Упругое устройство

В качестве упругих устройств в подвеске автомобиля служат как металлические, так и неметаллические элементы.

Упругое устройство подвески применяется для уменьшения динамических нагрузок, обусловленных в первую очередь действием части веса автомобиля, приходящегося на колеса. Т.е. при наезде колеса на любую неровность дороги упругое устройство подвески значительно смягчает удар, передаваемый от колеса на кузов.

Благодаря упругим устройствам исключается копирование кузовом профиля дорожных неровностей и улучшается плавность хода транспортного средства, при этом создается возможность комфортного движения без неприятных ощущений и быстрых повреждений перевозимых грузов.

Упругое устройство состоит из одного или нескольких упругих элементов, которые также могут быть как металлическими, так и неметаллическими. Металлические упругие элементы очень распространены на автомобилях, их изготавливают в виде спиральных пружин, листовых рессор и торсионов (стержней, которые работают на скручивание). Неметаллические упругие элементы можно разделить на резиновые, гидравлические и пневматические. Они обеспечивают упругость подвески благодаря упругим свойствам резины, жидкости и воздуха. Эти упругие элементы гораздо меньше распространены, чем металлические.

Широкое использование (особенно в подвесках легковых машин) получили витые пружины, которые изготавливаются из стального упругого стержня круглого сечения.

Когда пружина сжимается по вертикальной оси, ее витки сближаются и закручиваются, что и дает эффект упругости.

Достоинствами пружин, применяемых в виде упругих элементов подвески, является их малая масса, а также возможность обеспечения высокой плавности хода транспортного средства. Однако пружина не может передавать усилия в поперечной плоскости, а ее применение требует наличия в подвеске сложного направляющего устройства.

Листовую рессору использовали в качестве упругого элемента подвески еще во времена гужевых экипажей и первых автомобилей, впрочем ее применение можно увидеть и в наши дни, однако, как правило, на грузовых автомобилях. Простая листовая рессора состоит из поочередно скрепленных между собой листов, изготовленных из пружинной стали, разной длины. Листовая рессора в основном имеет форму полуэллипса.

Зачастую торсион — это сплошной металлический стержень круглого сечения с утолщениями на концах, на которых нарезаны шлицы. Одним концом данное приспособление крепится к раме, а вторым к направляющему устройству. При перемещениях колес торсионы, закручиваясь, обеспечивая упругое соединение между кузовом и колесом. 

Резиновые упругие элементы есть почти во всех конструкциях подвесок, однако не как основные, а как дополнительные, применяемые для ограничения хода колес в вертикальной плоскости. Использование дополнительных резиновых ограничителей (отбойников, буферов) ограничивает деформацию главных упругих элементов подвески, предотвращая удары металла по металлу и увеличивая жесткость при больших перемещениях. В последнее время резиновые упругие устройства все чаще заменяются элементами из синтетических материалов (например, полиуретан).

В пневматических упругих устройствах применяются упругие свойства сжатого воздуха. Упругим элементом служим баллон, произведенный из армированной резины, в который под давлением подается воздух от специального компрессора. Пневмобаллоны могут быть различной формы.

Преимуществами пневматических упругих устройств является небольшая масса, высокая плавность хода автомобиля, а также возможность поддержания постоянно ровного уровня пола кузова, независимо от загрузки машины. Подвески с такими упругими элементами используются на автобусах, грузовом и легковом транспорте. Постоянство уровня пола платформы грузовика обеспечивает удобство разгрузки и погрузки, а для автобусов и легковых автомобилей — комфорт при посадке и высадке пассажиров.

Гидропневматическое упругое устройство представляет собой специальную камеру, которая разделена на две полости поршнем или эластичной мембраной.

Одна из этих полостей заполнена жидкостью (специальным маслом), а другая сжатым газом (зачастую азотом). Упругие свойства обеспечивает сжатый газ, потому как жидкость имеет низкую степень сжатия. 

В случае колебания кузова жидкость проходит через систему клапанов, испытывая сопротивление. Благодаря гидравлическому трению обеспечиваются гасящие свойства подвески. Гидропневматическая подвеска обеспечивает высокую плавность хода автомобиля, эффективное гашение колебаний и возможность регулировки положения кузова. Главными недостатками данной подвески является ее сложность и высокая стоимость.

Сейчас широко применяются комбинированные упругие устройства, которые объединяют два или более упругих элемента (неметаллических и металлических) и сочетают их преимущества.