vectrovod

Эта характеристика зависит от таких параметров, как диаметр пружины, шаг и толщина прутка, проще понять из картинки)

Из вышеприведенной картинки, напрашивается вывод, что комбинируя эти параметры можно делать пружины с нелинейными характеристиками, ибо мы можем сделать переменным как шаг, так и диаметр с толщиной прутка, а можем и все вместе) Как например в пружинах мини-блок, или в народе бочкообразных.

Такие пружины имеют прогрессивную характеристику и при этом, компактный размер, в ней сочетаются сразу три переменных параметра.

Также часто используются пружины с переменным шагом, с плавным или резким изменением.

Используются они в основном в автоспорте. Переход шага пружины задает кривую прогрессивной характеристики. Делается это для того, чтобы сохранить мягкость пружины на малых ходах и увеличить жесткость на больших ходах подвески и увеличенной нагрузке на колесо, например в повороте для уменьшения крена. При увеличении нагрузки участок пружины с малым шагом смыкается и в работе остается участок с бОльшим шагом и бОльшей жесткостью.

В спортивных подвесках, особенно в койловерах, можно наблюдать дополнительную пружину, но в работе подвески она не участвует, ее предназначение - не дать покинуть посадочное место основной пружине на полном вылете штока амортизатора, при нагрузке малая пружина смыкается и ведет себя как проставка, для этого ее витки имеют прямоугольное сечение. Делается это в тех случаях, когда длина подобранной при настройке подвески пружины в свободном состоянии не совпадает с длиной амортизатора.

Кроме того,  пружины могут иметь и изогнутую форму, если того требуют геометрические параметры подвески

Пружины являются самым популярным и самым универсальным упругим элементом, применяемым в автомобильных подвесках, все благодаря надежности, простоте, а главное - возможности задания необходимых характеристик, в том числе и прогрессивных, при низкой стоимости.

Далее упомянем торсионы, которые являются теми-же пружинами, но не свернутыми в спираль, и работает торсион на скручивание, и только в одном направлении - в направлении закручивания. Воспринимает торсион моментную нагрузку и имеет линейную характеристику. Максимальный воспринимаемый торсионом момент определяется диаметром прута, а максимальный угол закручивания - длиной торсиона.

Торсионы получили широкое распространение в технике с повышенной проходимостью и грузоподъемностью, обусловлено это тем, что с таким типом упругого элемента возможно создать подвеску с очень большим ходом, и при этом с линейной характеристикой, также торсион не занимает места в вертикальной плоскости и его возможно полностью поместить в корпус транспортного средства, защитив от неблагоприятного воздействия, как это делают в гусеничной технике

Также торсионы любят прикручивать французы в задней подвеске маленьких грузовичков

Кроме того, нельзя не упомянуть наш любимый запорожец 968 и его модификации, с передней торсионной подвеской на балансирах, пошти как у танка!

Ну и самая распространенная схема - схема с продольным расположением торсиона, связанного с нижним горизонтальным рычагом, такую схему часто можно встретить в передней подвеске внедорожников.

Далее продолжим с пневматическими упругими элементами.

Пневморессора, это упругий элемент подвески, представляющий из себя резиновый рукав, заполненный воздухом под давлением, его еще именуют пневмоподушкой, сильфоном и тп, конструкции бывают разными.

Например, самые примитивные пневмоподушки, которые устанавливаются вместо пружин, бывают одно и многосекционными

Также му можем встретить пневмобаллоны рукавного типа, они уже в основном используются в заводских решениях и в том числе на тяжелой технике, такой, как магистральные тягачи и прицепы

Также рукавный тип может быть объединен с амортизатором в единую стойку, что часто встречается в легковых автомобилях

Пневматические упругие элементы имеют много положительных сторон, и самая главная - возможность менять жесткость упругого элемента. Как известно, главная задача упругого элемента - обеспечить достаточную плавность хода, то есть не допускать больших ускорений подрессоренной массы. Для этого, на определенную массу подходит строго определенная жесткость упругого элемента, особенно в свете необходимости сохранения дорожного просвета. Но у упругих элементов с фиксированной жесткостью приходится идти на компромисс, дабы автомобиль с полной загрузкой сохранял дорожный просвет, поэтому на автомобиле с небольшой загрузкой жесткость упругих элементов сильно выше, чем должна быть, и подвеска ощущается как жесткая, однако если автомобиль хорошо нагрузить, то многие замечали, что машина начинает буквально плыть над дорогой, если не лежит на отбойниках, разумеется, едет "будто на пневме", часто можно услышать, а в этом-то и главный плюс пневматики. Пневмоэлементы имеют прогрессивную характеристику, и кривая характеристики зависит от объема пневмоэлемента и от его диаметра, чем больше объем и диаметр, тем более плавной становится характеристика, и наоборот, чем компактнее элемент, тем ее характер прогрессивнее. Так как при одном и том-же рабочем ходе в узком элементе сильнее изменяется давление воздуха.

Все это позволяет "на лету" подгонять жесткость упругих элементов под требуемую, и автомобиль всегда сохраняет максимальную плавность хода, хоть пустой, хоть полностью загруженный, кроме того это свойство оказывается сильно востребовано на автомобилях, чья масса постоянно изменяется, это автобусы и тяжелые грузовые автомобили. Как бонус, вместе с жесткостью, возможно изменять и величину дорожного просвета.

