Элементы автомобильных подвесок, часть 3⁠⁠

Ну, продолжим разбираться в том, из чего состоит большинство автомобильных подвесок всех типов. Так как в прошлой части мы остановились на рычагах и тягах, в этой части начнем разбираться с тем, чем эти рычаги и тяги оканчиваются, а оканчиваются они шарнирами.

Шарнир - это элемент крепления рычага или тяги к кузову, другому элементу подвески или исполнительному механизму, который имеет свободу в строго определенных пределах.

Шарниры бывают резино-металлическими, которые называют сайлентблоками, и шаровыми -  разных конструкций, также некоторые сайлентблоки относятся к шаровым шарнирам, но называются сайлентблоками.

Разберемся для начала с типами резинометаллических шарниров, и с их назначением. Вообще, назначение у них одно общее - передача усилий от одного элемента подвески к другому, демпфирование ударных нагрузок и обеспечение заданной степени свободы. Применяются они там, где соединение предполагает податливость.

Простейшие представители резинометаллических шарниров, это резиновые или полиуретановые втулки, они не имеют в своем составе никаких стальных обойм, они монолитны и обеспечивают свободу во всех направлениях.

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)