Устройство передней подвески

Подвески автомобиля обеспечивают уменьшение динамических нагрузок, передаваемых от колес на кузов автомобиля, его устойчивость, плавность хода и гасят колебания кузова.

Общее устройство передней подвески и углы установки передних колес

На легковых автомобилях применяется независимая подвеска передних колес, при которой перемещение одного из колес практически не зависит от другого.

Однорычажная подвеска передних колес типа «качающаяся свеча» или по имени ее изобретателя — «Мак-Ферсон» (рис. 107, а), применяемая на переднеприводных автомобилях, включает в себя телескопические гидравлические амортизаторные стойки 3, витые цилиндрические пружины 2, поперечные рычаги 6 и стабилизатор поперечной устойчивости 1. Преимуществами подвески передних колес типа «Мак-Ферсон» являются простота ее конструкции, компактность, значительное расстояние между опорами пружин, снижающее передаваемое от них на кузов усилие, минимальное число шарнирных соединений в подвеске.





На автомобилях с классической схемой компоновки устанавливаются рычажно-пружинные бесшкворневая (автомобили ВАЗ-2105 и ИЖ-21251) или шкворневая (автомобиль ГАЗ-31029) подвески.

Двухрычажная бесшкворневая подвеска передних колес автомобилей ВАЗ-2105 и ИЖ-21251 (рис. 107, б) состоит из верхнего 8 и нижнего 13 рычагов, крепящихся с одной стороны на осях 17 соответственно к кузову автомобиля (у автомобиля ВАЗ-2105) или к опоре поперечины 16 (у автомобиля ИЖ-21251) и к поперечине 16 подвески, а с другой стороны — при помощи верхнего 9 и нижнего 12 шаровых шарниров к поворотной стойке 10 колеса. Между нижним рычагом и кузовом (на автомобиле ВАЗ-2105) или поперечиной подвески (на автомобиле ИЖ-21251) размещена пружина, внутри которой установлен амортизатор.

В целях повышения устойчивости и управляемости автомобиля при движении, а также уменьшения изнашивания шин, передние управляемые колеса устанавливаются под определенными углами, которые называются углами установки колес.

Угол развала колес (α) характеризует отклонение плоскости вращения каждого колеса от вертикали.

Угол схождения колес (β) характеризует отклонение плоскости вращения каждого переднего колеса от направления движения автомобиля (колеса).

Углы продольного γ и поперечного v наклона оси поворота колес характеризуют отклонение оси поворота (линии, проходящей через середину верхней опоры телескопической стойки и центр сферы шарнира на рычаге подвески типа «Мак-Ферсон» или через центры шарниров двухрычажной бесшкворневой подвески) от вертикали соответственно в продольной и поперечной плоскостях. Угол поперечного наклона оси поворота v в процессе эксплуатации не регулируется. Остальные углы установки колес при эксплуатации подлежат периодической проверке и регулировке. Одновременно с указанными углами установки колес производится также регулировка соотношения углов поворотов колес (см. разд. «Рулевое управление»).



Характерной особенностью передней подвески переднеприводных автомобилей являются близкие к нулю или даже отрицательные (на автомобилях АЗЛК) значения углов развала и схождения колес. Расположение передних колес под такими углами обеспечивает их параллельность при движении, когда на них передается крутящий момент от двигателя автомобиля.

Благодаря компоновке узлов передней подвески переднеприводных автомобилей обеспечивается отрицательное значение плеча обката колес а (расстояние между центральной плоскостью вращения колеса и осью его поворота в месте пересечения с дорогой), что повышает безопасность при торможении автомобиля.

В отличие от переднеприводных автомобилей подвеска передних колес автомобилей с классической схемой компоновки имеет положительное значение углов развала и схождения колес, а также плеча обката колеса.

Передняя подвеска автомобиля ВАЗ-2109

Передняя подвеска автомобиля ВАЗ-2109 (рис. 108) включает в себя телескопическую гидравлическую амортизаторную стойку 9 (верхняя опора которой прикреплена к кузову 1 автомобиля, а нижняя — к поворотному кулаку 13), пружину 5 и поперечный рычаг 22, шарнирно соединенный с кронштейном 28 кузова, поворотным кулаком 13, растяжкой 29 рычага подвески и стабилизатором 25 поперечной устойчивости.