В минусы можно записать только наличие обслуживающей работу подвески пневмосистемы, в которой присутствуют компрессор, пневмомагистрали, ресиверы, блоки клапанов, датчики положения подвески, контроллеры. Отсюда вытекает высокая стоимость таких систем, и в бюджетных автомобилях она не встречается.

Зато встречается другая интересная система, а именно - гидропневматические упругие элементы, коими промышляет контора Ситроен всю историю своего существования. Зовут ее Гидрактив, и у него есть несколько модификаций и поколений, но принцип действия самих упругих элементов у них схож.

Они пошли интересным путем, и вынесли пневматический упругий элемент за пределы подвески и сделали его в виде герметичной стальной сферы с мембраной. Многим знакомы бытовые мембранные баки, используемые в системах отопления и водоснабжения, так вот - это по сути то-же самое. Роль упругого элемента непосредственно воспринимающего нагрузку играет гидроцилиндр, отвод гидравлического масла из которого организуется в сферу, а в сфере масло подпирается воздухом, чем и осуществляется поглощение энергии.

Думаю многие уже догадались о том, какая это крутая штука) А крутость ее заключается в том, что мы можем в неограниченных пределах изменять такой важный параметр, как характеристика упругости, делая кривую какой угодно формы, изменяя сечение канала, соединяющего гидроцилиндр со сферой,  также мы можем вообще отключить демпфирующий элемент, превратив его в лом, и это помимо всех остальных достоинств, присущих пневмоподвеске, то есть изменение жесткости и дорожного просвета. И это еще не все, как многие уже заметили, в данных подвесках отсутствуем амортизатор, просто за его ненадобностью, с его обязанностями прекрасно справляется дросселирование рабочей жидкости управляемым клапаном, благодаря чему мы контролируем и характеристики гасящей системы.

Конструкцию и внутренний мир комбинированного элемента подвески ситроен С5 видно на картинке

И на данный момент этот тип подвески лучший, из тех, что можно найти в автомобиле. Об этом в том числе говорит и тот факт, что рекордсменом скорости в "Лосином тесте" до сих пор является ситроен Ксантия с интеллектуальным гидрактивом, который поставил рекорд в 85кмч еще в 1999 году, и который до сих пор не превзошли ни порше, ни феррари, ни теслы, ни кто-либо еще. Предыдущий рекорд держался из 80-х и был поставлен феррари тестаросса, и это было 80кмч, а ксантия является очень комфортным автомобилем, не высыпающим позвоночник в трусы.

Ну и напоследок, последний тип демпфирующего элемента, не использующийся в автомобилях - электромагнитный.

Единственный действующий прототип таких упругих элементов сделала в 90-х компания Bose. Чисто теоретически данная подвеска дает нам вообще полный контроль над всеми параметрами упругого элемента, так как представляет из себя линейный электромотор. Автомобиль с такими упругими элементами может полностью нивелировать крены в поворотах, изменять дорожный просвет, поднять одно колесо и даже перепрыгнуть препятствие, однако дальше прототипа дело не пошло, лично я думаю, что дело оказалось в очень толстых пожеланиях компании на патент своего изобретения. Так как заявленные параметры по надежности и электропотреблению делают такую подвеску не дороже гидрактива, ну или кто-то а ТТХ написал неправду. Видео с тойотой краун, оснащенной электромагнитными стойками Bose широко распространено в интернете, здесь-же лимит на картинки исчерпан. Могу только поделиться ссылкой

https://youtu.be/3KPYIaks1UY

В следующей части перейдем к гасящим элементам, и наконец начнем рассматривать различные типы подвесок.

Пишу медленно, но этот цикл допишу до конца. Он наверно будет последним) Пикабу перестал быть познавательным и перешел в категорию ЯПа. Но раз люди подписались, и кому-то нравится, обязан дописать! Спасибо за внимание!

Чаще всего представляют из себя две резиновые части, через которые насквозь проходит крепящийся элемент и которые сжимаются гайками до определенной высоты. Такие втулки, как правило, используются в креплении стоек стабилизаторов к рычагам, также их можно встретить в креплении продольного рычага к поперечному на недорогих автомобилях.

Они хорошо воспринимают продольные нагрузки и имеют большую свободу на изгиб, однако не предназначены для передачи больших усилий. Также втулки часто используются в креплении амортизаторов, а именно его верхней части к стакану.

№6 на картинке.

Другая разновидность втулок - это цилиндрические втулки, принимающие нагрузку в поперечном направлении, а также имеющие возможность работы на кручение, в подавляющем случае используются в креплении нижнего конца амортизатора к рычагу или мосту подвески, бывают разборными, или цельными, запрессовывающимися в соответствующий шарнир

На схеме видно сразу оба типа, в верхнем креплении амортизатора используется разъемная втулка под номером 7, а в нижнем креплении - монолитная, под номером 15.

Далее перейдем к более сложным резинкам - к сайлентблокам.

Главное их отличие в том, что сайлентблок - это цельное неразборное изделие, то есть если на картинке выше, втулку 14 можно извлечь из резинки, в сайлентблоке эта втулка будет привулканизирована к резиновой части и достать ее без разрушения шарнира не получится.

Сайлентблоки как правило используются в креплении рычагов и тяг, в которых предусмотрено демпфирование ударных нагрузок и одновременная передача больших усилий. Их податливость обычно гораздо ниже, чем у втулок.

