Не подвесишь – не поедешь

Как и большинство систем и агрегатов автомобиля, подвески все больше и больше попадают под контроль электроники. Но сегодня мы не станем распутывать провода управляющих блоков и датчиков – это тема отдельного обозрения.

Рассмотрим основные, наиболее распространенные конструкции автомобильных подвесок.

БОРЬБА ЗА НЕЗАВИСИМОСТЬ

С самого зарождения автомобилестроения до наших дней дожила зависимая подвеска. Но она становится историей – мосты, жестко связывающие колеса, ныне используют разве что на классических вседорожниках, как «Ниссан-Патруль» или «Мерседес-Бенц» G-класса. Еще реже на легковых автомобилях, например, ветеране отечественного автопрома «Волге». Минусы конструкции очевидны – перемещение одного колеса передается другому, что вредит и комфорту, и управляемости. Выход – надо «развязывать» правую и левую сторону.

Одна из первых независимых схем, еще в первой половине прошлого века «разделившая» передние колеса, нашла массовое применение и жива по сей день. Это – ставшая классической подвеска на двойных поперечных рычагах. Внутренние концы рычагов крепят к кузову, раме или подрамнику, а наружные шарнирно соединяют с поворотными цапфами. Нижние рычаги делают длиннее верхних, чтобы в поворотах, когда кузов кренится, нагруженное колесо для лучшего сцепления находилось под углом, близким к прямому. Основной недостаток таких подвесок – занимают много места, столь необходимого для размещения силового агрегата, особенно расположенного поперечно. Поэтому ради компактности верхний рычаг поднимают, одновременно удлиняя рычаг поворотной цапфы колеса – освобождается драгоценное пространство под коробку и двигатель.

Поначалу поворотные кулаки крепили к рычагам через шкворни. Им на смену пришли более компактные и не требующие ухода шаровые опоры. Кстати, на многих моделях ради упрощения технологии сборки и ремонта опоры составляют единое целое с рычагами. В стремлении к оптимальной компоновке и более выгодной кинематике подвески порой создают довольно причудливые конструкции. Например, на некоторых «фольксвагенах» нижний А-образный рычаг заменили парой тяг. Фактически один рычаг разбили на два! Любопытно, что каждый из этих «подрычагов» удерживает колесо через индивидуальные (!) шаровые опоры. Другой вариант применяют инженеры «Ниссана». Длинную скобу поворотной цапфы соединяет с верхним рычагом… стоящий почти вертикально рычаг! Такую подвеску, несмотря на оригинальность, все равно считают двухрычажной.

Упростить и удешевить переднюю подвеску удалось в 1950 году «фордовскому» инженеру шотландцу Эрлу Стилу Мак-Ферсону. В его схеме – один или пара нижних поперечных рычагов, а амортизаторная стойка, крепящаяся одним концом к кузову, а другим к поворотному кулаку, служит в том числе и направляющим элементом, заменяя верхний рычаг. На современных моделях для лучшей устойчивости в поворотах стойки устанавливают не вертикально, а под углом, смещая их верхние опоры к центральной оси автомобиля. Однако при вертикальном перемещении колеса угол развала в такой схеме изменяется все же недостаточно. Иными словами, в повороте подвеска типа «Мак-Ферсон» (еще ее называют качающаяся свеча), в отличие от двухрычажной, не в силах обеспечить оптимального положения колеса, а значит, и должного сцепления шины с дорогой.

Двухрычажные подвески и конструкция типа «Мак-Ферсон» – ныне самые распространенные схемы для передней оси.

ОТ НОСА К КОРМЕ

Сзади подвески, аналогичные передним, не столь популярны. А началась история с тех же неразрезных осей, которые на корме продержались гораздо дольше и еще встречаются (пример – «Жигули» и «Волга»). Однако зависимые схемы почти сдали позиции, уступив место независимым.

Итак, уже знакомая нам двухрычажная схема принципиально практически не отличается от передней – разница сводится к тому, что колеса не поворачиваются. Двухрычажка стоит, например, на вседорожнике «Мерседес-Бенц ML». Правда, здесь применили уже знакомое решение – верхний треугольный рычаг заменили двумя тягами, которые соединяют подрамник с колесом.

Задняя подвеска типа «Мак-Ферсон» на современных моделях стала редкостью, хотя еще недавно ею пользовались многие японские производители. Например, на «Тойоте-Авенсис» предыдущего поколения «свечи» качались на всех колесах. Компоновка задней схемы «Мак-Ферсон» немногим отличается от одноименной спереди, только стойки практически вертикальны. Схожи достоинства и недостатки. С одной стороны, простота и компактность, с другой – худшие по сравнению с двухрычажными подвесками комфорт и управляемость.

Еще один образец компактности – подвески на продольных рычагах. Чтобы сэкономить место, даже амортизаторы укладывают почти горизонтально, а в качестве упругих элементов используют короткие пружины или торсионы. Кстати, последние можно встретить на французских автомобилях, например, все еще выпускаемом «Пежо-206» или «каблучках» вроде «Пежо-Партнер» или «Ситроен-Берлинго». Стать массовой такой схеме помешал серьезный недостаток: в поворотах колеса наклоняются под углом, равным крену кузова, – из-за минимального изменения развала ухудшается сцепление колес с дорогой.

