Устройство автомобилей




Пневматическая подвеска автомобилей



Подвеской автотранспортного средства называют элементы шасси, соединяющие несущую систему с мостами или колесами. Ее основное назначение – обеспечение плавности хода транспортного средства. Кроме этого, подвеска должна обеспечивать постоянный контакт колес автомобиля с дорогой для предотвращения потери управляемости.

В общем случае в состав подвески входят упругие элементы, гасители колебаний, направляющие и стабилизирующие устройства, при этом основную роль в обеспечении плавности хода транспортного средства играют упругие элементы, к которым относятся рессоры, пружины, торсионные валы, специальные резиновые демпферы, а также пневматические рессоры, представляющие собой сосуд (цилиндр или баллон) изменяемого объема, внутри которого находится сжатый воздух (или другой газ).

В этой статье пойдет речь об упругих элементах, выполненных в виде пневматических цилиндров или баллонов различных конструкций. Подвеску, использующую такие упругие элементы, называют пневматической.

пневматическая подвеска автомобиля

***

История изобретения пневматической подвески

Изобретение пневмоподвески не отличалось особой замысловатостью, поэтому, как только появилась нужда в повышении плавности хода автомобилей, многие инженеры еще на заре автомобилестроения предлагали использовать в качестве упругого рабочего тела сжатый воздух. Однако сложность реализации идеи оттянула ее практическое использование почти на полвека.

Первым серийным автомобилем, оборудованным пневматической подвеской, является французский Citroen DS-19, производство которого было начато в 1955 году. Упругие элементы подвески этого автомобиля представляли собой телескопические поршневые пневморессоры, оборудованные регуляторами давления.
Эстафету у французов перехватили американцы - в 1957 году появился Cadillac Eldorado, а чуть позже - в 1961 году пневматическими упругими элементами оснастили подвеску автомобиля Mercedes-Benz 300 CE. В отличие от Citroen, Cadillac и Mercedes-Benz использовали в качестве упругих элементов не пневмоцилиндры, а пневмобаллоны (пневмоподушки), изготовленные из резинокорда.

Среди отечественных автотранспортных средств первыми пневматическую подвеску использовали конструкторы Ликинского автобусного завода – начиная с 1967 года здесь был налажен выпуск городских автобусов ЛиАЗ-677, оборудованных пневмобаллонами в качестве упругих элементов.
Следует отметить, что на этих автобусах в дополнение к пневматическим упругим элементам использовались и классические полуэллиптические рессоры облегченной конструкции – они позволяли поддерживать кузов автобуса над мостами в случае выхода пневморессор из строя (или при отсутствии воздуха в пневмосети), а также выполняли функции направляющих элементов.

В настоящее время пневматическую подвеску чаще можно увидеть на грузовых автомобилях повышенной грузоподъемности, прицепах и полуприцепах, а также на городских и пригородных автобусах. Кроме этого такой тип подвески встречается на внедорожниках и некоторых моделях автомобилей верхней ценовой планки. На недорогих легковых автомобилях массового использования она используется редко.

***

Преимущества и недостатки пневматической подвески

По сравнению с другими типами подвесок пневматическая имеет ряд существенных преимуществ. Наряду с простотой конструкции и уменьшением веса упругих элементов (по сравнению, например, с рессорами), пневматическая подвеска обладает свойством изменять свою жесткость, при этом изменение упругих параметров несложно выполнять в автоматическом режиме – либо с помощью специальных пневмомеханических следящих устройств, либо посредством электроники.
Это позволяет не только стабилизировать кузов автомобиля в требуемой плоскости по отношению к поверхности дороги (например, при поворотах или на участках со сложным рельефом), но и изменять при необходимости дорожный просвет, т. е. клиренс.
Изменение дорожного просвета (вручную или в автоматическом режиме) может быть использовано для увеличения проходимости автомобиля, или для поддержания постоянного клиренса вне зависимости от загруженности транспортного средства. К достоинствам следует отнести и высокую плавность хода автомобилей, оборудованных пневматической подвеской.