Простейшие сайлентблоки, работающие на кручение и передающие усилия в поперечном направлении с низкой податливостью используются в креплении поперечных и продольных рычагов подвесок

Таких сайлентблоков бывает много разных, вот основные примеры

Обычный, самый простой горизонтальный сайлентблок без внешней обоймы, запрессовывающийся в рычаг, и с малой степенью свободы в поперечном направлении. Вообще, эта степень свободы задается толщиной резиновой прослойки между обоймами, чем она больше - тем большая свобода на вращение, и выше демпфирующие свойства.

И да, сайлентблоки несут в себе демпфирующие свойства, это второй после шин элемент ходовой части, который гасит в себе вибрации и удары, растворяя в себе самую малоамплитудную их часть.

Такой-же сайлентблок, но из полиуретана, обладает бОльшей жесткостью, меньшей свободой.

Горизонтальный сайлентблок с большой свободой в поперечном направлении и на кручение, такие сайлентблоки в основном используются в продольных рычагах подвески, так как обладают хорошими демпфирующими свойствами, ставятся они туда в основном для того, чтобы гасить в себе вибрации от жесткого качения радиальных шин.

Еще одна разновидность горизонтального сайлентблока, но уже для поперечных рычагов, у них большая свобода на кручение, но при этом малая в поперечном направлении, достигнуто это благодаря промежуточной стальной обойме, залитой в резину, таких обойм может быть 2 и более, получается два жестких сайлентблока, у которых сложились возможности на кручение.

В связи с тем, что сайлентблоки с большой поперечной свободой, применяющиеся в продольных рычагах, имеют демпфирующую функцию, и работают как маленькая пружинка, при его работе возникают разные паразитные и резонансные колебания, которые надо гасить, в автомобилях повышенного ценового сегмента применяются горизонтальные маслонаполненные сайлентблоки, то есть, можно сказать, со встроенным амортизатором.

Маслонаполненные сайлентблоки передних рычагов опель омега

Усилия на кручение в таких сайлентблоках воспринимают две резиновые перемычки, благодаря чему, свобода кручения получается большой, эти-же перемычки центрируют втулку, а вот поперечные усилия воспринимают наполненные маслом камеры, которые сообщаются друг с другом тонким каналом, и шириной этого канала можно регулировать "жесткость" сайлентблока, одновременно канал выполняет роль дросселирующего отверстия в амортизаторе, гася резонансные колебания. Такие сайлентблоки очень подвижны, хорошо гасят удары, при этом не допуская паразитных колебаний деталей подвески.

Вот его схематическое устройство

Вот внутренности разрушенного сайлентблока переднего рычага

Вот внутрянка маслонаполненного сайлентблока задней балки, где они тоже применяются.

Наряду с горизонтальными сайлентблоками, в рычагах подвески применяются и вертикальные, которые вместо работы на кручение, работают на изгиб, у них также бывают исполнения с малой и большой поперечной свободой, например в поперечных рычагах часто используются такие сайлентблоки с малой поперечной свободой, втулка у них, как правило имеет шарообразную форму, что немного роднит такой сайлентблок с шаровым шарниром

Либо иметь уже знакомые дополнительные промежуточные обоймы

При использовании вертикального сайлентблока на продольном рычаге, его увеличивают в диаметре и часто снабжают прорезями, чтобы добиться необходимой поперечной жесткости, для эффективного сглаживания мелких неровностей и жесткого качения радиальных шин.

И остался один интересный вид сайлентблоков, которые не совсем сайлентблоки. Так называемые "плавающие" сайлентблоки, обладают такими свойствами, как отсутствие сопротивления скручиванию и полное отсутствие податливости, так как по своей природе этот сайлентблок - шаровый шарнир с ограниченной свободой.

Ну и по его виду становится понятно его назначение, мы можем увидеть присущие закрытым шаровым шарнирам пыльники, под пыльниками мы увидим шарообразную втулку, и пластиковый вкладыш. Плавающий сайлентблок это прямой аналог шарового соединения, применяемого в спорте, только для долгой гражданской эксплуатации.

Используются данные сайлентблоки в основном там, где нужно точное сохранение кинематики работы подвески или передача больших поперечных усилий. Например в поперечных рычагах задней многорычажной подвески, в месте крепления к корпусу ступичного узла.

А также в опорах пружинных стоек в поворотных кулаках и рычагах. У них только один минус - отсутствие демпфирующих свойств, в остальном - сплошные плюсы.

Теперь с основными типами резинометаллических шарниров закончили, остались только шаровые, с которыми многие хорошо знакомы. У шаровых шарниров мало разнообразия, они бывают сквозными, как на верхних фото, и как плавающий сайлентблок, но сквозные открытого типа применяются только в автоспорте, так как имеют низкий ресурс из-за отсутствия какой-либо защиты, зато имеют крайне низкий вес. И также они бывают шаровыми опорами с пальцем. Применяются в силовых элементах подвески, требующих свободы в нескольких направлениях, при отсутствии податливости. Состоят из корпуса, шарового пальца, вкладыша из полимера, пыльника, крышки и смазки)

Используются такие опоры в узлах сопряжения рычагов подвески с поворотными кулаками, в виде шарниров рулевых тяг, в пассивных рулевых тягах, в стойках стабилизаторов поперечной устойчивости. В обще они дополняют собой плавающие сайлентблоки, имея другой тип крепления и немного другие степени свободы.

Кратко подытожить можно так - резинометаллические шарниры применяются там, где нужна упругость для гашения определенных колебаний элементов подвески, они являются как направляющим, так и упругим элементом, а иногда еще и гасящим.