Телескопическая амортизаторная стойка является основным элементом подвески. Вместе с рычагом 22 она выполняет функции направляющего устройства, определяющего перемещение колеса относительно кузова, а также амортизатора, гасящего колебания кузова. Верхняя опора стойки состоит из наружного 39 и внутреннего 40 корпусов, между которыми установлен резиновый упругий элемент 42, обеспечивающий качание стойки при ходах подвески и гашение вибраций. Во внутренний корпус запрессован упорный шариковый подшипник 41, который служит упором верхней опорной чашки 2 пружины и обеспечивает вращение стойки при повороте колеса. Верхняя опора крепится вместе с ограничителем 43 на штоке 38 гайкой 45. Пластмассовый колпак 44 защищает опору от загрязнения. Верхняя опора стойки крепится к кузову тремя болтами 46, приваренными к ее наружному корпусу 39. На штоке 38 установлен полиуретановый буфер 3 хода сжатия, который соединен с закрытым кожухом, предохраняющим шток от механических повреждений и загрязнения.

К средней части корпуса телескопической стойки приварены нижняя опорная чашка 6 пружины и поворотный рычаг 8, к нижней — кронштейн 12, к которому болтами 11 и 14 крепится поворотный кулак 13. У головки верхнего болта 11 имеется эксцентриковый поясок, а на резьбовом конце — лыска, на которую одевается эксцентриковая шайба. Поэтому при повороте болта изменяется положение кулака, чем обеспечивается регулировка развала передних колес. К поворотному кулаку крепится защитный кожух 15 тормозного диска. Внутри поворотного кулака при помощи стопорных колец 16 закреплен двухрядный подшипник 20 ступицы 19 колеса, которая крепится гайкой с пояском для законтрирования и закрывается колпаком 17. К нижней части поворотного кулака 13 крепится корпус 37 шарового шарнира с шаровым пальцем 36. Шаровая головка пальца перемещается в подшипнике 35, который изготовлен из низкофрикционной тефлоновой ткани, залитой в корпусе шарнира смолой.



Рычаг 22 подвески имеет шарнирное соединение с кронштейном 28 кузова. Резинометаллический шарнир запрессован в головку рычага и состоит из резиновой и металлической втулок. К рычагу крепятся также при помощи резинометаллических шарниров растяжка 29 и стабилизатор 25 поперечной устойчивости, которые, в свою очередь, шарнирно прикреплены к кузову автомобиля и стабилизируют положение рычага подвески.

Стабилизатор поперечной устойчивости представляет собой стальной упругий П-образный стержень, который соединен с рычагом 22 подвески при помощи стойки 24 с двумя головками. Нижняя головка стойки через резинометаллический шарнир соединяется с рычагом, а верхняя головка, в которую запрессована резиновая втулка, надевается на стабилизатор. Средняя часть стабилизатора крепится к лонжеронам кузова двумя кронштейнами 27 с резиновыми разрезными подушками 26. При наезде одного из передних колес на препятствие стабилизатор, закручиваясь, работает как торсион, передавая часть усилия на подвеску другого колеса и ограничивая тем самым поперечный наклон кузова автомобиля.

Подвеска передних колес действует следующим образом. При движении колеса вверх (ход сжатия) шток 38 вдвигается в цилиндр телескопической стойки 9, ее длина уменьшается, и пружина 5 сжимается. Рычаг 22 вместе с растяжкой поворачивается в своих шарнирах. Одновременно срабатывает гидравлическая амортизаторная часть стойки, поглощая энергию колебания. Затем вступает в действие буфер 3 хода сжатия, который упирается в опору 4 стойки. При обратном движении колеса вниз (ход отдачи) стойка с пружиной растягиваются и одновременно срабатывает гидравлическая амортизаторная часть стойки, уменьшая колебания кузова. При работе подвески происходит изменение угла наклона стойки, т. е. ее качание.



Гидравлическая амортизаторная часть стойки размещена в цилиндре 31 (рис. 109, а), помещенном в ее корпусе 30. В нижней части цилиндра запрессован клапан сжатия, состоящий из металлокерамического корпуса 1, дисков 2 и 3, тарелки 4, пружины 5 и обоймы 6. Диски клапана сжатия изготавливаются из тонкого стального листа с отверстиями по центру для прохода жидкости. В дроссельном диске 3 дополнительно имеются три выреза для прохода жидкости при малой скорости перемещения штока 26, которые не закрываются тарелкой 4. Обойма 6 имеет боковые центральные отверстия для прохода жидкости и отбортовку с посадочным пояском, на который устанавливается цилиндр.





