жестких треугольных рычага на жестких шарнирах, удерживающие поворотный кулак за две шаровые опоры, одна из которых несущая и установлена правильным образом за счет высокого расположения нижнего несущего рычага, вторая опора - направляющая. Пружина, амортизатор и стабилизатор взаимодействуют с нижним рычагом. С целью снизить нагрузки, приходящиеся на кронштейны крепления рычагов и на шаровые опоры, рычаги разнесены при помощи удлиняющей сошки верхнего рычага на поворотном кулаке, сделано это для увеличения способности противостоять боковым нагрузкам на подвеску, помимо этого в подвеску заложено кинематическое изменение развала, для этого верхний рычаг имеет длину меньшую, чем у нижнего, и в следствии меньшего радиуса его работы, при работе подвески благоприятно изменяется развал, что улучшает устойчивость автомобиля в поворотах. Это видно на картинке выше. Также укороченный и поднятый рычаг позволил получить правильную ось поворота колеса, которая проходит через центр пятна контакта, убирая плечо обкатки.

Пружина, установленная на середине рычага имеет удачное передаточное число, что способствует увеличению хода и общей энергоемкости системы. Собрана подвеска на жестком подрамнике.

Сейчас мы ощутим лютую универсальность такой подвески, так как после разглядывания древней нивы, в студию заезжает совсем не внедорожный Pontiac Solstice

На нем мы увидим подвеску от нивы, за исключением совмещенной амортизаторной стойки, а еще мы увидим, что спереди и сзади абсолютно одинаковая подвеска, просто сзади рулевая тяга вкручена не в рулевую рейку, а в кронштейн лонжерона!

И этим автомобилем я убью сразу несколько зайцев, ибо на его примере я еще продемонстрирую интегрированную раму, редкий вид несущего кузова, которым любят заманивать продавцы в мир "внедорожников" хотя у них нет никакой интегрированной рамы.

А у понтиака нет подрамников, а подвеска собрана на лонжеронах идущих неразрывно через весь кузов.

Далее мы никак не можем обделить вниманием жигули

На их примере явно видно, что нива моложе и в жигулях мало места. Из-за маленьких колес и размеров самого автомобиля, не удалось нормально разнести рычаги, в следствии чего автомобиль получил довольно большое положительное плечо обкатки, что впрочем, учитывая отсутствие привода на передние колеса, не сильно сказалось на управлении. Плюсом, из-за недостатка места и удешевления конструкции, да и просто раздолбаев итальянцев, опорная шаровая опора установлена в перевернутом виде.

Завершить обзор двухрычажной подвески можно формулой 1, там она используется как на передней, так и на задней оси, упругие элементы в виде пружин и амортизаторов установлены под обтекателями и передают усилие на колесо через коромысло и толкающую, либо тянущую штангу. Это популярная схема в автоспорте. На картинках видно, что могут использоваться как одна, так и две пружины, силовые коромысла также связаны между собой уравнивающими тягами, которые выполняют роль жесткого стабилизатора. Рычаги имеют треугольную форму и аэродинамичный профиль, вся механизация спрятана под обтекателем.

В задней подвеске нижний рычаг имеет 4 точки крепления и выполняет направляющую функцию. Также на картинке можно увидеть второй вариант реализации демпфирования, когда несущая тяга не толкает, а тянет.

Шарниры в таких подвесках не имеют резиновых элементов, используются только жесткие шаровые соединения.

Благодаря максимальной жесткости рычагов треугольной формы и сверхвысокой компактности в вертикальной плоскости, двухрычажка навсегда прописалась в автоспорте.

Далее уходим к многорычажной подвеске.

Многорычажная схема имеет бешеное количество вариаций, поэтому обозреть все то, что наваяли разные инженеры - не хватит и ста постов. Главная цель, которую преследует многорычажная схема - реализация сложной кинематики работы подвески, комбинацией равнодлинных рычагов и реактивных тяг можно реализовать любое динамическое изменение углов установки колеса при работе подвески и воздействии на нее различных сил. Это позволяет очень сильно повысить комфорт управления автомобилем, осуществить пассивное подруливание, компенсацию увода с траектории при боковом воздействии, а за счет распределения задач между разными рычагами, появляется возможность применять эффективные маслонаполненные сайлентблоки с высокой податливостью, за счет чего сильно сократить передачу на кузов вибраций от мелких неровностей и дорожного шума.