Шаровые шарниры используются там, где нужна точность и никакой упругости. В спортивных автомобилях во всей подвеске используются шаровые шарниры. Обладают очень большой прочностью при малых размерах, отличаются отсутствием сопротивления при работе и широким диапазоном свободы, особенно по вращению втулки или пальца.

Вот и подошла предельная длина поста, поэтому про пружины, торсионы, пневмоподушки, гидроопоры и амортизаторы в следующей части, если конечно, влезет)

В задней зависимой подвеске

передней многорычажной подвеске под номером 5

В передней подвеске типа макферсон с раздельными рычагами, как пример кочерга от автоваза

Главное назначение продольного рычага - воспринимать нагрузки, возникающие в продольном направлении, то есть тяговое и тормозное усилие.

Также рычаги бывают поперечными, из названия становится ясно, что они призваны воспринимать усилия, направленные в поперечном направлении.

Вот поперечный рычаг переднего макферсона от лады

Поперечный рычаг передней многорычажной подвески

Его всегда можно опознать по отсутствию места для крепления продольного рычага.

Поперечный рычаг задней многорычажной подвески

На картинке их два - верхний с надписями и под ним нижний.

Также бывают рычаги совмещенные, это такие рычаги, которые совмещают в одном монолите продольный и поперечный рычаг, такие рычаги воспринимают одновременно усилия в продольном и поперечном направлении.

Такие рычаги бывают L-образными

А-образными

Косыми, которые в основном применяются в задних подвесках

Общая задача всех этих железяк - сохранять заданное положение оси или колеса, в соответствии с заданными настройками и воспринимать все нагрузки, передающиеся через пятно контакта шины с дорожным покрытием.

Далее перейдем к тягам. Вообще тяга - понятие весьма расплывчатое, основное их отличие в предназначении, а именно восприятие дополнительных внутренних нагрузок в подвеске или обеспечение заданных динамически изменяемых параметров подвески. Однако тяги могут нести и функцию рычагов, так, тяга Панара(фамилия) предназначена для восприятия поперечных сил в задних зависимых подвесках.

Логичнее было бы обозвать ее рычагом, но это тяга.

тоже самое относится к механизму Уатта, который преследует те-же цели, что и тяга Панара, но обладающий рядом преимуществ и состоящий из двух тяг и балансира, однако эти тяги тоже можно обозвать рычагами, и не ошибиться

Позже, в основных частях, мы на этих механизмах остановимся подробнее, не переживаем)

Далее, тяги бывают реактивными, это вспомогательные рычаги (да-да), которые помогают основным элементам подвески воспринимать различные усилия, такие как тяговые и продольные силы возникающие при S-образном изгибе рессор, предотвращая проворачивание ведущей оси в рессорных подвесках, и направляющие и удерживающие мост в случае с пружинной или иной нерессорной зависимой подвеской. И полностью нести функцию продольных рычагов, в этом вопросе понятие тяги весьма растяжимое.

Рулевые тяги. Данные звери могут быть активными и пассивными. Активные тяги, это тяги, присоединенные к управляющему механизму - рулевой рейке, рулевой трапеции, рулевому редуктору, и любому исполнительному механизму, посредством тяг влияющему на поворот колеса в горизонтальной плоскости.

Вот активные рулевые тяги.

Отличительная черта рулевых тяг в том, что она состоит из нескольких частей, среди которых всегда есть регулировочный механизм, позволяющий изменить длину тяги, та часть, которая подсоединяется к рулевому механизму, называется собственно рулевой тягой, а часть, подсоединяющаяся к поворотному кулаку, называется рулевым наконечником.

Пассивные рулевые тяги призваны изменять схождение (поворот колеса в горизонтальной плоскости) при работе подвески, на углы, заданные ее кинематикой, та самая "подруливающая" подвеска, применяется данная схема на задней оси в независимых типах подвесок, однако забегая вперед скажу, что эффект подруливания может быть реализован и без применения данных тяг, и даже в полузависимых подвесках с торсионной балкой.

Эти тяги часто обзывают "развальными".

Найти такую тягу очень легко она стоит параллельно горизонтальному рычагу, но намного короче, из-за чего ее радиус поворота не совпадает с радиусом поворота горизонтальных рычагов, и при артикуляции подвески меняется схождение, величина изменения задается на этапе конструирования длиной тяги. Также на креплении этой тяги обязательно присутствует механизм регулировки изначального схождения, который как правило представляет из себя эксцентриковые шайбы. И именно поэтому схождение на таких подвесках необходимо регулировать именно с той загрузкой, с которой автомобиль будет ездить большую часть времени. Отвлеклись.

Далее у нас остался один вид тяг, это тяги стабилизатора поперечной устойчивости, именуемые в народе по-разному, "линки, кости, яйца" и тд. Они связывают торсион стабилизатора поперечной устойчивости с любым рычагом подвески, амортизатором, либо с кузовом или рамой, при креплении торсиона к мосту или балке зависимой подвески.

Ну вот, с палками вроде можно заканчивать, а то совсем длиннопост. Дальше будем обозревать разные виды шарниров и особенности их конструкции, и туда-же добавим амортизаторы с упругими элементами. Со временем туго, пишу украдками, поэтому в тексте могут встречаться косяки и накладки, пинайте, еслишо)

Сразу перейдем в к древнейшему, и использующемуся по сей день демпфирующему элементу - рессоре.
На картинке представлена эллиптическая рессора, которая нигде не используется, а конструкция ее обусловлена необходимостью компенсации расхождения внешних точек крепления при работе рессоры, так как лист, упруго деформируясь, разгибается. Рессоры изготавливаются из пружинных марок сталей определенной закалки. Металлурги пояснят, а композитных рессор коснемся позже.

