14.2. Передняя подвеска

Рис. 13.3. Элементы передней подвески автомобиля Fiesta: 1 – амортизаторная стойка McPherson; 2 – стабилизатор поперечной устойчивости; 3 – поворотный кулак со ступицей в сборе; 4 – подрамник; 5 – L-образные поперечные рычаги

Передняя подвеска автомобиля Fiesta обладает высокой «эластичностью» при прохождении поворотов. Отличное поведение подвески обеспечивают амортизаторные стойки 1 (рис. 13.3) McPherson, стабилизатор 2 поперечной устойчивости, улучшающий поведение автомобиля при прохождении поворотов, и L-образные поперечные рычаги 5 независимой подвески, направляющие передние колеса в продольном и боковом направлениях.

Независимая подвеска колес.

Подвеска передних колес типа McPherson (запатентована в 1949 году) состоит из амортизатора, пружины и поворотного кулака со ступицей колеса.

Амортизаторная стойка.

Совмещает в себе функции направляющего аппарата и гасящего элемента и состоит из витой цилиндрической пружины и телескопического амортизатора, который работает внутри витков пружины. Внутренние упоры стойки ограничивают перемещение колеса вниз, например, при жестком ударе или наезде на выбоину, при этом исключается блокирование пружины и внезапное разрушение амортизатора.

Купол амортизаторной стойки (в крыле колеса).

К куполу крепится верхняя часть амортизаторной стойки. Сверху он выполнен в виде резиновой опоры с упорным подшипником, которая центрирующим кольцом опирается на верхний и нижний тарельчатые диски. К упорному подшипнику прикреплен шток амортизаторной стойки.

С помощью двух болтов крепится к нижней части амортизаторной стойки и соединяет поворотный кулак с нижним поперечным рычагом независимой подвески. Поперечный рычаг независимой подвески закреплен в балке оси и воспринимает боковые усилия.

Стабилизатор поперечной устойчивости.

К поперечным рычагам независимой подвески крепится стабилизатор поперечной устойчивости, который представляет собой согнутый соответствующим образом стержень, изготовленный из рессорной стали. Он работает следующим образом: если при прохождении поворота колесо, находящееся на внутреннем радиусе поворота, отходит от автомобиля, стабилизатор скручивается. Эта возникшая упругая сила поддерживает амортизаторную стойку, которая расположена на внешнем радиусе поворота, что совместно с пружинами увеличивает жесткость стойки. Результатом работы стабилизатора является значительное уменьшение кренов автомобиля при прохождении поворотов.

Рулевое управление с зубчатой рейкой.

Оно закреплено на балке оси за двигателем. Состоящий из двух частей рулевой вал непосредственно воздействует на зубчатую рейку, к концам которой соответственно прикреплены левая и правая рулевые тяги. Поворотные движения передаются через наконечники рулевых тяг на поворотный кулак и колеса.

Рис. 13.4. Схождение передних колес

Углы установки колес в значительной мере влияют на устойчивость автомобиля, износ шин и расход топлива (рис. 13.4, 13.5).

Рис. 13.5. Углы установки передних колес: A — угол продольного наклона оси поворота; В — развал; С — угол поперечного наклона оси поворота колеса

Схождение —разность расстояний между бортовыми закраинами ободов, замеренных сзади и впереди колес на уровне их центров. Положительное схождение означает, что колеса впереди расположены ближе друг к другу, чем сзади (на уровне их центров). Схождение оказывает влияние на прямолинейность движения автомобиля и его управляемость. Благодаря схождению передние колеса вращаются параллельно. При повороте автомобиля из-за расположения рулевых тяг в виде трапеции колесо, расположенное на внутреннем радиусе поворота, поворачивается на больший угол, чем колесо, находящееся на внешнем радиусе поворота. Это вызвано тем, что при повороте внутренние колеса должны двигаться по кругу меньшего радиуса, чем наружные. Это автоматически поддерживает усилия в повороте и траекторию движения автомобиля. Кроме того, схождение препятствует вибрации колес и износу шин.

Развал — это угол между плоскостью вращения и вертикалью колеса. Он может быть положительным, как в автомобиле Fiesta, если колеса наклонены наружу, или отрицательным, если колеса наклонены внутрь. Правильно установленный угол развала уменьшает воздействие ударов от неровностей покрытия на рулевое управление, уменьшает поворотные усилия и влияет на равномерность износа шин передних колес. Если угол развала одного колеса положительный, а другого — отрицательный, то автомобиль будет уводить в сторону при движении по прямой.

Поперечный угол наклона оси поворота колеса — это угол между осью наклона поворотного кулака и вертикалью, проведенной через точку крепления колеса в продольной плоскости автомобиля. Расстояние от средней линии через колесо (среднюю точку соприкосновения шины с поверхностью) составляет радиус поворота. Для уменьшения воздействия отрицательных сил в рулевом управлении радиус поворота должен быть как можно меньше. За счет углов развала и поперечного наклона оси поворота точки касания колес с дорогой располагаются ближе к оси поворотного кулака. Этим поддерживается так называемое плечо обкатки. Чем меньше плечо обкатки, тем легче управление автомобилем. Это приводит к тому, что при вывернутых колесах автомобиль немного приподнимается. При отпускании руля колеса самопроизвольно возвращаются в среднее положение (восстанавливающий момент). Кроме того, удары от неровностей покрытия меньше передаются на рулевое управление.

Угол продольного наклона оси поворота — это угол между осью наклона поворотного кулака и вертикалью, проведенной через точку крепления колеса в плоскости, перпендикулярной продольной оси автомобиля. Ось, относительно которой поворачивается колесо, размещается в пространстве так, что ее нижняя часть наклонена вперед. Такой угол продольного наклона называется положительным. При положительном значении угла обеспечивается лучшая устойчивость и стабилизация управляемых колес при прямолинейном движении.