Автомобильная подвеска, часть 1⁠⁠

Всем доброго! Хоть тут такая писанина и не в почете, но решил я вымучать серию постов про типы автомобильных подвесок, их конструктивные хитрости и особенности, задеть особенности кинематики и настройки, дабы обрести понимание назначения данной системы, и ясность, зачем инженеры суют по 5 рычагов вместо одного и тратят кучу времени на расчет объема маслонаполненной камеры в каком-нибудь сайлентблоке.

Ну и по традиции, зайдем издалека.
Очень давно, когда придумали ось и колесо, ребром встал вопрос осыпания позвоночника в трусы на различных колдобинах отсутствующих дорог, страдали не только спины ездоков, но и вся остальная телега с поклажей, плюс лошадкам було все это трудно тащить, но это волновало всех в последнюю очередь. Так люди задумались об изобретении несущего упругого элемента подвески, то есть такого элемента, который будет преобразовывать неровности дорожного покрытия в собственную деформацию, оберегая от резких ускорений лежащий на них вес.
Сразу обойдем стороной такие первобытные конструкции, как подвес амортизируемой части транспортного средства на кожаных ремнях и прочее множество разных вариантов демпфирования, в том числе и экзотических, так как практического смысла там мало, да и не применяются эти решения нигде.

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)