Пружины в подвеске автомобиля за что отвечают
Назначение, устройство и виды подвесок автомобиля
Подвеска автомобиля представляет собой совокупность элементов, обеспечивающих упругую связь между кузовом (рамой) и колесами (мостами) автомобиля. Главным образом подвеска предназначена для снижения интенсивности вибрации и динамических нагрузок (ударов, толчков), действующих на человека, перевозимый груз или элементы конструкции автомобиля при его движении по неровной дороге. В то же время она должна обеспечивать постоянный контакт колеса с дорожной поверхностью и эффективно передавать ведущее усилие и тормозную силу без отклонения колес от соответствующего положения. Правильная работа подвески делает управление автомобилем комфортным и безопасным. Несмотря на кажущуюся простоту, подвеска является одной из важнейших систем современного автомобиля и за историю своего существования претерпела значительные изменения и усовершенствования.
История появления
Попытки сделать передвижение транспортного средства мягче и комфортнее предпринимались еще в каретах. Изначально оси колес жестко крепились к корпусу, и каждая неровность дороги передавалась сидящим внутри пассажирам. Повысить уровень комфорта могли лишь мягкие подушки на сиденьях.
Первым способом создать упругую “прослойку” между колесами и кузовом кареты стало применение эллиптических рессор. Позже данное решение было позаимствовано и для автомобиля. Однако рессора уже стала полуэллиптической и могла устанавливаться поперечно. Автомобиль с такой подвеской плохо управлялся даже на небольшой скорости. Поэтому вскоре рессоры стали устанавливать продольно на каждое колесо.
Развитие автомобилестроения повлекло и эволюцию подвески. В настоящее время насчитываются десятки их разновидностей.
Основные функции и характеристики подвески автомобиля
У каждой подвески существуют свои особенности и рабочие качества, которые напрямую влияют на управляемость, комфорт и безопасность пассажиров. Однако любая подвеска вне зависимости от своего типа должна выполнять следующие функции:
Жесткая подвеска автомобиля подходит для динамичной езды, при которой требуется мгновенная и точная реакция на действия водителя. Она обеспечивает небольшой дорожный просвет, максимальную устойчивость, сопротивляемость крену и раскачиванию кузова. Применяется в основном на спортивных автомобилях.
В большинстве легковых авто применяется мягкая подвеска. Она максимально сглаживает неровности, однако делает автомобиль несколько валким и хуже управляемым. Если требуется регулируемая жесткость, на автомобиль монтируется винтовая подвеска. Она представляет собой стойки-амортизаторы с изменяемой силой натяжения пружины.
Ход подвески – расстояние от крайнего верхнего положения колеса при сжатии до крайнего нижнего при вывешивании колес. Ход подвески во многом определяет “внедорожные” возможности автомобиля. Чем больше его величина, тем большее препятствие можно преодолеть без удара об ограничитель или без провисания ведущих колес.
Устройство подвески
Любая подвеска автомобиля состоит из следующих основных элементов:
Классификация подвесок
В основном подвески подразделяются на два больших типа: зависимые и независимые. Данная классификация определяется кинематической схемой направляющего устройства подвески.
Зависимая подвеска
Колеса жестко связаны посредством балки или неразрезного моста. Вертикальное положение пары колес относительно общей оси не изменяется, передние колеса – поворотные. Устройство задней подвески аналогичное. Бывает рессорная, пружинная или пневматическая. В случае установки пружин или пневмобаллонов необходимо применение специальных тяг для фиксирования мостов от перемещения.
Независимая подвеска
Колеса могут изменять вертикальное положение относительно друг друга, оставаясь в той же плоскости.
Полузависимая подвеска или торсионная балка – это промежуточное решение между зависимой и независимой подвеской. Колеса по прежнему остаются связанными, однако существует возможность их небольшого перемещения относительно друг друга. Данное свойство обеспечивается за счет упругих свойств П-образной балки, соединяющей колеса. Такая подвеска в основном применяется в качестве задней подвески бюджетных автомобилей.
Виды независимых подвесок
МакФерсон
Подвеска McPherson – самая распространенная подвеска передней оси современных автомобилей. Нижний рычаг соединен со ступицей посредством шаровой опоры. В зависимости от его конфигурации может применяться продольная реактивная тяга. К ступичному узлу крепится амортизационная стойка с пружиной, ее верхняя опора закрепляется на кузове.