В общем эта подвеска про комфорт и ассистирование в управлении, когда машине достаточно задать направление, и активная кинематика поможет нивелировать воздействия окружающих условий и не производить коррекцию там, где автомобиль на более простых типах подвески коррекции потребует. Это мешает в автоспорте, где все эти качества наоборот вредят, зато очень помогает в повседневной жизни.

Минусы у этой подвески тоже большие, как и достоинства. Как правило многорычажная подвеска включает в себя 3-5 рычагов на одно колесо, а количество шарниров и сайлентблоков может доходить до 12 штук на колесо, что сильно затрудняет диагностику неисправностей и ремонт такой подвески. Поэтому в бюджетных автомобилях если многорычажная подвеска и встречается, то в упрощенных вариантах и на задней оси.

пожалуй разделим многорычажку на две группы:

1. Родственники двухрычажной схемы

2. Все остальные.

Начнем с первой. Данная группа может быть по ошибке принята за двухрычажку. Но она таковой не совсем является. В ней двухрычажка породнилась с некоторыми идеями из макферсона. Из картинок выше мы уже выяснили, что одной из проблем, свойственных двухрычажкам - является затрудненная реализация нормального плеча обкатки, вспомним жигули

из картинки видно, что для того, чтобы сдвинуть ось поворота колеса, нужно сдвинуть дальше шаровую опору, однако там уже тормозной диск, а верхний рычаг укорачивать нельзя, иначе начнет излишне плавать развал. Вроде-бы полный тупик, но есть выход, нижнюю шаровую опору можно перенести виртуально, для этого нижний рычаг необходимо разделить на два рычага, и закрепить их к поворотному кулаку на раздельные опоры, таким образом мы переносим ось вращения в место пересечения продолженных рычагов.

На картинке зеленым -линия крепления шаровых опор, пересечение красных линий - реальная точка прохождения оси поворота колеса.

Благодаря такому приему можно сместить ось поворота хоть на метр от машины, но нужно на центр колеса. С верхним рычагом можно поступить двумя способами, его можно укоротить, если расположить его высоко, так как чем дальше верхний рычаг располагается от нижнего, тем меньше его влияние на развал, в связи с этим поворотный кулак отрастил длиннющую сошку, а верхний рычаг сильно уменьшился в размерах, кроме того, это позволило сильно разгрузить верхнюю шаровую опору и продлить ресурс.

Сверху подвеска одного из S-классов, как видим, один из нижних рычагов стал несущим, второй направляющим. И также видим очередной ответ на вопрос владельцев машин с перевернутой шаровой несущей опорой. Если машина дорогая - находятся средства для фигурной отливки поворотного кулака, и несущая шаровая устанавливается в правильном положении, а направляющая - вверх ногами. Так что все вопросы исключительно к конструкторам и их бухгалтерам.

Но и это не конец, если нижний рычаг можно поделить на два, то и верхний можно поделить, тогда ось поворота вообще можно поставить идеально вертикально! И да, так делали даже не в космических автомобилях. Многие помнят такой интересный автомобиль как Volkswagen Passat B5, и удивление многих от его управляемости. А все потому, что или главный конструктор психанул, либо финансовый отдел проворонил хитрого инженера, но тем не менее, это единственный представитель своего ценового сегмента с передней многорычажкой, сложнее чем у современного S-класса.

Очень был интересный по поведению автомобиль. Но потребитель взвыл - мало того, что мало кто был в состоянии оценить эти ходовые качества, так еще и ценник за 8 рычагов подвески до сих пор впечатляет впечатлительных, поэтому в дальнейшем паштет хорошей подвески лишили. В принципе так заканчиваются все заходы дорогих технологий в бюджетный класс. А ведь с такой конфигурацией можно создать любую кинематику и при этом не растерять комфорт.

Теперь можно уйти и закончить задней многорычажной подвеской. Там творится полумрак и полный разгул самых разных технических решений.

Главная цель применения сзади многорычажной подвески - кинематика обеспечивающая пассивное подруливание задней оси, которое очень помогает самостабилизации автомобиля в поворотах. Кроме того низкая неподрессоренная масса играет на руку комфорту и облегчает работу амортизаторов в обеспечении постоянного пятна контакта с дорогой, дополнительные тяги и элементы обеспечивают уменьшение продольных кренов при разгоне и торможении автомобиля.