Эллиптический тип рессор обладает неплохими демпфирующими свойствами и большим рабочим ходом, который в два раза больше, чем у полуэллиптических рессор. Однако высота демпфирующего элемента плохо выдерживала боковые нагрузки, а так как рессора несет в себе как демпфирующие, так и направляющие функции, это свойство ограничило применение эллиптических рессор только телегами и некоторыми узкими областями.

Теперь перейдем к современным полуэллиптическим рессорам, которые массово применяются как в легковом, так и , в особенности, грузовом транспорте. Полуэллиптическая рессора состоит из листов, лист имеющий уши крепления к раме, называется коренным листом, следующий лист называется подкоренным, он как правило имеет страхующие скобы, которые поймают раму в случае разрушения коренного листа, все остальные листы называются наборными.

Полуэллиптические рессоры бывают одно - двух листовые, и многолистовые. Малолистовые рессоры как правило используются в легковом и малотоннажном транспорте, их характерной особенностью является широкая расстановка листов, которые соприкасаются друг с другом только концами с противоскрипными прокладками.

Такой тип рессор отличается высокой эластичностью, большим ходом, но для их работы необходимо применение амортизатора, так как внутреннее трение в рессоре слишком мало. Для компенсации расхождения крепежных концов рессоры, один конец крепится к раме через серьгу, к оси рессора крепится стремянками, на грузовых автомобилях рессора как правило проходит над остью, на легковых - под осью, для снижения дорожного просвета и уменьшения габаритов подвески.
Также на грузовых автомобилях могут использоваться подрессорники, это дополнительные листы, которые вступают в работу при высокой нагрузке на ось и увеличивают несущую способность рессоры. подрессорник может располагаться как под рессорой, так и над ней.

Многолистовые рессоры обладают высокой несущей способностью и используются в основном только на тяжелой технике, у них малый ход, и они не требуют установки амортизаторов, так как гасят резонансные колебания за счет внутреннего трения, листы в многолистовых рессорах прилегают друг к другу на всю длину.

По причине большой грузоподьемности, крепление подвижного конца при помощи серьги слишком ненадежно, поэтому как  правило используется скользящее крепление, где рессора зафиксирована только от боковых смещений.

Также есть схемы с применением одной рессоры на ось, как  например в легендарной "Полуторке" ГАЗ АА, которое помогало сэкономить много металла

Во всех этих схемах рессора выполняет функции сразу всех элементов подвески, обеспечивая и направляющую и гасящую и упругую функции, она не требует применения реактивных и иных тяг, амортизаторов и прочих элементов подвески, она простая и дешевая, плюс прочная, однако у нее есть целый ворох серьезных минусов:
1. Она тяжелая, это самый тяжелый тип подвески, обладающий чудовищной неподрессоренной массой и возникающими от этого мощными паразитными колебаниями на неровностях.
2. Она очень габаритная, занимает много пространства.
3. Упругость в поперечном направлении приводит к смещению оси в поворотах, от чего сильно страдает точность управления.
4. небольшой рабочий ход подвески, особенно в случае с многолистовыми рессорами.
5. Воздействие на рессору крутящим моментом, приложенным к ведущему колесу, который вызывает динамический или S-образный изгиб или скручивание рессоры

Данная особенность легко выводит из строя редукторы, полуоси и карданные валы на внедорожной технике, и с ней приходится бороться применением различных дополнительных реактивных тяг, которые принимают на себя воздействие крутящего момента на ведущую ось.
6. Паразитное подруливание при кренах кузова. Помимо бокового смещения моста, при разнонаправленной работе рессор, точки крепления оси к ним расходятся в разные стороны, формируя поворот оси в наружную от поворота сторону.

Все эти минусы не дают использовать данный тип подвески в современных компактных и быстроходных автомобилях. Однако они широко применяются в грузовом и внедорожном транспорте, где славятся своей неприхотливостью и простотой.
В современном легковом транспорте рессоры также применяются, но только в качестве упругого элемента в независимой подвеске, и изготавливаются они из композитных материалов, как например это делает вольво в некоторых своих моделях.

Рессора окрашена в салатовый цвет.
Думаю это все, что нужно знать о таком типе подвески. В виду ее древности, у нее есть несметное количество экзотических вариантов и областей применения, но основные перечислены выше.
Далее пойдем разбираться с зависимыми и независимыми подвесками, отдельными их элементами, областями применения и конструктивными особенностями. Если конечно будет интересно)

Мотор получился неудачным, ненадежным и прожорливым, и в 1967 году компания NSU выпустила новую модель с доработанным мотором - NSU Ro 80, c литровым двухсекционным РПД, мощностью в 110лс. Но из-за низкого ресурса и частых отзывных компаний NSU обанкротилась и была приобретена ВАГом, который запихнул в Ro 80 обычный фордовский двигатель.

Однако мотору не дали погибнуть японцы, и в 1967 году дебютировала Mazda Cosmo, литровый мотор которой выдавал те-же 110 сил, однако вскоре мощность увеличили до 130 сил.

СССР также вел работы по РПД с 1960 года, и добился больших успехов. В первую очередь было произведено много прототипов мотоциклов с РПД, мне наиболее симпатичен такой "Ижак"))

А АВТОВАЗ серийно выпускал жигули с РПД, в основном для ГАИ.

