Каждое колесо автомобиля может индивидуально воспринимать наезд на неровности, передавая непоглощённую подвеской энергию только на кузов или раму. Но некоторые конструкции располагают механической связью между колёсами одной оси. Если эта связь организована в виде жёсткой металлической балки любой формы, пространственной, трубчатой или цельной, то такой тип подвески считается зависимым. Как и все другие, эта подвеска обладает своими плюсами и минусами, а также достаточно чётко очерченной сферой применения в рамках исторического периода развития автомобильной техники.
Общее устройство зависимых подвесок
При наличии жёсткого элемента конструкции между колёсами на одной оси неизбежно влияние перемещения одного из них на пространственное положение другого. Если взглянуть на схему, то можно заметить, что связь влияет на вертикальное перемещение колёс и на угловое их положение относительно плоскости дороги. Причём с обратными знаками.
Когда одно из колёс перемещается вверх, то второе будет опускаться, поскольку упругие элементы и весь направляющий аппарат располагаются внутри колеи транспортного средства. Сжатие рессоры или пружины с левой стороны автомобиля разгружает кузов, соответственно правая рессора частично распрямляется, расстояние между кузовом и дорогой справа возрастает. Не всегда однозначно, поскольку картина будет искажена возникающими кренами кузова и многое зависит от высоты центра масс автомобиля и расстояния вдоль оси от рессоры или рычагов до колеса. Подобные эффекты, вызывающие валкость автомобиля и склонность его к поперечной раскачке, учитываются при расчёте подвесок.
Поскольку оба колеса находятся в параллельных плоскостях, если пренебречь искусственно создаваемыми углами развала, то наклон одного из них, например, влево вызовет аналогичный по углу у второго в ту же сторону. Но по отношению к кузову мгновенный угол развала изменится настолько же, но с противоположным знаком. Изменяющийся развал у колеса всегда ухудшает сцепление с дорогой, а при данной схеме это происходит сразу с обоими колёсами на оси. Отсюда и неудовлетворительная работа зависимых подвесок на больших скоростях при поперечных нагрузках в поворотах. И этим недостатки такой подвески не ограничиваются.
Подвески с разными типами упругих элементов
В роли рессоры в общем смысле этого слова могут выступать непосредственно типичные рессорные конструкции из разного материала и с различным количеством листов в наборе, в том числе и переменной жёсткости (с подрессорниками), а также пружины или аналогичные с ними по компоновке пневмобаллоны.
Рессорная подвеска
Рессоры могут располагаться продольно или поперечно, образовывать разные дуги, от четверти эллипса до полного. Классической давно стала подвеска на двух полуэллиптических рессорах, расположенных вдоль кузова. Прочие конструкции применялись ещё в первой половине прошлого века.
Свойства листовой рессоры таковы, что она имеет нормированную жёсткость в вертикальной плоскости, а во всех прочих её деформацией можно пренебречь, поэтому такая конструкция не содержит отдельного направляющего аппарата. Весь мост крепится к раме или к кузову исключительно через рессоры.
В состав такой подвески входят:
- рессоры, содержащие один и более плоских металлических листов, иногда используются композитные материалы;
- хомуты, скрепляющие между собой рессорные листы у наборных конструкций;
- противоскрипные шайбы, снижающие трение и улучшающие акустический комфорт, располагаются между листами;
- подрессорники, представляющие собой дополнительные рессоры меньшего размера, вступающие в действие при выборе части хода подвески и изменяющие её жёсткость;
- стремянки, крепящие рессору к балке моста;
- передние и нижние кронштейны крепления с втулками или сайлентблоками, позволяющие компенсировать изменение длины рессоры при сжатии, иногда их называют серьгами;
- подушки-отбойники, предохраняющие листы от необратимой деформации при максимальном изгибе в конце рабочего хода.
Все зависимые подвески снабжены отдельно установленными амортизаторами, вид и расположение которых от типа упругого элемента не зависит.
Рессоры способны при небольшой деформации передавать от балки моста на кузов тянущее и тормозное усилия, предотвращать закручивание моста относительно собственной оси и противостоять боковым силам в поворотах. Но за счёт противоречивости требований по жёсткости в разных направлениях делают они всё это одинаково плохо. Но не везде это имеет принципиальное значение.
На тяжёлых многоосных автомобилях могут применяться подвески балансирного типа, когда одна пара рессор обслуживает две рядом расположенные оси, опираясь на них концами, а в центре укрепляется на раме. Это типичная для грузовиков подвеска со своими достоинствами и недостатками.
Пружинная зависимая подвеска
Роль упругого элемента выполняют цилиндрические пружины или пневмобаллоны, поэтому такому типу необходим отдельный направляющий аппарат. Он может быть разной конструкции, чаще всего используется система из пяти реактивных тяг, двух верхних, двух нижних и одной поперечной (тяги Панара).
Бывают и иные решения, например из двух продольных тяг при одной поперечной, или с заменой тяги Панара на параллелограммный механизм Уатта, лучше стабилизирующий мост в поперечном направлении. В любом случае, пружины работают только на сжатие, а все моменты от моста передаются через реактивные тяги с сайлентблоками на концах.
Плюсы и минусы зависимых подвесок
Основное достоинство такого технического решения – простота и прочность конструкции. Поэтому и используется оно в основном на грузовых автомобилях или тяжёлых внедорожниках. В последнем случае считается, что зависимая подвеска предоставляет дополнительные преимущества:
- неизменность клиренса при работе подвесок, поскольку все элементы кузова и рамы расположены значительно выше балок мостов, а расстояние от корпуса моста (у внедорожников они все ведущие, пустотелой неразрезной конструкции) до дороги при работе подвесок не изменяется;
- в первую очередь все дорожные препятствия, на проезд выше которых клиренса не хватает, приходятся на очень прочную балку, способную скользить по грунту без повреждений;
- элементы привода колёс защищены стальным чулком ведущего моста, в нём же располагаются поворотные шарниры полуосей;
- особенно ценится рессорная подвеска, поскольку эти листы воспринимают все удары упруго и практически не ломаются.
Все эти преимущества оспариваются, с не меньшим успехом многие вездеходы выполняются и на независимых подвесках.
Недостатков у зависимого типа гораздо больше:
- значительные неподрессоренные массы, весь мост расположен по схеме ниже упругого элемента;
- нестабильные углы установки колёс, отсюда плохая управляемость;
- сложности с обеспечением угловой, поперечной и продольной жёсткости подвески;
- из-за плохой компактности подвеска трудно компонуется в ограниченном свободном пространстве под автомобилем;
- работа тяги Панара на неровностях вызывает паразитные поперечные рывки автомобиля, дестабилизирующие его движение;
- приемлемый комфорт такая подвеска может обеспечить только на самых тяжёлых автомобилях;
- управляемость на большой скорости настолько низкая, что автомобиль сложно удерживать в динамическом коридоре.
Тем не менее, свою потребительскую нишу зависимая подвеска занимает достаточно прочно, до сих пор используется на джипах и некоторых легковых автомобилях, а на грузовиках считается основной. Недостатки частично компенсируются современными технологиями, пневмоэлементами, углепластиком в однолистовых рессорах и усложнением направляющего аппарата.
