Элементы направляющих устройств

Рычаги направляющих устройств подвески можно укрупненно разделить на следующие две группы:

работающие на растяжение, сжатие и изгиб;

испытывающие также значительные скручивающие нагрузки.

Рычаги первой группы входят в состав независимых подвесок на двух продольных или поперечных рычагах и типа «качающаяся свеча». Наиболее просты и технологичны стальные штампованные сварные конструкции открытого профиля (рис. Ю.бба). В случае, когда нагрузки на рычаг высоки, могут применяться и коробчатые сечения, а также кованые (рис. 10.62) или литые (рис. 10.67) рычаги. В последнем случае часто используются легкие, например алюми­ниевые, сплавы и полимерно-композиционные материалы.

Рычаги, работающие также и на кручение, — это одинарные продольные, косые или поперечные рычаги обычно независимых и полузависимых подвесок задних колес. Они испытывают сложное

Рис. 10.66. Штампований поперечный рычаг (а) и схема сил, дей­ствующих на него (6)

нагружение, воспринимая не только силы в различных режимах качения колеса, но и реактивные моменты колеса в тормозном режиме движения автомобиля. Для уменьшения изменения плос­кости вращения колес под действием нагрузок они должны быть достаточно жесткими как на изгиб, так и на кручение. Поэтому такие рычаги имеют замкнутые (кольцевые или коробчатые) сечения в наиболее нагруженных местах. Изготавливаются они чаще всего из трубчатых или штампованных (рис. 10.60) заготовок, соединяемых сваркой, либо делаются литыми.

Сферические шарниры с малым трением беззазорно соединяют стойку независимой подвески (поворотный кулак) управляемого колеса с рычагами. Как отмечалось, эти шарниры должны обес­печивать угловые перемещения в вертикальной плоскости, возни­кающие при изменении прогиба подвески, и вращательные в го­ризонтальной плоскости (близкой к ней) при управляемом повороте колес.

Различают несущие (высоконагруженные) шарниры, через ко­торые передаются вертикальные силы от колеса к упругому элементу, и направляющие, или поддерживающие, шарниры. Несущие шар­ниры, в свою очередь, подразделяются на узлы прямого и обрат­ного действия. Отличительным признаком «прямых» шарниров (рис. 10.68 а) является то, что осевая сила от вертикальной нагрузки на колесо, действующая на сферический палец 1, вдавливает этот палец в корпус шарнира 2 В «обратных» шарнирах (рис. 10.68 ff) эта осевая сила стремится вырвать палец через овальное отверстие из корпуса. Очевидно, что по соображениям безопасности автомо­биля несущие шарниры, и особенно обратного действия, должны обладать весьма высокой надежностью.

Рис. 10.67. Литой из алюминиевого сплава поперечный рычаг

По компоновочным причинам несущие шарниры своим кор­пусом крепятся чаще всего к рычагу подвески, а палец посредством небольшого конуса, обеспечивающего беззазорность соединения, -к поворотному кулаку (рис. 10.63). Сферическая поверхность пальца / (рис. 10.68а) для снижения сил трения полируется; при сборке шарнир заполняется долговечной смазкой, плотно закрывается ре­зиновым чехлом 4и обычно не требует обслуживания в эксплуатации. Для улучшения виброизоляции кузова автомобиля корпус шарнира может устанавливаться в резиновых подушках (5 на рис. 10.68г).

Направляющие шарниры (рис. 10.68в) внешне мало отличаются от несущих, однако конструктивно они предназначены для передачи в основном поперечных сил и лишь в незначительной степени осевых.

Шарниры, предназначенные для соединения с кузовом (рамой) качающихся элементов направляющих устройств подвески (рычагов, штанг и рессор), должны иметь малое внутреннее трение, обладать виброизолирующими (демпфирующими) свойствами и не требовать обслуживания в эксплуатации. При этом они должны также иметь определенную жесткость для того, чтобы либо сохранять кинематику

направляющего устройства при любых режимах нагружения, либо за счет собственной деформации корректировать кинематические ха­рактеристики в зависимости от величины нагружающей силы (так называемая эластокинематика). Перечисленные требования достаточ­но противоречивы и в совокупности полностью трудновыполнимы. На легковых автомобилях эти требования в определенной мере реализуются при использовании резинометаллических шарниров. Такие шарниры могут быть использованы и на грузовых автомобилях малой грузоподъемности. Различают резинометаллические элемен­ты, работающие преимущественно на кручение, и опоры (подушки), испытывающие сжатие с изгибом.

Шарниры, работающие на кручение, имеют две разновидности. Это так называемые сайлент-блоки, в которых резиновая деталь запрессована между внутренней и наружной стальными втулками или привулканизирована к ним. При сборке подвески наружная втулка сайлент-блока запрессовывается в проушину рычага, а внут­ренняя болтом или гайкой притягивается к кронштейну на кузове или раме. При качании рычага или тяги подвески резина скручи­вается, испытывая деформации сдвига без скольжения относительно втулок; максимальный угол закрутки ±15°. Допустимый угол перекоса осей металлических втулок ±8°.