Существует огромное количество вариантов и технических решений у разных производителей, часто основу составляет нижний несущий рычаг, два верхних направляющих рычага и подруливающая тяга, ее всегда можно опознать как самую короткую и стоящую в стороне от основных рычагов.

На картинке типичная схема, ее любит мерседес. 5 рычагов, нижний несущий, два верхних направляющих, спереди продольная реактивная тяга, помогающая воспринимать крутящий момент, сзади рулевой рычаг, которым регулируется базовое схождение и который отвечает за изменение схождения при работе подвески.

Часто для подвески в задней части кузова места остается мало, а для того, чтобы обеспечить подвеске достаточный ход, тяги и рычаги нужно делать подлиннее, в связи с этим рычаги иногда перекрещиваются.

Бмв часто практиковали немного другую схему. Нижний рычаг они делали не только несущим, но и воспринимающим крутящий момент, обеспечивая его четырьмя точками крепления, немного проигрывали в комфорте, зато выигрывали в точности кинематики и управляемости

На фото хорошо виден мощный нижний рычаг, который маленькой дополнительной тягой соединен с кулаком и воспринимает через нее крутящий момент, сверху один крупный направляющий рычаг и малый подруливающий, им-же регулируется базовое схождение. всего 3 рычага.

В японской школе никаких сильных отличий нет, за той лишь разницей, что они люминий не особо уважают, или у них его мало, и подвеску они гораздо чаще делают из чугуния. Вот марк 2

В бюджетном сегменте все попроще, как правило это несущий рычаг, продольный, направляющий и подруливающий, допускается крепление продольного рычага прямо к кузову, а не к подрамнику, так дешевле, железки уже преимущественно штампованые жестянки. Фокус 3, мазды всякие

Но подруливание не всегда бывает пассивным, а иногда и очень даже активным, для этого вместо рулевого рычага помещается самый настоящий рулевой механизм или даже рулевая рейка с электроприводом. На малых скоростях колеса поворачиваются в противоположную передним сторону, на высоких в ту-же.

Сейчас этим балуется мерседес W223, а появилось это еще в восьмидесятых на хонде прелюд с полноуправляемым шасси

С такими системами подвеска часто становится копией передней как у прелюда, или например у крауна

Подытожим:

Многорычажная подвеска это очень хорошо, но часто неискушенный водитель не знает, что она дает, он воспринимает поведение машины как должное, никак не связывая управляемость и комфорт со сложной и хорошо настроенной подвеской, поэтому ее удел - существовать на дорогих автомобилях, где для владельца не является болью замена 20 сайлентблоков. Мое мнение лично для меня - оно того стоит, остальные решают так, что большим спросом пользуются автомобили с простым макферсоном и балкой сзади.

С какой-то стороны это и правильно, ибо бюджетной легкой машине прикручивать сложную и дорогую в содержании подвеску - лишнее.

А так это конечно и отдых за рулем, и комфорт и пассивная безопасность, ведь один неслучившийся улет в отбойник может многократно окупить вагон сайлентблоков. А системы курсовой устойчивости на хорошем шасси работают гораздо эффективнее.

Ну вот пожалуй и всё, можно конечно рассказывать и дальше, но кончилось место. Надеюсь, будет так-же интересно и кому-нибудь пригодится скоротать часть вечера. Всем большое спасибо за внимание, интерес и вопросы. Вчера был шокирован аж двумя донатами, первые в жизни, огромное спасибо за мотивацию и внимание, дальше тоже будет интересно)

Однако для улучшения плавности хода в легковых автомобилях, рессоры приходится делать длинными и малолистовыми, что ведет к увеличению восприимчивости боковых сил, негативно влияющих на управление, а также ведет к сильному S-образному изгибу рессор при воздействии тягового или тормозного усилия. Поэтому однолистовые рессоры без дополнительных направляющих элементов могут применяться только на легких автомобилях, как пример - наша "волга".