В цилиндре размещен шток 26 с поршнем 12 в сборе с клапанами. Металлокерамичекий поршень имеет отверстия, часть которых закрывается сверху тарелкой 13 перепускного клапана, поджимаемого плоской пружиной 14, а другая часть — снизу дисками 10 и 11 клапана отдачи. Дроссельный диск 11 имеет три выреза по наружному диаметру для прохода жидкости при малой скорости перемещения штока во время хода отдачи.

Шток перемещается во фторопластовой втулке 17, запрессованной в обойму 18. В канале обоймы установлена сливная трубка 32 (рис. 109, б), которая сообщает верхнюю полость обоймы с кольцевой полостью корпуса стойки для слива жидкости, прошедшей через зазор между штоком и втулкой 17.

Сверху в корпус телескопической стойки устанавливается самоподжимной сальник 20 каркасного типа с обоймой 21, прокладкой 22 и защитное кольцо 23 штока. Все детали, установленные в корпус стойки, поджимаются ко дну корпуса стойки гайкой 24.

Принцип действия гидравлической амортизаторной части стойки основан на создании повышенного сопротивления раскачиванию кузова за счет принудительного перетекания жидкости через малые проходные сечения в клапанах.

При ходе сжатия (схема 1 на рис. 109, в), когда колесо идет вверх и телескопическая стойка сжимается, поршень 12 вдет вниз, вытесняет из нижней части цилиндра жидкость, часть которой, преодолевая сопротивление плоской пружины 14 перепускного клапана, перетекает из подпоршневого пространства в надпоршневое. Вся вытесняемая жидкость таким путем пройти не может, так как вдвигаемый шток 26 занимает часть освобождаемого поршнем объема, поэтому другая часть жидкости, отгибая внутренние края дисков 2 клапана сжатия, перетекает из цилиндра в корпус стойки. Ход сжатия ограничивается упором буфера 3 в опору (см. рис. 108).



При плавном ходе штока усилие от давления жидкости будет недостаточным, чтобы отжать внутренние края дисков клапана сжатия, и жидкость будет проходить в корпус стойки через три выреза дроссельного диска 3 (см. рис. 108, б).

При ходе отдачи (схема 2 на рис. 109, в), когда колеса автомобиля под действием упругих элементов подвески опускаются вниз и стойка растягивается, поршень идет вверх. Над поршнем 12 создается давление жидкости, а под поршнем — разрежение. Жидкость из надпоршневого пространства, преодолевая сопротивление пружины 8, отгибает наружные края диска 10 клапана отдачи и перетекает в нижнюю часть цилиндра. Кроме того, за счет разрежения часть жидкости из корпуса, отгибая наружные края дисков 2 клапана сжатия от корпуса 1 клапана, заполняет нижнюю часть цилиндра.

При малой скорости движения поршня, когда давление жидкости будет недостаточным, чтобы отжать диски клапана отдачи, жидкость через боковые вырезы дроссельного диска 11 (см. рис. 109, а) будет проходить в нижнюю часть цилиндра, создавая сопротивление ходу отдачи.

Передняя подвеска автомобилей АЗЛК-2141 и -21412

Передняя подвеска автомобилей АЗЛК-2141 и -21412 (рис. 110) отличается от подвески ВАЗ-2109 в основном отсутствием растяжки рычага подвески, установкой в верхней опоре телескопической стойки подшипника скольжения 13, устройством для регулировки развала колес. Функцию растяжки рычага подвески выполняет стабилизатор, который крепится к рычагу 22 подвески через резинометаллический шарнир с шайбой 24 для регулирования угла продольного наклона оси поворота переднего колеса. Устройство для регулировки развала колес состоит из болта 15 с увеличенной длиной резьбовой части и ползуна 27 фасонного сечения, размещенного в аналогичном по сечению отверстии кулака. Это отверстие расположено под углом к оси болта в горизонтальной плоскости, причем направление наклона в левом и правом кулаках симметрично. Такое размещение отверстий позволяет при повороте любого из регулировочных болтов за головку (расположенную сзади) по часовой стрелке изменять угол развала в положительную сторону, а против часовой стрелки — в отрицательную.