В другом конструктивном исполнении резиновая деталь запрес­совывается непосредственно в проушину рычага и на внутреннюю стальную втулку (рис. 10.69а). Поскольку из-за малого диаметра

тангенциальные силы между внутренней втулкой и резиной зна­чительно больше, чем между той же резиной и наружной втулкой, то соединение с внутренней втулкой обычно усиливают вулкани­зацией. Такие шарниры конструктивно несколько проще. Для на­дежной передачи осевых усилий резиновая втулка имеет развитые торцевые заплечики. При этом применяется меньшее радиальное обжатие резины при сборке, и поэтому шарнир имеет меньшую крутильную жесткость. Однако при примерно том же допустимом угле закрутки такой шарнир допускает меньшие перекосы (±4°).

Радиальную или осевую жесткость шарнира можно увеличить за счет вве­дения в резиновую деталь твердых вту­лок (/ на рис. 10.696) или шайб. При этом жесткость на кручение остается практически неизменной.

В отдельных случаях резиноме-таллическим шарнирам могут прида­ваться корректирующие свойства. Так, например, при применении обычных цилиндрических шарниров в подвеске со связанными рычагами типа той, что показана на рис. 10.70 в, вследствие изгиба рычагов в гори­зонтальной плоскости и деформации шарниров под действием боковых ре­акций дороги на повороте задние колеса самопроизвольно поворачива­ются в сторону, противоположную повороту передних колес. Это может отрицательно сказаться на управля­емости автомобиля. Показанные на

Рис. 10.68. Разновидности сферических шарниров а — прямой несущий; б — перевернутый несущий; в — направляющий; г — перевернутый несущий в резиновых подушках

рис. 10. 70 а корректирующие шарниры на внутренних и наружных втулках имеют направляющие конусы, которые при боковой, де-

Рис. 10.69. Разновидности цилиндрических резино-металлических шарниров

а-резина привулканизирована к внутренней втулке и запрессована непосредственно проушину рычага; 6 — два двухслойных сайлент-блока запрессованы в проушину рычага

Рис. 10.70. Корректирующий сайлент-блок

а — устройство; б — характеристика жесткости; в — схема установки в задней

полузависимой подвеске

I — чисто радиальное обжатие; II — радиальное обжатие при наличии боковой силы

формации резины смещают наружные втулки (вместе с рычагами подвески) относительно внутренних так, что уменьшают или уст­раняют описанный поворот колес вместе с направляющим устрой­ством подвески.

Рис. 10.71. Разновидности резино­металлических опор растяжек по­перечных рычагов подвески

При соединении рычагов подвески с кронштейнами на кузове посредством растяжек применяют резиновые подушки, которые дают определенную свободу качания и демпфируют вибрации, переда­ваемые от колес (рис. 10.71). Особенность конструкций большинства таких опор состоит в том, что им придается высокая податливость при небольших перемещениях (5—7 мм) для эффективного демп­фирования вибраций и быстро увеличивающаяся жесткость при больших деформациях, чтобы существенно не нарушалась кинема­тика направляющего устройства. Для этого применяются профи­лированные шайбы и буртики в сочетании со сборочным предва­рительным натягом резиновых элементов.

Крепление верхней части стойки подвески типа «качающаяся свеча» к кузову автомобиля, независимо от того, передняя это или задняя подвеска, дол­жно иметь хорошие демпфирующие свойства, чтобы максимально снизить передачу на кузов вибраций, идущих от колеса. Опоры должны иметь осевую податливость для обеспечения эффек­тивного демпфирования и достаточную радиальную жесткость с целью сохра­нения кинематики подвески. При этом должно быть обеспечено качание стой­ки, кинематически возникающее при прогибах подвески. Эти свойства до­стигаются за счет применения специ­ально спрофилированных резиновых элементов опор (рис. 10.72 и рис. 10.73), которые наружной поверхностью при-

Рис. 10.72. Связанная верхняя опора стойки подвески

Рис. 10.73. Раздельная верхняя опора стойки подвески

__ 1 "I----

вулканизированы к стальной обойме, предназначенной для крепления к кузову, а внутренней — к элементам присоединения стойки подвески. Чтобы обеспечить малое сопротивление повороту управляемых колес и стойки, в опору вводится подшипник скольжения (см. рис. 10.64) или, что предпочтительнее, подшипник качения, причем к наружной обойме последнего может быть непосредственно при-вулканизирован резиновый элемент опоры (рис. 10.72). Если в под­шипнике опоры предусмотрено крепление как чашки пружины, так и штока амортизатора и оба названных элемента поворачиваются совместно, то такая опора называется связанной (см. рис. 10.33). Однако, как было отмечено выше, если шток удерживается от по­ворота креплением в опоре (см. рис. 10.64), то это снижает трение в подвеске. Такая опора называется раздельной.

