Кинематические преимущества подвески на двойных поперечных рычагах

В этой конструкции с каждой стороны есть два поперечных рычага, имеющих поворотные опоры на раме, поперечине или кузове. Наружные концы рычагов — в случае передней подвески — соединяются посредством шаровых шарниров с поворотной цапфой или кулаком. Чем больше может быть расстояние с между поперечными рычагами (рис. 5.1), тем меньше силы в рычагах и их опорах, т. е. тем меньше податливость всех деталей и точнее кинематика подвески. Этому способствует эластичное восприятие жесткого качения радиальных шин верхними рычагами. Хотя продольные силы, вызываемые сопротивлением качению, на верхнем рычаге лишь незначительно меньше (FEx на рис. 5.2.), однако нижний рычаг и его опоры выполняются с расчетом на явно большие нагрузки. Последние возникают под действием боковых сил или при торможении.

Главное преимущество подвески на двойных поперечных рычагах — ее кинематические качества: взаимным положением рычагов можно определить высоту как центра поперечного крена, так и центра продольного крена (рис. 5.3—5.5). Кроме того, за счет различной длины можно влиять на угловые перемещения колес при ходах отбоя и сжатия, т. е. на изменение развала и, независимо от этого, на изменение колеи. При более коротких верхних рычагах колеса при ходе сжатия наклоняются в сторону отрицательного развала, а при ходе отбоя — в сторону положительного. За счет этого можно противодействовать изменению развала, обусловленному боковым креном кузова. Показанный на 5.5. центр продольного крена Оа находится для передней подвески позади колес, а для задней — перед ними. Если центр Он может быть размещен выше оси колес, это не только повысит эффективность противодействия крену при торможении, но и уменьшит «приседание» при разгоне в случае ведущих колес.

Все вышеназванные свойства могут быть реализованы с помощью пяти рычагов, определяющих пространственное перемещение колеса.

Фирма «ДаймлерБенц» в 1968 г. выполнила таким образом заднюю подвеску ведущих колес опытного автомобиля С111 «. Изменение схождения по всему ходу подвески составляет менее 2, а изменение колеи АЬ не превышает 7 мм. Относительно короткий верхний рычаг и длинный нижний позволили получить показанное на 5.9 чрезвычайно благоприятное изменение развала до 7=—3° при ходе сжатия колеса si = 50 мм. За счет этого широкий протектор гоночной шины очень низкого профиля всегда — даже при крене кузова на повороте — полностью прилегает к дорожной поверхности, что необходимо для надежной передачи боковых и продольных сил. Продолжения показанных на 5.6. продольных рычагов пересекаются в центре продольного крена Oh. Таким образом, эти рычаги не только передают тяговые и тормозные силы, но и за счет своего взаимного положения препятствуют опусканию задней части кузова при разгоне и подниманию при торможении. По данным фирмы «ДаймлерБенц», продольный крен при разгоне компенсируется на 85 %, а при торможении — на 74 %.

Однако такие кинематические характеристики могут быть получены только с жесткими опорами рычагов. Любая податливость здесь нежелательна, но она неизбежна, если для изолирования от дорожных шумов в опорах рычагов крупносерийных легковых автомобилей применяются резиновые или пластмассовые элементы.

Все детали подвески на двойных поперечных рычагах можно закрепить на поперечине подвески. Эта поперечина, которая служит силовым узлом, привертывается с использованием шумоизолирующих элементов к кузову и допускает предварительную сборку всего агрегата.

Рис. 5.1. Тормозная сила Fb имеет относительно оси поворота EG плечо rb=rScosσ. Перенесенная по перпендикуляру на эту ось сила Fb вызывает наибольшую реакцию в точке G: FGx=Fb+FE



Рис. 5.2. На прямолинейно катящемся колесе силу сопротивления качению FR нужно рассматривать в виде силы F'R, приложенной в центре колеса; она имеет плечо ra относительно оси поворота. Величина этого плеча продольной силы зависнт от плеча обкатки rS; чем меньше последнее, тем выше на оси поворота приложена в виде F'R сила FR и тем равномернее нагружаются в продольном направлении точки Е и G. Аналогичные статические соотношения справедливы и для тяговых сил, а также для тормозных в том случае, если тормоза расположены внутри, на главной передаче




Рис. 5.3. Полюс Р определяется взаимным положением рычагов (т. е. углами α и β). Центр крена W расположен в средней продольной плоскости на линии, соединяющей точки Р и N. Чем ближе к колесу находится полюс, тем больше изменение колен (изображенное в точке N) в зависимости от хода колеса. Для определения этого значения при небольших ходах достаточно поставить циркуль в точку Р. Изменение развала определяется мгновенным поворотом колеса вокруг полюса Р. При удаленном от колеса полюсе изменение развала меньше, при приближенном к колесу — больше




Рис. 5.4. Значение мгновенного изменения развала при ходе отбоя и сжатия колес зависит исключительно от длины отрезка q, но не от высоты полюса. Указанное значение влияет на положение центра крена, а значит, и на изменение колен. Если W1 располагается выше уровня дороги, то дуга 1 представляет кривую изменения в малом диапазоне. Точка W2, расположенная на уровне дороги, обусловливает при малых ходах перемещение точки контакта колеса по вертикали 2.
В этом случа е за счет соответствующего выбора длины рычагов можно почти полностью исключить изменение колеи




Рис. 5.5 Наклонные на виде сбоку рычаги обусловливают появление реакции FOz в центре продольного крена Оυ расположенном позади передней оси. Чем длиннее отрезок е и короче с, тем больше будет сила FOz, поддерживающая кузов и уменьшающая продольный крен при торможени



Рис. 5.6. Задняя подвеска автомобиля С111 фирмы «Даймлер-Бенц», разработанная в 1968 г. и явившаяся предшественником «подвески на пространственных рычагах». Назначение пространственно расположенных штанг разной длины в значительной мере независимо. Детали 1 и 2 воспринимают продольные силы, образуют центр продольного крена Оh, и за счет своего наклонного положения (на виде сбоку) уменьшают продольный крен при разгоне и торможении. Большой разнос штанг 3 и 4 предотвращает изменение схождения, а короткий рычаг 5 вместе с этими длинными штангами обеспечивает желательное изменение схождения, не вызывая в то же время изменения колеи. Условием осуществления этого является применение неподатливых шарнирных опор, что способствует точной кинематике, почти не подверженной влиянию боковых и продольных сил: а — вид сбоку; б — вид сзади, в — вид сверху



Рис. 5.9. Благоприятное изменение развала задних колес на автомобиле С111, достигнутое за счет длинных нижних поперечных штанг и короткой верхней