Поперечная тяга, закрепленная на кузове и соединяющая оба рычага, является стабилизатором, противодействует крену автомобиля. Нижнее шаровое соединение и подшипник чашки стойки-амортизатора дают возможность для поворота колеса.
Детали задней подвески выполнены по тому же принципу, отличие заключается лишь в отсутствии возможности поворота колес. Нижний рычаг заменен на продольные и поперечные тяги, фиксирующие ступицу.
Двухрычажная передняя подвеска
Более эффективная и сложная конструкция. Верхней точкой крепления ступицы выступает второй поперечный рычаг. В качестве упругого элемента может использоваться пружина или торсион. Задняя подвеска имеет аналогичное строение. Подобная схема подвески обеспечивает лучшую управляемость автомобиля.
Пневматическая подвеска
Роль пружин в этой подвеске выполняют пневмобаллоны со сжатым воздухом. При пневматической подвеске есть возможность регулировки высоты кузова. Также она улучшает показатели плавности хода. Используется на автомобилях класса люкс.
Гидравлическая подвеска
Амортизаторы подключены к единому замкнутому контуру с гидравлической жидкостью. Гидравлическая подвеска дает возможность регулировать жесткость и высоту дорожного просвета. При наличии в автомобиле управляющей электроники, а также функции адаптивной подвески она самостоятельно подстраивается под условия дороги и вождения.
Спортивные независимые подвески
Винтовая подвеска, или койловеры – амортизационные стойки с возможностью настройки жесткости прямо на автомобиле. Благодаря резьбовому соединению нижнего упора пружины можно регулировать ее высоту, а также величину дорожного просвета.
Подвески типа push-rod и pull-rod
Данные устройства разрабатывались для гоночных автомобилей с открытыми колесами. В основе – двухрычажная схема. Основная особенность заключается в том, что демпфирующие элементы расположены внутри кузова. Конструкция данных типов подвески очень схожа, отличие заключается лишь в расположении воспринимающих нагрузку элементов.
Спортивная подвеска push-rod: воспринимающий нагрузку элемент – толкатель, работает на сжатие.
Спортивная подвеска pull-rod: воспринимающий нагрузку элемент работает на растяжение.
Такая конструкция снижает центр тяжести и обеспечивает лучшую устойчивость автомобиля. Подвеска pull-rod имеет более низкий центр тяжести, чем push-rod. Однако на практике их общая эффективность примерно одинакова.
Что такое пружины подвески автомобиля. Особенности, для чего нужны и когда менять
— По линейным показателям: при которой сила нагрузки пропорциональна деформации элемента. Данные критерии являются самыми простыми и наиболее популярными при подборе пружин;
— Повреждение поверхностного слоя детали из-за частой деформации, чрезмерной нагрузки и механического воздействия;
— Систематическая перегрузка детали и частое преодоление дорожных неровностей на скорости;
— Коррозия, а затем появление ржавчины металла, которая зачастую появляется от повышенной влажности или воздействия дорожных солевых реагентов.
Основные причины, по которым меняются пружины подвески автомобиля:
— При визуально установленной коррозии на поверхности детали;
— При повреждении металла детали, которая четко просматривается визуально;
— При снижении дорожного просвета машины;
— При неравномерном горизонте автомобиля, который отражается в разнице высоты передней и задней частей транспортного средства.
Видео обзор: «Что такое пружины подвески автомобиля. Особенности, для чего нужны и когда менять»
Пружины подвески: все, что нужно знать при выборе и эксплуатации
При том что автомобильные пружины являются конструктивно очень простым элементом, служат долго, стоят недорого, а меняются относительно редко, этот компонент требует к себе достаточного внимания, а его поломка может привести к печальным последствиям. Вместе с компанией KYB, одним из мировых лидеров по разработке и производству элементов подвески, узнаем все нюансы выбора и эксплуатации пружин.
Как часто необходимо менять пружины, даже если они не вышли из строя?
— В среднем пружина подвески в российских условиях «выхаживает» два комплекта амортизаторов. Как правило, рекомендуется углубленная диагностика пружин на рубеже 100 000 км, а также совместная замена пружины, амортизатора, верхней опоры амортизатора и опорных прокладок пружины в случае совместной работы с амортизатором при пробеге более 100 000 км.
На что стоит обратить внимание при выборе новых пружин?
— В первую очередь на надежного поставщика с опытом поставок на конвейеры автопроизводителей. У таких компаний современная технология производства, широкий модельный ряд и высокое качество продукции.