устройство пневмоподвески автомобиля

К недостаткам пневматических подвесок можно отнести технологическую сложность изготовления резинотканевых и резинокордных баллонов, используемых в пневмоподвесках грузовых автомобилей, прицепов и автобусов, что приводит к удорожанию конструкции при посредственной долговечности, особенно на плохих дорогах. Такие же недостатки присущи в некоторой степени и пневматическим цилиндрам, которые тоже находят применение в некоторых конструкциях автомобильных пневмоподвесок.

Следует учитывать, что пневматическая подвеса включает не только упругие элементы, а является сложным системным устройством, поэтому ее стоимость достаточно высокая. В состав пневмооборудования подвески входят компрессор, ресиверы (емкости для сжатого воздуха), различные регуляторы давления, электронные управляющие устройства и т. п. По этой причине использование пневмоподвески в грузовых автомобилях и автобусах с пневмоприводом тормозов менее затратно, поскольку эти транспортные средства изначально оборудованы пневматическими приводами, использующими сжатый воздух.

Еще один недостаток заключается в том, что пневморессоры в виде баллонов или цилиндров нуждаются в направляющих устройствах, в отличие, например, от рессоры обыкновенной, которая сама надежно фиксирует мост и колеса относительно кузова, исключая их относительное продольное или поперечное смещение. Пневматическая рессора, как и пружина, нуждается в направляющих устройствах в виде специальных растяжек, рычагов или тяг, иначе при торможении, разгоне или маневрировании кузов будет смещаться относительно колес.

***



Типы пневматических подвесок

Все используемые на современных автомобилях пневматические подвески можно разделить на три основных типа: одно-, двух- и четырехконтурные.

Одноконтурная пневматическая подвеска используется на грузовых автомобилях и некоторых моделях автобусов. Чаще всего она используется на одной из осей (чаще на задней), позволяя регулировать клиренс и жесткость подвески в зависимости от загрузки автомобиля или автобуса.

В отличие от одноконтурной, двухконтурная подвеска может устанавливаться как на одну ось, так и на две. В таком типе пневмоподвесок используется два независимых контура - либо «персональный» контур на каждое из колес (при одноосном варианте), либо по отдельном контуру на каждую ось (при двухосном варианте).

Четырехконтурная пневматическая подвеска имеет независимую регулировку давления для пневморессор каждого из колес автомобиля. В четырехконтурных системах, как правило, присутствует электронный блок управления, который с помощью системы датчиков регулирует давление в пневмоэлементах и следит за положением кузова.

Кроме количества независимых контуров пневматические подвески различают по типу используемых упругих пневмоэлементов - резинокордовые и цилиндрические (телескопические). В настоящее время резиновые упругие элементы используются более широко.

Конструктивно пневматические подвески разных производителей могут сильно отличаться компоновкой, используемой схемой стабилизации и гашения колебаний и т. п.

типы пневматических подвесок

На пневматические подвески современных автомобилей возлагаются три основные функции:

  • принудительное (обычно - ручное) изменение дорожного просвета при необходимости повышения проходимости или увеличения грузоподъемности;
  • поддержание кузова автомобиля на постоянном уровне (в автоматическом режиме);
  • автоматическое изменение уровня кузова автомобиля в зависимости от его скорости и совершаемого маневра, что позволяет существенно повышать устойчивость автомобиля при движении на высоких скоростях. Такая опция возможна лишь при использовании программно-компьютерного управления, и особенно полезна для скоростных легковых автомобилей.

***

Современные пневматические подвески

В настоящее время управляемые пневматические подвески для своих автомобилей используют многие ведущие производители США, Европы и Японии. Среди них такие знаменитые бренды, как Audi, BMW, Volkswagen, Land Rover, Mercedes-Benz, Ford, Lexus, Subaru и др.
В США даже зародилась концепция на превращение легковых автомобилей в так называемые «лоурайдеры» — «танцующие» автомобили или буквально лежащие «на брюхе» за счет использования пневматических и гидравлических подвесок. Конечно же, такие «капризы» автомобилистов должны подкрепляться хорошими дорогами.

***

Независимая подвеска легковых автомобилей