История автомобильной подвески с акцентом на техническую составляющую.

Тысячи лет оси колес крепились к различным повозкам напрямую. Жёсткая связь между колесом и кузовом доставляла ездокам серьезные неприятности — каждую кочку пассажиры чувствовали собственными позвоночниками, а какими в то время были дороги, представить несложно.

Археологи утверждают, что некое подобие рессор использовали древние римляне. Считается, что они же придумали подвешивать пассажирский отсек кареты на кожаных ремнях внутри колесной рамы. Эта идея была позабыта, и подвеску пришлось выдумывать заново.

 

 

К использованию ремней в Европе вернулись примерно в XV веке. Некоторые пассажиры при этом были очень недовольны — их мучали приступы морской болезни, а рессору изобрели заново лишь в 1804 году. Тогда британец Обадия Эллиотт получил патент на это изобретение. С тех пор кареты стали массово оснащать подвеской.

Для карет премиум-класса рессоры делали из стали, которой к тому времени научились придавать упругость. У повозок массового сегмента стояли деревянные демпферы. Рессора как идея превратилась в целое семейство решений: были выдуманы эллиптические и полуэллиптические рессоры, поперечные и продольные. Уже тогда, в начале XIX века, как и в современном мире, конфигурация подвески зависела от конечной стоимости повозки и от ее эксплуатационных характеристик.

 

 

Считается, что подвеску типа «качающаяся свеча», прародителя современного «Макферсона», придумали в 1898 году специалисты французской компании Decauville. Инновационная для того времени схема работала для передней оси. Сзади не было ничего. Такой подвеской был оснащён первый автомобиль марки, который работал на двигателе объёмом 0,5 л мощностью 3 л. с. В первый же год автомобиль выиграл гонку Париж–Амстердам–Париж в своём классе.

Изобретение амортизаторов тоже относят к рубежу XIX–XX веков. Его связывают с именами знаменитой в то время французской компании Mors: миллиардера Уильяма Вандербильта, известного гонщика Анри Фурнье и инженера Жоржа Террасса. Последний принимал участие в строительстве автомобиля Mors Type Z 60HP, а два первых на нём гоняли. Этот суперкар 1901 года установил несколько мировых рекордов скорости и впервые в истории получил подвеску, оснащенную масляными амортизаторами на каждом колесе.

 

 

Передовые технологические решения применялись и применяются сначала на спортивных машинах. Пружины вместо рессор впервые были интегрированы в подвеску всего четырьмя годами позднее: сделали это американцы из фирмы Brush Motor.

От зависимых подвесок к независимым

С ростом скоростей и увеличением требований клиентов подвески автомобилей начали видоизменяться. Так, подвески с неразрезными мостами или балками (зависимые) начали подвешивать на различные типы рессор и пружин, а позже у них появились направляющие рычаги.

В 1893 году на свет появилась задняя подвеска «Де-Дион», разработанная Шарлем-Арманом Трепарду. Он объединил закрепленный на кузове автомобиля редуктор и подпружиненную неразрезную балку. Тогда и до середины ХХ века большинство машин были заднеприводными — совершенствование подвесок легковых автомобилей касалось именно передней оси.

Двухрычажная передняя подвеска

В тридцатых-сороковых годах прошлого века наибольшее распространение на дорогих автомобилях получили передние независимые подвески на двойных поперечных рычагах с амортизаторами. Впервые они появились в люксовых автомобилях вроде Packard, Rolls-Royce и Cadillac и позже стали популярны в том числе и среди недорогих автомобилей. Такая конструкция с её многорычажными вариациями дошла до наших дней. Она по праву считается наиболее оптимальной с точки зрения управляемости и комфорта. Вместе с тем она имела ряд недостатков. Главные — недостаточная компактность и высокая стоимость.

Подвеска на продольных рычагах

Наиболее простым и доступным техническим решением для независимой подвески была подвеска на продольных рычагах. Чаще всего конструкцию применяют совместно с пружинами (Citroen 2CV) или торсионами (ЛуАЗ-969), или даже гидропневматикой (Citroen DS). Недостатки такой конструкции были очевидны — при работе подвески колесная база автомобиля меняется в широких пределах; при повороте колеса наклоняются вместе с кузовом автомобиля, что ухудшает боковой зацеп — добиться от такой подвески нормальной управляемости практически невозможно.

На пути оптимизации конструкторами разрабатывались и более замысловатые конструкции — чего стоит только подвеска ДюБонне, ставшая дальнейшим развитием идеи подвески на продольных рычагах. Пружина и амортизатор были собраны в едином кожухе, заполненном маслом, узлы соединялись поперечной балкой. Существенный вес конструкции, применяемой на довоенных Opel Kadett K38 и его копии, Москвиче-401, был причиной «фирменной» тяжести руля. Можно вспомнить и подвеску на двойных продольных рычагах, которую применяли на автомобилях ЗАЗ-965 и VW Beetle. Но оптимальный с экономической и конструктивной точек зрения вариант подвески был найден инженерами «Дженерал Моторс» еще в 1945-1946 годах в рамках проекта Chevrolet Light Car Project.

Подвеска МакФерсон

Задачей для группы разработчиков было спроектировать максимально компактный четырёхдверный седан с габаритами Шевроле 1935 года, снаряжённой массой 2000–2200 фунтов (примерно 900–1000 кг), который максимально приспособлен к массовому производству и обходится потребителю примерно в 1000$. Прототип получил имя Chevrolet Cadet.