На этом думаю все, более подробно о технике с РПД можно узнать из общедоступных источников, вернемся к самому РПД.

РПД устроен намного проще любого поршневого двигателя, у него мало деталей, отсутствует механизм ГРМ, нет деталей, совершающих обратно-поступательное движение. Он компактен, сбалансирован, у него высокая литровая мощность.

Основные детали РПД это:

Ротор, имеющий форму треугольника Рёло

Ротор имеет полую конструкцию с ребрами жесткости, имеет три вида уплотнений:

1. Уплотнения апексов (на вершинах треугольника)

2. Торцевые уплотнения (изолируют торцы сторон треугольника)

3 Радиальные уплотнения ( компрессионные и маслосъемные кольца, уплотняющие область установки шестерни и вкладышей эксцентрикового вала.

Так выглядит набор

Наибольшую нагрузку испытывают уплотнения апексов ротора, обычно именно ими ограничивается ресурс мотора до ремонта. Представляют они из себя пластины из прочного сплава, вставляемые в прорези на вершинах ротора, подпружиненные листовыми пружинами. Делать их массивными нельзя, так как на высоких скоростях вращения, центробежная сила слишком сильно прижимает уплотнения к стенкам камеры, ускоряя износ, а слишком тонкие уплотнения не смогут исключить прорыв газов между полостями.

На боковых поверхностях ротора сделаны продолговатые выемки, формирующие камеры сгорания.

Также в ротор устанавливается шестерня, которая является синхронизатором вращения ротора и эксцентрикового вала, она входит в зацепление с неподвижной шестерней на боковой крышке корпуса мотора. Передаточное соотношение всегда равно 2:3, благодаря чему за один оборот ротора, эксцентриковый вал делает три оборота, это позволяет этому мотору отлично работать на высоких оборотах, так как при частоте вращения выходного вала в 9000об.мин, ротор крутится со скоростью 3000об.мин.

В ротор впрессовывается подшипник скольжения, который взаимодействует с шейкой эксцентрикового вала

Таким образом, ротор, обкатывая своей шестерней неподвижную шестерню статора, движется внутри корпуса по эпитрохоиде, а так как у ротора три грани, за один оборот эксцентрикового вала одновременно происходит три такта,  и на один оборот эксцентрикового вала приходится один рабочий ход, что свойственно двухтактным поршневым моторам. Благодаря этому РПД выдает весьма высокую литровую мощность, так как сочетает в себе эффективность двухтактного цикла с качественным смесеобразованием четырехтактного цикла.

Одной из особенностей РПД является форма камеры сгорания, которая имеет вытянутую линзовидную форму, что вынуждает использовать две свечи зажигания, работающие неодновременно, сначала осуществляется воспламенение рабочей смеси в передней части камеры сгорания, затем происходит дожиг смеси в задней части, для того чтобы не создавать сопротивление вращению в верхней мертвой точке эксцентрикового вала.

Смазка РПД также имеет свои особенности. Маслонасос подает масло под давлением в эксцентриковый вал, где по каналам оно подается к коренным подшипникам скольжения и к подшипникам ротора, выдавливаемое из зазора в подшипнике ротора масло разбрызгиванием смазывает шестерни ротора и статора, одновременно, через масляные форсунки расположенные в эксцентриковом валу, масло подается в полость ротора, омывая и охлаждая его. Форсунки хорошо видно здесь

Также отдельным дозирующим насосом масло подается во впуск вместе с топливо-воздушной смесью, для смазки поверхностей статора, как в двухтактных моторах. Это объясняет высокий расход масла на угар и крайнюю требовательность РПД к качеству масла.

В общем-то несоответствие экологическим требованиям и поставило крест на РПД, так как та-же Mazda успела побороть многие болячки этих моторов в последнем его варианте под названием Renesis, который можно встретить в RX8.

Одной из особенностей моторов Renesis стал перенос впускных и выпускных окон на боковые поверхности статора, а впускные окна сделали двойными, что позволило менять фазы газораспределения. На этой картинке хорошо видно двойные впускные окна и полую внутреннюю структуру ротора.

Раньше окна располагали на радиальных поверхностях статора, что сильно усложняло жизнь уплотнителям апексов и позволяло выхлопным газам прорываться к впускным окнам через выемку камеры сгорания в роторе.

Видно пятно износа, тянущееся от выпускного окна. Также в Renesis сильно усовершенствовали систему уплотнителей,  что вкупе с боковым расположением впускных и выпускных окон полностью устранило проблему перепуска газов.

Также из особенностей РПД стоит заменить немного сниженные показатели крутящего момента по сравнению с поршневыми моторами, вызванные геометрией передачи усилия на эксцентриковый вал, из-за этого данные моторы выдают высокую мощность только на больших скоростях вращения

Видно, что полка момента сдвинута в сторону более высоких оборотов, что несвойственно моторам с турбонаддувом

Как итог, наверно стоит отметить плюсы и минусы этих моторов.

Плюсы:

1. Уравновешенность мотора. РПД из двух секций полностью уравновешен и практически не производит вибраций.

2. Высокая удельная мощность. Вышеприведенный график снят с мотора объемом 1.3 литра, и это далеко не предел.

3. Малые габаритные размеры и вес, моторы очень компактны и находятся вне конкуренции по соотношению вес - мощность.

4. Мало количество составных частей. Мотор прост и обладает небольшой массой вращающихся деталей. что делает его очень отзывчивым.