Непосредственно перед покупкой саму пружину необходимо проверить на наличие транспортировочных сколов краски, а также не допустить повреждения покрытия при установке, иначе может возникнуть коррозия, ослабляющая несущую способность пружины.
При исправном амортизаторе можно ли как-то определить, что пружины пора менять?
— Надо провести тщательный внешний осмотр. Основных моментов три: целостность витков, наличие следов коррозии и контакта витков. Если имеются следы соприкосновения витков при исправном амортизаторе — пружины просели, то есть потеряли несущую способность и требуют замены. Далее нужно на ровной площадке замерить клиренс автомобиля в районе каждого колеса и, сравнив с контрольными значениями из ремонтной документации автомобиля, принять окончательное решение об исправности пружин.
Пружины бывают совершенно разных видов. Для чего это нужно и есть ли сложность при замене одного вида пружин на другой?
— Существует несколько десятков типов конструкций пружин подвески. Тип пружины определяется автопроизводителем, и при выборе варианта для замены крайне желательно руководствоваться правилом: новая пружина должна по форме полностью соответствовать оригинальной.
Конструкция пружины выбирается, исходя из соотношения имеющегося свободного места, то есть компоновки, и требуемых параметров: ходов подвески и упругих свойств. Наиболее сложные конструкции пружин — бочкообразные с прутком переменного сечения и с боковой загрузкой — придуманы для наилучшего сочетания комфорта и энергоемкости подвески, а также грузоподъемности. У новой пружины может быть иное число витков или высота в ненагруженном состоянии, но посадочные диаметры и наружный диаметр в самом широком месте должны совпадать. Важно помнить, что залог корректного подбора пружин — использование фирменных каталогов производителя детали.
Что может сократить ресурс пружины?
— Срок службы автомобильных пружин подвески зависит от многих факторов, которые необходимо учитывать как на этапе производства продукции, так и на этапе непосредственной эксплуатации автомобиля. В первую очередь это технологический брак, когда в процессе производства допускаются ошибки.
Например, это выбор материала (стали определенных сортов), из которого будут изготовлены пружины. Очень важен подбор сорта стали с надлежащими параметрами, которые впоследствии смогут обеспечить необходимую степень упругости пружины на протяжении длительного времени. Соответственно, требуется надлежащее качество производства прутка. Соблюдение технологии производства пружин на всех этапах производственного процесса (подготовка, навивка, закалка, отпуск, подготовка к покраске, покраска и т. д.). Контроль качества на всех этапах. Качественная подготовка поверхности прутка к покраске и надлежащая покраска. Использование для покраски специального покрытия с эластичными свойствами, способного выдерживать различные механические нагрузки и химические воздействия в условиях широкого диапазона температур окружающей среды.
В процессе эксплуатации также немало факторов, способных сократить срок службы пружин. Самый частый фактор — это нарушение рекомендаций производителя по подбору пружин, а также выбор неподходящих амортизаторов. Собственно, несвоевременная замена «родных», но изношенных амортизаторов также отрицательно сказывается на ресурсе пружин. Неисправный амортизатор плохо справляется с гашением колебаний пружины подвески, из-за чего пружина в единицу времени отрабатывает большее количество циклов сжатия.
Амортизатор подвески, износ которого составляет более 50%, сокращает срок службы пружины подвески примерно в 1,5 раза.
Само собой, постоянная эксплуатация автомобиля в условиях плохих дорог или регулярный перегруз тоже не прибавляет жизни пружинам. Чем хуже качество дорожного покрытия, тем больше происходит «срабатываний» пружины в единицу времени. Также важна амплитуда раскачивания кузова. При постоянных механических воздействиях усталость металла наступает раньше.
Повреждение поверхности прутка пружины (камнями, песком, солью или реагентами) приводят к повреждениям ЛКП и, соответственно, к появлению и развитию процессов коррозии прутка.
Различный тюнинг подвески, особенно кустарный, крайне отрицательно сказывается на работе пружин. Кстати, увлекаться дорогими, геометрически сложными пружинами тоже нужно аккуратно. В таких пружинах больше критических мест сжатия, а значит, больше вероятность преждевременной механической деформации.
Кроме того, сократить срок службы пружин подвески могут и другие, не столь очевидные, эксплуатационные факторы: неисправность подшипника верхней опоры, постоянная неравномерная загрузка автомобиля, применение на одной оси шин и дисков с разными параметрами и даже неправильное давление в шинах.
Какие последствия для подвески и управляемости может иметь неправильный выбор пружины?