 

 

Рабочую группу возглавил Эрл Стили Макферсон. Ему удалось избавиться от привычного для того времени тоннеля в полу, сохранить при этом классическое сочетание переднего расположения мотора и заднего привода, но самой значимой разработкой считается подвеска автомобиля. Инженер взял за основу конструкцию «качающаяся свеча» и доработал её. Конструкция подвески Макферсона оказалась простой и гениальной. Пружинная стойка с амортизатором в верхней точке крепилась к кузову, а в нижней — к ступице колеса. Единственный нижний рычаг в большей степени выполнял, по большому счету, роль направляющего элемента, и был нагружен в значительно меньшей степени, чем стойка.

Экономисты-разработчики проекта ожидали послевоенного кризиса, но так и не дождались — люди хорошо покупали машины довоенной конструкции. Chevrolet Cadet не пошёл в серию, потому что был слишком прогрессивным для того времени и требовал глобального переоборудования производства, что в то время признали нецелесообразным. Рабочую группу распустили, и Эрл Макферсон ушёл работать в Форд. Там заинтересовались разработкой. Первым серийным автомобилем с подвеской Макферсон стал предназначенный для европейского рынка Ford Vedette.

 

 

До 1970–80 годов подвеска МакФерсон была распространена меньше, чем двухрычажная подвеска. Основной причиной, по которой МакФерсон с этого момента стали использовать все чаще, стало широкое распространение переднеприводных автомобилей с поперечным расположением двигателя — компактность подвески с одним рычагом была самым логичным решением. Простота конструкции, небольшой вес и умеренная цена также порадовали автопроизводителей — глобальная маркетинговая матрица, помноженная на рост мирового благосостояния и мировой тренд на экологичность, начала клепать «народные» автомобили один за другим.

Низкая цена и смешной расход топлива, а вместе с тем невыдающиеся динамические характеристики устроили и потребителей. Они не обращали внимание на заметно более плохие кинетические свойства — большие продольные крены кузова при торможении, более высокий уровень шума, увеличение угла развала в поворотах. Вместе с тем серьёзно пострадал ресурс амортизаторов и пружин, так как нагрузка на шток и направляющие существенно возросла.

Разумеется, в наше время многие автомобили, на которых стоит подвеска МакФерсона, нельзя назвать народными. Инженеры научили подвеску поворачивать, сделали ее еще легче, увеличили жесткость стойки и так далее. Но ключевые недостатки остались прежними — повышенное внутреннее трение в стойке и низкая чувствительность при проезде мелких неровностей, в сравнении с амортизаторами в двухрычажных подвесках.

Дальнейшее развитие задних подвесок

Параллельно с широким распространением передней подвески МакФерсон, на массовых автомобилях стала применяться полузависимая задняя подвеска с торсионной (скручиваемой) задней балкой. Подвеска такого типа распространилась с автомобилей B-класса (Kia Rio, VW Polo, Renault Logan) на многие более крупные автомобили. Сейчас большинство популярных европейских автомобилей C-класса тоже стали оснащать полузависимой задней подвеской. Пример — доступные модели VW, Skoda, Audi и Seat на платформе MQB, большинство Peugeot, Citroen и Renault. Такая конструкция позволяет сделать автомобиль недорогим и вместительным, но при этом, она обеспечивает в сравнении с многорычажкой меньший уровень комфорта и управляемости.

Тем не менее именно многорычажные подвески, собранные на подрамниках, способны обеспечить одновременно и комфорт, и управляемость — а еще существенное снижение неподрессоренных масс за счет широкого использования легких сплавов. Все это удовольствие стоит недешево, поэтому применяется на автомобилях среднего и высокого класса.

 

 

Пневматическая подвеска

Как, впрочем, и пневматическая подвеска. Еще в середине прошлого века, в 1954 году, компанией Citroen была запатентована гидропневматическая подвеска, она же «гидра». Кстати, на моделях BX, Citroën Xantia, Citroën XM и Citroën C5 первого поколения она работала совместно с подвеской Макферсон.

Сегодня пневматическая и гидропневматическая подвеска встречается в дорогих комплектациях практически всех премиальных автомобилей — Lexus, Mercedes-Benz, Audi, Land Rover и так далее. Компрессоры, пневматические элементы и электронноуправляемые амортизаторы позволяют изменять жесткость подвески и дорожный просвет.

 

 

Подводя итог

Миром правит экономика. При всем богатстве существующих технологий, выбор подвески для массовых автомобилей продиктован совсем не вопросами идеальной управляемости. На дорогих автомобилях в основном применяется комбинация подвески на двойных поперечных рычагах спереди и многорычажной подвески сзади. В среднем и бюджетном сегменте — модульные платформы с комбинацией подвески Макферсон спереди и выбора из полузависимой или многорычажной подвески сзади.

Яркий пример — платформа VW MQB, на которой построены как компактные модели типа Golf/Octavia с полузависимой задней подвеской, так и гиганты вроде Teramont с многорычажкой. При этом разница в ездовых свойствах между моделями одной платформы при общей конструктивной схожести может быть весьма значительной за счет изменения материалов, кинематических свойств шарниров, характеристик пружин и амортизаторов, а также настроек усилителя руля. Конечный выбор решения объясняется целевой аудиторией автомобиля и множеством других маркетинговых критериев.

Модульные платформы позволили производителям сократить стоимость разработки новых моделей автомобилей за счет применения стандартных деталей и технических решений — они хорошо экономят. Покупатель тоже не в накладе — в шоурумах появляется больше автомобилей на любой вкус, которые благодаря схожей конструкции не потребуют слишком много средств на ремонт и обслуживание.

Помните! В силу конструкции, из-за высокого внутреннего трения и боковых нагрузок амортизационные стойки подвески Макферсон подвержены повышенному износу.
Регулярно проводите профессиональную диагностику подвески!

 

Взято с Kyb-Russia/https://www.drive2.ru/o/KYB-Russia