Пожалуй, одной из самых массовых схем, применяемой на недорогих и небольших переднеприводных моделях, стала так называемая полузависимая. Разработчиков она подкупает дешевизной и удобством монтажа. По сути, это подвеска на двух продольных рычагах, только соединенных упругой поперечной балкой. Один из наиболее близких нам примеров – задняя подвеска переднеприводных моделей ВАЗ. Подбирая форму, сечение и расположение балки, изменяют ее упругость, а значит, и характеристики подвески. Однако кинематические возможности ограничены из-за непосредственной связи (пусть даже не жесткой, а через шарниры и втулки) колес. Другой серьезный недостаток – практически невозможно увязать полунезависимую подвеску с ведущими колесами. Поэтому многие производители «развязывают» колеса вовсе не ради рафинированной управляемости, а во благо унификации с полноприводными версиями.

Среди независимых схем есть и еще одна, которой сулят большие перспективы.

БОЛЬШЕ – ЛУЧШЕ!?

В начале 1980-х инженеры фирмы «Мерседес-Бенц» вместо пары сдвоенных стали применять пять раздельных рычагов. Два из них удерживают колесо, а еще три задают ему необходимое положение в горизонтальной и вертикальной плоскостях. Многорычажная схема по сравнению с более простой на двойных поперечных рычагах – благо для компоновки узлов и агрегатов. Кроме того, играя размерами и формой рычагов, можно намного точнее задавать требуемые характеристики подвески. А благодаря так называемой эластокинематике машина, по сути, подруливает в поворотах. Так делают, например, популярные на нашем рынке «Форд-Фокус» и «Мазда-3». Правда, при проектировании таких схем не обойтись без сложных компьютерных программ. К тому же мудреная архитектура, большое количество рычагов и сочленений увеличивают массу конструкции. Поэтому для изготовления элементов многорычажных подвесок все чаще используют недешевые алюминиевые сплавы, а иногда даже композитные материалы.

Главный недостаток современной схемы – сложность и, соответственно, цена. До недавнего времени ее применяли только на дорогих автомобилях. Теперь же она «удерживает» задние колеса даже некоторых машин гольф-класса.

В поисках извечного компромисса между управляемостью и комфортом поломано немало копий. И если посмотреть на эволюцию подвесок хотя бы за последние пару десятков лет, очевидно, что развитие даже не идет, а скачет. Но у этой медали есть и обратная сторона. Управляемость и комфорт, неведомый предкам, оплачиваем сложностью и стоимостью конструкций. А настолько ли современные подвески со сложной архитектурой и мудреными электронными добавками лучше, насколько дороже более простых и распространенных (пока!) схем? Наверное, и инженерам, и маркетологам стоит чаще задаваться этим вопросом.

РУЛИ НАЗАД

Фирма «Континенталь» предложила схему активной многорычажки. Место одного из рычагов задней подвески БМВ занял электромотор с тягой (показано стрелкой). По команде компьютера он немного доворачивает колесо, фактически делая заднюю ось управляемой. Предполагают, что новинка (через пару-тройку лет ее обещают ставить на серийные автомобили) будет сотрудничать с системой стабилизации и активным рулем. Трудно представить, что еще будет автоматизировано в автомобиле…

ХУДЕЮЩИЙ МОСТ

Стремясь избавить зависимый задний мост от лишней тяжести, нередко применяли подвеску типа «Де Дион», запатентованную еще в 1893 году графом Альбертом де Дионом. Изюминка в том, что картер главной передачи закрепляют на поперечине рамы или на кузове. Крутящий момент передается через качающиеся полуоси, а колеса соединены изогнутой балкой или подвешены на рычагах. То есть такая подвеска может быть как зависимой, так и независимой! Например, в «Мерседес-Бенце» R-класса инженеры объединили достоинства разных схем – корпус главной передачи закрепили на подрамнике, колеса, подвешенные на пяти рычагах, приводят качающиеся полуоси, а роль упругих элементов играют пневмостойки – оригинальная компиляция!

НА ВСЕХ «ПОРОСЯХ»

Весьма оригинальная разновидность независимых схем – подвеска «Дюбоне». Рычаг подвески одной стороной крепится к колесу, а другая входит в заполненный маслом цилиндр, который за необычную форму прозвали «поросенком». Внутри него расположена пружина, в чашку которой и упирается рычаг. Кстати, масло не только смазывает подшипники рычага, но и служит амортизаторной жидкостью. Таким образом, «поросенок» – одновременно упругий и амортизирующий элемент. Но очень сложную в изготовлении и ремонте подвеску «Дюбоне» применяли лишь в 1930-х на некоторых американских моделях, «Опеле-Кадет», а от него по наследству она перешла на «Москвич-400».