— Неграмотный подбор пружин — первейшая причина ухудшения управляемости и комфорта, а также увеличения тормозного пути.
Чисто технически неподходящие пружины увеличивают нагрузку на клапанные механизмы амортизаторов подвески, а также на другие ее элементы. Очень жесткие пружины увеличивают нагрузку на силовые элементы кузова, что вызывает перекос, подклинивание дверей, появление трещин на вклеенных стеклах и т. д.
Нередки случаи некорректной работы и сбоев в работе вспомогательных электронных систем, отвечающих за безопасное управление транспортным средством (ABS и ESP). Проблемы с «электронными помощниками» вплоть до выхода ЭБУ в аварийный режим работы. Чем современнее и «сложнее» автомобиль, тем проблема актуальнее.
Установка пружин, которые резко изменяют клиренс, — еще одна проблема для подвески и других элементов автомобиля. Изменяются углы установки колес. Идет повышенный износ шин, сайлент-блоков, приводных валов, ШРУСов, подшипников и ступиц колес, верхних опор амортизаторов, отбойников и ограничителей хода подвески, а также пыльников амортизаторов.
Кроме того, после установки пружин подвески для увеличения клиренса меняется расположение центра тяжести автомобиля, что увеличивает раскачку кузова (как продольную, так и поперечную), ухудшает поведение автомобиля при маневрах и негативно влияет на контроль управляемости.
Возможность применения пружин подвески, после установки которых возникает существенное изменение клиренса, ограничена требованиями действующего технического регламента «О безопасности колесных транспортных средств» ТР ТС 018/2011. В данном случае подобные произвольные изменения не являются сертифицированными, поэтому могут стать причиной запрета эксплуатации транспортного средства со всеми вытекающими последствиями.
Почему лопнула пружина на автомобиле: причины, признаки и последствия
Как старые пружины могут быстро «убить» амортизаторы и подвеску: обзор и решение проблемы
А знаете ли вы, что автомобилисты все чаще сталкиваются с одной крайне интересной проблемой, которую не только непросто идентифицировать во время проведения технического осмотра, но даже не всегда возможно почувствовать после непосредственной поломки? Что это за неполадка такая своеобразная? Наверное, она происходит в очень небольшой и маловажной системе автомобиля. Ну, если только считать, что пружины автомобиля – это незначительная и маловажная деталь.
Да, как оказывается, все чаще владельцы старых автомобилей сталкиваются с поломками пружин подвески своих машин. Но это только одна сторона проблемы. Согласно второй – уже нередки случаи поломки пружин на относительно свежих автомобилях, буквально через несколько лет после выезда автомобиля за пределы заводских ворот. Причем первые признаки начинающейся эпидемии поломок обнаружились в относительно благополучной по качеству дорог Европе. В частности, проблема наблюдается в Польше.
Так что происходит с одним из главных элементов подвески? Но прежде чем ответить на этот вопрос, сперва быстро вспомним, что такое автомобильная пружина и зачем она нужна.
Пружины играют очень важную роль в подвеске, ведь речь идет о подавлении ударов и перегрузок, вызываемых перемещением неподрессоренных масс (колес, тормозов, элементов подвески), то есть об обеспечении комфорта во время вождения, безопасности и сохранении заданного клиренса под днищем транспортного средства.
Пружины также уменьшают силы, действующие на подвеску. Без пружин автомобилем вообще невозможно было бы управлять. Например, без амортизаторов худо-бедно потихоньку ехать можно, но без пружин этого сделать практически нереально! Почему же о таком важном элементе так мало говорят в обзорах? Почему не уделяют ему должного внимания?
Все достаточно прозаично. Первое: поскольку витые элементы не требуют технического обслуживания, они очень медленно изнашиваются, и до тех пор, пока не произойдет механическое, и очень значительное повреждение, водителю будет тяжело почувствовать разницу при движении между новой и проехавшей сотню-другую тысяч километров пружиной.
Да, автомобиль будет медленно терять все это время дорожный просвет, но в этом как бы и вся разница. Каких-либо механических ухудшений в управляемости вы вряд ли почувствуете.
Бирка подскажет вам, что эти пружины стоят на автомобиле с самого начала
Но что интереснее, даже растрескивание мотков пружины не способно вызвать больших осложнений в управляемости автомобилем, поскольку обычно повреждение происходит в самом конце обмотки, в месте крепежа пружины к кузову или подвеске, так называемом гнезде пружины.