Помимо этого в подвесках с однолистовыми рессорами под воздействием неравномерного тягового усилия при движении по неровностям, возникают паразитные крутильные колебания, которые усугубляются мягкой подвеской силового агрегата, допускающей его проворот. Амортизаторы не в состоянии гасить эти колебания из-за маленького плеча воздействия на мост, однако если расположить амортизаторы с разных сторон моста, это благоприятно повлияет на его стабилизацию в плоскости вращения. Кроме того, некоторые производители использовали в качестве направляющего элемента стабилизатор поперечной устойчивости, который работая на сжатие и растяжение воспринимал вращающие усилия, а тяговую нагрузку уже воспринимали листы рессор, но уже без S-образного изгиба и паразитных колебаний.

Вместо рессор в качестве упругих элементов можно применять пружины, однако в этом случае придется применять несколько тяг, предназначенных воспринимать продольные и поперечные силы. Как правило это продольные реактивные тяги и поперечная тяга Панара или механизм Уатта. Тяга Панара при работе подвески описывает дугу в точке крепления к кузову, что ведет к некоторому смещению кузова, и смещение это тем больше, чем короче тяга и чем бод бОльшим углом она стоит. Кроме того, при крене кузова изменение положения тяги панара ведет к изменению центра крена и появлению дополнительной силы в точке крепления тяги, которая увеличивает крен, при чем при крене в одну сторону крен увеличивается, а в другую - уменьшается, это основные негативные моменты от использования тяги панара.

Помимо тяги панара, для восприятия боковых сил иногда используют механизм Уатта. Он лишен бОльшей части недостатков тяги Панара, не вызывает боковых смещений оси при работе подвески, имеет две точки крепления к кузову, маятник-же крепится к центру оси.

Однако возможна зеркальная установка, при которой маятник крепится к кузову, а штанги к концам оси, такую схему в настоящее время можно увидеть как вспомогательную в полузависимой подвеске Opel Astra J

Расположением тяги Панара также можно влиять на подруливание задней подвески в сторону избыточной либо недостаточной поворачиваемости. Например, если тяга Панара установлена за осью, при боковых нагрузках, за счет податливости резиновых шарниров рычагов и тяг, тяга Панара немного доворачивает ось в сторону поворота, тем самым смещая поворачиваемость в сторону недостаточной. На иллюстрации из умной книги присутствует ошибка, поправил красным.

Данный эффект доворота может быть изменен косым расположением нижних рычагов, в таком случае при смещении оси внешний относительно центра поворота рычаг слегка отжимает мост назад, а внутренний - подтягивает вперед, таким образом удается сместить баланс поворачиваемости в сторону избыточной и в сумме получить нейтральную поворачиваемость. Пример такого решения - задняя подвеска opel Rekord E

Также это работает и в зеркальном исполнении, при расположении тяги панара перед осью, она начинает способствовать избыточной поворачиваемости, что благоприятно компенсирует недостаточную поворачиваемость переднеприводных автомобилей. Кроме того, в переднеприводных автомобилях появляется возможность установить верхние реактивные тяги в направлении задней части машины, тем самым сформировав механизм Уатта, это позволяет мосту не смещаться в продольном направлении при работе подвески и и двигаться строго вертикально, кронштейны крепления тяг в этом случае устанавливаются соосно тяге Панара.

В заднем приводе такая кинематическая схема практически не используется, так как мост при работе подвески будет проворачиваться, что неблагоприятно скажется на работе крестовин карданного вала и вызовет волнообразную передачу крутящего момента в крайних положениях подвески, что повлечет за собой быстрый износ и повышенную вибрацию.

При изменении длины и взаимного расположения продольных рычагов, возможно кинематически доворачивать мост в сторону недостаточной поворачиваемости, так как при крене автомобиля рычаги подтягивают наружную от поворота сторону балки вперед.

Таким образом можно опять-же взаимокомпенсировать воздействие элементов на поворот оси влияющего на управляемость, так, мы уже видели в примере опель рекорд, а теперь посмотрим на подвеску мазды RX-7, где все сделано наоборот, но с той-же целью - сделать поворачиваемость нейтральной.