В конструкции, для которой предназначена опора, показанная на рис. 10.73, чашка пружины стойки подвески опирается на под­шипник / и давит на резиновую часть 2. Шток амортизатора крепится во втулке 3 и нагружает при работе резиновую часть опоры 4, которая имеет меньшую жесткость по сравнению с частью 2. При быстром ходе сжатия амортизатора деформация опоры от сил на штоке ограничивается профилированной шайбой 5, а при ходе отбоя - обрезиненным упором 6. Для улучшения характеристик жесткости опоры в ее резиновый элемент введены твердые вставки 7, 8 и 9.

. Регулирование углов установки управляемых колес и наклона оси поворота

Как подробно объясняется в главе 13, оси поворота управляемых колес в целях стабилизации устанавливаются с наклоном к верти­кали, а колеса — с развалом и схождением. При эксплуатации автомобиля может возникнуть необходимость регулирования на­званных углов.

Угол поперечного наклона оси поворота колес имеет достаточно большое начальное значение, а его роль в обеспечении стабилизации колес сравнительно невелика. При этом изменение угла в ходе эксплуатации за срок службы автомобиля обычно не превышает 10% начального значения. Поэтому отдельно регулирование этого угла, как правило, не выполняется, хотя он соответственно меняется при регулировании угла развала.

Изменение угла схождения управляемых колес осуществляется за счет элементов рулевого привода. Схождение неуправляемых колес обеспечивается при сборке автомобиля и эксплуатационной регу­лировки обычно не имеет. Принцип действия регулировочных узлов там, где они все же имеются, аналогичен применяемому для из­менения угла развала.

Углы развала и продольного наклона оси поворота колеса имеют, как правило, приспособления для регулирования только в незави­симых подвесках. В случае зависимых и полузависимых подвесок таких регулировок обычно нет, и величины углов восстанавливают только в случае повреждения автомобиля путем замены или правки соответствующих деталей.

В независимых подвесках на поперечных рычагах регулирование осуществляется перемещением в определенном направлении одной из внутренних осей качания рычагов. Так, в подвеске, показанной на рис. 10.63, между осью нижнего рычага и несущей поперечиной соосно переднему и заднему болтам крепления установлено не­сколько круглых шайб. Уменьшение толщины пакета шайб на одну и ту же величину спереди и сзади (удаление шайб) приводит к увеличению угла развала без изменения угла продольного наклона оси поворота. Удаление шайб спереди при соответствующем до­бавлении их числа сзади сопровождается поворотом нижнего рычага

в плане, при котором нижний сферический шарнир сдвигается вперед. Таким образом, увеличивается угол продольного наклона оси поворота колеса практически без изменения угла его развала. В показанной на рис. 10.59 подвеске на двух продольных рычагах регулирование развала осуществляется осевым перемещением сфе­рических пальцев шарниров 2 и 3. Так, палец 5 своим хвостовиком закреплен в рычаге 6 при помощи болтового клеммового соединения. На цилиндрической части пальца выполнена винтовая канавка, в которую при сборке подвески входит средняя часть болта, стяги­вающего клемму. Отпустив клеммовое соединение без удаления болта из отверстия в рычаге, путем поворота пальца вокруг его оси можно перемещать в поперечном направлении нижний шарнир 3. При этом соответственно изменяется угол развала колеса. Аналогичные операции можно проделать и с верхним шарниром 2 В приведенной конструкции угол продольного наклона оси поворота не регулируется. В подвесках типа «качающаяся свеча» регулирование развала чаще всего предусматривается в местах крепления стойки к пово­ротному кулаку. Реже встречается регулирование за счет переме­щения верхней опоры в овальных отверстиях в местах крепления к кузову автомобиля. В конструкции, показанной на рис. 10.64, стойка соединяется с поворотным кулаком двумя болтами. На резь­бовой части нижнего болта внутри косого отверстия в поворотном кулаке установлен регулировочный ползун (см. сечение Е-Е). Пе­ремещение этого ползуна вращением болта приводит к изменению развала колеса.

Одним из наиболее распространенных способов регулирования в таких подвесках угла продольного наклона оси поворота колеса является продольное смещение нижнего сферического шарнира за счет изменения длины продольной растяжки рычага (см. сечение В-В на рис. 10.64).

Весьма часто в этих подвесках на одном из болтов крепления поворотного кулака предусматриваются эксцентриковые шайбы, контактирующие с боковыми буртиками. Вращение болта с шайбами приводит к изменению развала, а в случае применения таких уст­ройств в подвесках на диагональных рычагах осуществляется также регулирование схождения колес (рис. 10.60).

Дата добавления: 2015-07-26