Минусы:

1. Сильно нагруженный узел ротор - эксцентриковый вал, что влечет высокие требования к качеству смазки, также высокая токсичность выхлопа в связи с присутствием масла в рабочей смеси. Это-же влечет высокий расход масла на угар.

2. Невысокий ресурс уплотнителей, износ которых влечет перепуск газов между камерами и снижение КПД мотора. На практике ресурс РПД составляет 50-100 000км.

3. Склонность к перегреву из-за специфической формы камеры сгорания, которая имеет очень большую площадь и как следствие большой коэффициент поглощения тепловой энергии при сгорании рабочей смеси.

4. Высокие требования к точности изготовления корпуса и ротора, требующие применения высокотехнологичной оснастки. 

Я думаю, что история применения РПД еще не закрыта, инженеры мазды не опускают руки, и характеристики Renesis и Renesis-2 дают надежду еще увидеть эти интересные моторы под капотом серийных автомобилей. Новые материалы позволяют исправить врожденные недостатки, а современные масла позволят вписаться в экологические нормы.

А вообще тяжко впихивать такую тему в один пост, так как про РПД можно рассказывать долго. С ним ставили много интересных экспериментов, и много куда прикручивали, от мотоциклов до вертолетов.

Ну все, надеюсь, было интересно)

Ну и бонусом, интересное видео, где можно посмотреть на работу модельного РПД с прозрачным корпусом

Смотрим на предмет соответствия требованиям.

КПД неплох, отбор мощности происходит как правило зацеплением одной пары шестерен, Сам механизм достаточно легкий, плюс пружина не держит на себе вес клапана, инерционность тоже неплоха. А вот по поводу двух остальных требований есть вопросы. Если к четвертому требованию данный механизм еще можно адаптировать, по третьему его ждет полнейший провал, который перечеркнул все плюсы. Данная компоновка конечно прожила весьма долго, даже иногда использовалась в гоночных моторах, но те времена давно прошли. Более подробно мы это разобрали в предыдущих статьях.

Далее у нас идет верхнеклапанная компоновка OHV

Вспоминаем эту живущую по сей день, самую старую конструкцию.

Уже догадываетесь, насколько тут все плохо?

Жива эта компоновка только по той причине, что хорошо выполняет третий пункт, и является наиболее простым и дешевым способом установить клапаны сверху, так как головка цилиндра получается крайне простой, с минимальным количеством подвижных частей, крайне низкими требованиями к смазке, и не требующей высокой точности при изготовлении.  Благодаря чему возможно сделать мотор дешевым, достаточно мощным и экономичным, поэтому эта компоновка часто применяется в низкооборотистых моторах и различных газонокосилках.

КПД этой системы находится на приемлемом уровне, пока кто-то не попытается заставить ее работать быстро. Тут мы сразу упираемся в огромную инерционность. Чтобы достичь быстродействия, необходимо увеличивать жесткость клапанных пружин, из-за чего начинает падать в пропасть КПД, начинают проявляться резонансные явления связанные с изгибанием штанг и дабы их избежать, приходится штанги усиливать, еще сильнее увеличивая вес. Выходит замкнутый круг.

А благодаря простоте и неприхотливости, данный механизм очень долгое время даже оставался полностью снаружи двигателя, особенно в мотоциклетных моторах.

Это совсем не добавляло надежности, плюс издавало много шумов, это породило некоторые интересные изыскания, такие как гильзовый механизм газораспределения, или двигатель Найта.

В этом двигателе не использовались клапаны, вместо них использовались две вложенные друг в друга подвижных гильзы, которые имели прорези в верхней части. Смещаясь друг относительно друга гильзы открывали впускные или выпускные окна.

Моторы с двумя гильзами работали по четырехтактному циклу. Но также были и варианты моторов с одной подвижной гильзой, работавших по двухтактному циклу. Схематично видно на гифке.

Эти моторы обладали рядом преимуществ, благодаря которым получили весьма широкое распространение до 40х годов прошлого века.

Первое преимущество это литровая мощность. Щелевая продувка обладала высокой пропускной способностью, что позволяло получать высокую литровую мощность. Так как в то время в конкурентах были только тихоходные нижнеклапанные моторы и довольно корявые OHV.

Второе преимущество это тихая работа. Шумный механизм ГРМ фактически отсутствовал, поэтому снаружи оставался только шелест ремней и звук выхлопа. Также эта система не требовала технического обслуживания и была весьма надежной. Все эти качества позволили данной схеме добраться до авиационных моторов, например Rolls-Royce и Napier снимали с таких моторов больше 3000 лошадиных сил.

Дороговизна и сложность моторов ограничила их использование автомобилями высокого класса, их использовали Daimler, Willys, Mercedes, Peugeot, Voisin, Panhard-Levassor и тд.

Крест на этой компоновке поставила их любовь к поеданию масла, и нерешенные проблемы с обеспечением смазкой плавающих гильз, также проблемы с долговечностью вызывали окна во внутренней гильзе, которые провоцировали повышенный износ поршневых колец, что присуще двухтактным моторам. А так компоновка имела много вариаций, таких как одногильзовая схема, в которой гильза не только движется продольно, но и поворачивается

Этот вариант конструкции позволил расположить впускные и выпускные окна в одной гильзе, а за счет поворота она могла открывать те или иные окна. Это единственный вариант одногильзовой компоновки и четырехтактного цикла, позже эта конструкция ушла в авиацию, а придумала ее фирма Argyll в 1912 году.