Кроме того, длина самой пружины существенно не изменяется даже после поломки до тех пор, пока обе части пружины не сместятся относительно друг друга. Только после этого высота одного из колес слегка падает, что, впрочем, также может остаться незамечено автомобилистом.
Почему пружины ломаются, симптомы поломки?
На вид пружина была практически новой
Рабочую среду пружины подвески можно назвать сложной, поэтому во время эксплуатации легко повредить защитное покрытие витого тела элемента и раскрыть сталь, которая очень быстро может начать корродировать под воздействием солей. Но больше всего пружинящий элемент страдает зимой, когда вода, соль и песок попадают между витками, что приводит к его повреждению.
Типичные симптомы сломанной пружины подвески:
Нерегулярный стук и вибрация на неровностях;
Характерные глухие удары при сильном повороте колес или интенсивном торможении;
Наблюдается разница в высоте машины по продольной оси (левая сторона выше правой, и наоборот) или между передней и задней частями;
Сильные крены при движении и торможении
По какой причине пружинам может потребоваться замена?
Если вы купили автомобиль, на котором стоят пружины отличного от черного цвета, то вам, вероятно, придется распрощаться с этим тюнингом. Скорее всего, что после их замены на стандартные элементы автомобиль станет более комфортным, а амортизаторы прослужат дольше.
Евгений Ломарев, сотрудник автосервиса «ИИ-Engineering Auto», дает следующие полезные советы:
«Если вашему автомобилю 10 лет и более, желательно поставить на него новые пружины по кругу. Это советуют делать многие автомеханики, и я не исключение. Дело в том, что со временем происходит деформация спиралей, в металле накапливается усталость, происходит проседание пружин или иная необратимая деградация. Со временем ухудшается не только комфорт, но и безопасность поездок, колеса перестают быстро возвращаться к опорной поверхности (дорожному покрытию)».
Также специалист уверяет, что важно помнить и о проблемах, связанных с превышением максимальной нагрузки на автомобили и среде их эксплуатации. Хоть хронический перегруз и способен быстро вывести пружины из строя, езда по плохим и разбитым дорогам также, скорее всего, потребует списать пружины гораздо раньше запланированного срока. В худших случаях пружинам придет конец за 3-5 лет при небольших пробегах.
«Рекомендуется заменять пружины каждую вторую замену амортизаторов – 80-100 тыс. км. Иными словами, на 4-5-летнем автомобиле со среднестатистическим пробегом 20 тыс. км в год пружины в идеале должны быть заменены (один раз), как и амортизаторы, (дважды).
Впрочем, всегда есть исключения из правил, и у аккуратных водителей, которые не эксплуатируют автомобиль зимой или в снежную погоду (например, на юге страны), а также ездят по неразбитому асфальту, эти элементы подвески могут ходить без поломок куда как дольше.
Но не забывайте каждые 15-20 тысяч. км пробега уделять внимание подвеске автомобиля, проверяя ее состояние».
Евгений также поделился еще одним интересным наблюдением. Как оказалось, запчасти, ставящиеся на новый автомобиль на конвейере, ходят при нормальной эксплуатации без ДТП в основном значительно дольше даже дорогих аналогов, устанавливаемых автомобилистами на свои машины при замене. Возможно, этому есть объяснение: на производстве ставят более качественные детали?
На практике автомобили ездят на «убитых» пружинах по 200-250 тысяч км. При этом автомобилисты даже не подозревают, что просевшие пружины просто уничтожают нежные амортизаторы, выводя их из строя в 2-3 раза быстрее!
Пружины также стоит поменять на новые даже в тех случаях, когда невооруженным глазом на них видна сильная коррозия. Вообще, это частое явление и одна из самых популярных причин появления трещин. Чаще пружины ломаются только из-за низкого качества продукции или при покупке подделок. Поэтому их лучше покупать у известных компаний.
Нужно ли менять пружины комплектом на все колеса?
Вспоротое обломком пружины колесо
На этот вопрос нельзя ответить однозначно. С одной стороны, многие специалисты рекомендуют к замене весь комплект пружин по кругу. С другой стороны, если вы владелец переднеприводного автомобиля, то скорее задние пружины и амортизаторы вашего авто будут жить в 1.5-2 раза дольше, чем передние элементы. На них попросту нагрузка будет меньше. А значит, если пружины не ржавые, зачем менять их на новые? Достаточно поменять передние и ездить дальше!
Впрочем, чтобы это определить, необходимо заехать на СТО и детально изучить подвеску. Может, кажущаяся благополучной пружина уже лопнула и это действительно эпидемия.