Также тягу панара можно и никуда не смещать, дабы вообще убрать довороты задней оси и вместе с рычагами по схеме Уатта полностью исключить активную составляющую из подвески, превратив ее в "тележку", как на сааб 900

Помимо корректирующих управление функций, наклон направляющих рычагов также может задавать продольный центр крена автомобиля, например, на задней оси центр крена должен находиться перед колесом, а на передней оси - позади колеса, тогда вращающий момент и тяговое усилие будут положительно влиять на продольную стабилизацию кузова, при разгоне задняя часть будет стремиться приподняться, а передняя - опуститься, и наоборот при торможении. Однако при изменении загруженности автомобиля и изменении положения рычагов, центр крена может сильно изменять свое положение, что необходимо учитывать при управлении автомобилем. Так, на вышерассмотренном рекорде с номинальной загрузкой центр продольного крена задней оси находится в 40м перед осью, а при полной загрузке - в 0.8м.

Также есть сильно упрощенные типы зависимых подвесок, в которых применяются только два продольных рычага, а восприятие вращающего усилия ложится на амортизаторы, которые для этого имеют дополнительный кронштейн

Также есть вариант, где вращающие силы, возникающие при торможении воспринимает центральная А-образная опора. Кроме того, эта опора также принимает и боковые нагрузки, благодаря чему удалось отказаться от тяги Панара, что позволило поднять центр крена и избавиться от влияния тяги на крен автомобиля, также это позволило исключить боковое смещение подвески при ее работе не прибега к механизму Уатта.

Однако эта схема обзавелась другими коварными недостатками, среди них очень большая нагруженность центральной опоры, ее шарниров и тела балки, а также чувствительность к загрузке автомобиля и изменение характера поведения подвески. Так, подруливающий эффект в такой схеме отсутствует только при условии параллельности продольных тяг дорожному полотну. При малой загрузке, когда точка крепления тяг к кузову находится выше оси колес, проявляется подруливающий эффект в сторону избыточной поворачиваемости, и он тем больше, чем выше эта точка, и наоборот, при просадки точки крепления ниже оси возникает эффект подруливания в сторону недостаточной поворачиваемости, и такое вольное поведение подвески негативно влияет на управляемость, особенно на неровной дороге.

Также встречается использование вместо А-образной опоры - двух косых рычагов, как на форд Таунус

А компания вольво извернулась по-своему, поставив два рычага один на другим, прикрепив их рядом с картером главной передачи и закрепив ответные их концы на специальном треугольном подрамнике, при этом применив тягу Панара. Спорное решение, дорогое и без видимого преимущества над другими схемами. Так как унаследовав недостатки схемы с А-образной опорой, добавились недостатки от применения тяги Панара.

У всех этих типов подвесок есть общий недостаток - изменяющийся центр продольного крена, или находящийся слишком далеко, либо вообще, не с той стороны колеса. Чтобы зафиксировать этот центр крена, была придумана схема зависимой подвески с дышлом. В такой подвеске появился жесткий рычаг, либо труба, в которой проходит карданный вал, который жестко присоединен к картеру редуктора либо к телу балки, и его передний шарнир вынесен практически на один уровень с креплением продольных рычагов. Это позволило зафиксировать центр продольного крена в правильном месте, и убрать возможность его изменения при работе подвески, боковые силы опять-же пришлось возложить на тягу Панара, либо механизм Уатта.

Помимо всего прочего, при помощи дышло удалось полностью устранить слабоконтролируемое подруливание задней подвески при крене кузова, присущее зависимым подвескам с двумя продольными рычагами.

Ну и закончим мы последним вариантом зависимой подвески с дышлом и изогнутой осью, которая на мой взгляд является одним из самых удачных вариантов зависимой подвески, который вплотную приблизился к независимой подвеске на косых рычагах. Здесь есть все плюсы подвески с дышлом, однако отсутствует тяга Панара, ее роль переложили на установленные под углом, а не продольно, продольные рычаги.

Пожалуй закончим изучение независимых подвесок, да и лимит изображений подошел к концу. Иллюстрации использованы из книг И.Раймпеля "Конструкции автомобильных подвесок", это одна из самых толковых книг по этой тематике, а в подвесках за 30 лет революции не произошло, скорее упрощение и примитивизация, поэтому она актуальна по сей день)

Будет-ли следующая часть? Не знаю, если судить по популярности предыдущего поста в 150 плюсов, проще написать коммент про говно из трех слов, или запостить фотку с котом\хачиком, чем весь вечер придумывать и писать удобоваримый текст и искать 20+ приятных иллюстраций, первое более в почете. Второе, наверно почти никому не нужно.

Рейтинг мне вообще не нужен, но я по нему ориентируюсь и делаю выводы, и времени мне просто жалко, сорян)