Передняя подвеска автомобиля ЗАЗ-1102

Передняя подвеска автомобиля ЗАЗ-1102 (рис. 111) отличается от подвески автомобиля ВАЗ-2109 в основном отсутствием растяжек рычага подвески и стабилизатора поперечной устойчивости, роль которых выполняют реактивные штанги, жестко прикрепленные одним концом к рычагам подвески, а другим — к кузову автомобиля через шарнир. Зазор а (в продольной оси автомобиля) при технически исправных деталях подвески должен быть не более 10 мм.

Передняя подвеска автомобиля ВАЗ-2105

Передняя подвеска автомобиля ВАЗ-2105 (рис. 112) состоит из поворотной стойки 7 с осью 4 ступицы, нижнего 21 и верхнего 8 рычагов, верхнего шарового шарнира 9, нижней шаровой опоры 27, винтовой пружины 22, амортизатора 24, буфера 10 и стабилизатора поперечной устойчивости со штангой 18.



Нижний рычаг 21 внутренними концами соединен шарнирно с концами оси 20 закрепленными болтами на поперечине. Под болтами установлены регулировочные прокладки (шайбы) 15, с помощью которых регулируют углы продольного наклона оси поворота и развала колес.

Верхний рычаг 8 внутренними концами соединен с верхней осью 14.

Поворотная стойка 7 через шаровые шарниры 9 и 27, закрытые снаружи резиновыми чехлами, соединяется с наружными кожухами обоих рычагов.

Пружина 22 установлена между верхней опорной чашкой 13 и нижним рычагом, опираясь снизу на опорную чашку 26.

Амортизатор установлен следующим образом: нижним ушком его корпус соединен с кронштейном 25, а верхний конец штока амортизатора закреплен на двух резиновых подушках 12 при помощи гайки в опорном стакане 11 кузова. Устроен и работает амортизатор аналогично рассмотренной выше амортизаторной стойке переднеприводных автомобилей.

Ход колеса вверх и предельное сжатие пружины подвески ограничиваются буфером 10, закрепленным на кузове над верхним рычагом. Ход колеса вниз ограничивают буферные втулки на штоке передних амортизаторов.

Стабилизатор поперечной устойчивости ограничивает боковой крен и поперечные колебания кузова. Стабилизатор своей средней частью установлен в кронштейнах 16 на резиновых втулках, а загнутые концы его закреплены на нижних рычагах через резиновые подушки обоймами 23.

Ступица 5 колеса установлена на цапфе 4 поворотного кулака на двух роликовых конических подшипниках 1, которые поджимаются гайкой 3. Гайка 3 стопорится путем накернивания и вдавливания ее кромки в паз на цапфе 4 поворотного кулака.

Передняя подвеска автомобиля ИЖ-21251

Передняя подвеска автомобиля ИЖ-21251 (рис. 113) устроена и работает аналогично подвеске ВАЗ-2105, но имеет ряд особенностей. Крепление оси 6 верхнего рычага осуществляется при помощи двух болтов не к кузову, а к опоре 5 поперечины 1 передней подвески. Благодаря этому передняя подвеска представляет собой отдельный узел, который может поставляться в запчасти в сборе.



Регулировка развала колес и продольного наклона оси поворота колес осуществляется при помощи регулировочных скоб 7, устанавливаемых между осью 6 верхнего рычага и опорой 5 поперечины.

Амортизатор 4 крепится нижней частью на резиновых втулках с распорной втулкой в кронштейне, которой приворачивается двумя болтами 41 к нижнему рычагу, а шток амортизатора крепится через резиновые подушки 11 с чашками 9, 12 и 13 к кронштейну поперечины 1 при помощи двух контрящихся гаек 10.

Стабилизатор поперечной устойчивости крепится средней частью на двух кронштейнах с резиновыми втулками к кузову, а задние концы стабилизатора крепятся на стойках через резиновые подушки к нижним рычагам подвески.

Ступица 24 колеса так же, как у автомобиля ВАЗ-2105, устанавливается на цапфе поворотной стойки 16 на двух роликовых подшипниках 30 и 32, которые затянуты контргайкой 28 со стопорной шайбой 27, усик которой заходит в паз на цапфе стойки. Гайка стопорится при помощи шплинта.