Классические схемы газораспределения тем временем не дремали, и похоронили дорогую и неэкономично-неэкологичную гильзовую систему.  Появились системы OHC и DOHC, которые мы уже подробно рассматривали, однако основные проблемы никуда не делись, и если в гражданском использовании они оказывали малозначительное влияниие, то на спортивных моторах такая проблема, как подвисание клапанов на высоких оборотах, никуда не делась.

Чтобы клапаны не подвисали, приходилось идти разными путями.

1. Снижение массы подвижных частей механизма, облегчение клапана, тарелок, толкателей.

Но любое облегчение несет за собой снижение прочности, которое имеет свои пределы, так как клапан помимо прочности должен обладать и теплоемкость, дабы исключить его перегрев, тут даже не всегда спасает применение таких недешевых материалов как титан.

2. Увеличение жесткости клапанных пружин. Это влечет снижение КПД, увеличивает нагрузку на привод и сильно снижает ресурс. Для понимания того, что происходит под клапанной крышкой на 16000 оборотов, предлагаю посмотреть видео.

Чтобы обойти стороной эти негативные моменты, был придуман десмодромный привод клапанов, который использует в своих моторах компания Ducati.

Принцип этой системы весьма прост, клапанные пружины в этом механизме отсутствуют, вместо них на каждый клапан устанавливается по два рокера, один открывает клапан, а другой закрывает, каждый рокер приводится в действие собственным кулачком на распределительном валу, который имеет соответствующий профиль, который у них различается зеркально.

Данный механизм решает сразу много задач. У него прекрасный КПД, так как отсутствует расход энергии на упругие элементы, у него отсутствует инерционность вообще и он позволяет сохранять фазы газораспределения эталонными на любых режимах и оборотах. Отсутствует лишь возможность управления высотой подъема клапана и временем его открытия.  Механизм нашел себя только в спорте и мотоциклах. Его использовал в своих гоночных моторах Mercedes, а сейчас его можно найти только в мотоциклах Ducati, которые славятся характерным звуком работы мотора, который все описывают по-разному, но примерно как "будто роботы еб.тся".

Было много вариаций и фантазий насчет данной конструкции, она долго не давала спокойно спать инженерам и конструкторам. Вот навскидку.

Десмодромный привод всем хорош, кроме его цены. Он требует прецизионной точности изготовления, сложен в регулировке, требователен к смазке, шумный, поэтому его и не встретить на гражданской технике приземленного ценового диапазона.

Тем временем пришла эра электроники, и ее быстро прикрутили к традиционному газораспределительному механизму, сделав фазовращатели, которые мы уже рассматривали. Получив возможность на лету менять фазы газораспределения, удалось сильно повысить отдачу моторов и сделать их очень эластичными, однако некоторые компании решили пойти чуть дальше. Так, компания BMW решила управлять еще и подъемом клапанов, придумав систему Valvetronic, которой пользуется до сих пор наряду с аналогичными системами у других производителей. Даже корейцы прикрутили подобную систему к своим чудомоторам)

Принцип системы прост, они сделали привод впускных клапанов через промежуточный рокер, у которого можно менять положение опоры с помощью сервопривода.  Вкупе с фазовращателем удалось контролировать жизнь клапана в весьма больших пределах. Однако длительность фазы отдельно контролировать все еще осталось невозможно, да и увеличился вес подвижных элементов. Зато данная система позволила полностью избавиться от дроссельной заслонки, что повлекло за собой улучшение наполнения и снижение насосных потерь.

А теперь на закуску о прорыве в этой теме, который произошел в последние 20 лет, в течении которых компания Koeniggsegg разрабатывала свою революционную систему Freevalve.

А система действительно революционная. Так как она удовлетворяет всем критериям идеального ГРМ.  Здесь нет распределительных валов и их привода, благодаря чему мотор становится сильно компактнее, а головка блока цилиндров и вовсе становится миниатюрной.

Первоначально системой Freevalve собирались оснащать моторы Saab, но контора загнулась. А ведь одной установкой этой системы характеристики мотора поднимали на 30%, а расход на 30% снижался! А это очень много.

Принцип действия прост как все гениальное, открытие клапанов осуществляется электромагнитами, закрытие клапанными пружинами, но необычными, на пружинах имеются миниатюрные пневмоподушки, позволяющие менять жесткость пружины в широких пределах, а положение клапана отслеживается с очень высокой точностью.

Что это дало? А очень многое. Теперь каждый клапан можно открыть на любую высоту и на любое время и на любых оборотах. Что позволяет сделать по-настоящему универсальный мотор, что и показывают их суперкары, у которых 1500лс и одна передача)

Данная система позволяет менять фазы газораспределения в любых пределах, также она позволяет отключить любое количество цилиндров с наименьшими потерями,  можно реализовать и цикл отто и цикл аткинсона по желанию, а также некоторые другие циклы,  можно динамически менять степень сжатия, и даже реализовать дизельный и бензиновый мотор в одном флаконе. Это действительно современное и высокотехнологичное решение. Вопрос в применении которого пока остается лишь за стоимостью, которая однако может сильно упасть в случае массового производства. Но если это случится, поршневые двигатели буквально получат второе дыхание, и они очень сильно изменятся.  А в купе с новыми гибридными технологиями возможно получится создать поистине эффективные силовые установки.  Я думаю, что это вершина эволюции поршневых ДВС, и их последняя ступень. Больше совершенствовать попросту нечего. 

Ну, думаю на сегодня хватит, спасибо за интерес!