Подвеска на пространственных рычагах

Фирма «ДаймлерБенц» разработала эту заднюю подвеску для мод. 190190Е, а с 1985 г. устанавливает ее также на мод. 200D300E. Как видно из 5.48, эта подвеска представляет собой отдельный агрегат, допускающий предварительную подсборку и точную регулировку кинематических параметров.

Это стало возможным благодаря поперечине 9 подвески (рис. 5.49) с большой жесткостью на изгиб, но податливой на кручение, что необходимо для предотвращения напряжений в четырех резиновых опорах; эти опоры частично осуществляют шумоизоляцию и служат для крепления поперечины к основанию кузова. На этом рисунке показана левая сторона подвески в трех видах. Для опоры 4 подшипника колеса поперечными направляющими элементами являются верхний рычаг 8 и нижний рычаг. Различная их длина обеспечивает благоприятное кинематическое изменение колеи и развала. Рычаг служит одновременно силовым узлом, на который опираются все детали, участвующие в подрессоривании. Для лучшей обтекаемости рычаг прикрыт пластмассовым кожухом. На этот рычаг опираются стойка 13, соединяющая его со стабилизатором 7, амортизатор 6 и пружина 2. Передаточное отношение от колеса к пружине iF — 1,83. Продольными направляющими элементами для опоры 4 подшипника колеса являются штанги 5 и 3, которые вместе с поперечными рычагами 8 и 1 обусловливают продольное смещение колеса при его ходе, в результате опора подшипника колеса отклоняется от вертикали на 7,5° относительно конструктивного положения.

При ходе сжатия 60 мм колеса перемещаются на 5 мм назад, а при ходе отбоя 100 мм — на 20 мм вперед. К этому добавляется еще поворот опоры 4 при ходе сжатия против часовой стрелки (рис. 5.52). Это перемещение обусловлено положением рычагов 5, 3, 1. (см. рис. 5.49). Чтобы исключить при этом любое кинематическое изменение схождения, поперечная тяга 14, которая крепится к вынесенному далеко вперед рычагу, занимает строго определенное положение. Достигаемый благодаря этому эффект показан на 5.53.

Тормозной момент и продольные силы нагружают все пять рычагов. Тяговый момент передается через полуоси 16 и картер главной передачи на поперечину 9 подвески и нагружает передние опорные элементы поперечины на сжатие, а задние — на растяжение. Взаимное наклонное расположение рычагов 5 и 3 на 5.49 и характер кривой на 5.52 указывают на наличие центра продольного крена и связанную с ним компенсацию продольного крена при торможении, которая возрастает с ходом отбоя. Этот центр расположен выше оси колеса, поэтому опускание задней части кузова при разгоне уменьшается. Фирма «ДаймлерБенц» указывает, что противодействие моменту при торможении составляет 60%, а при разгоне — 67%.

Взаимное пространственное положение всех пяти рычагов и точно согласованные податливости во всех опорных точках обусловливают под воздействием продольных сил только параллельное смещение осей колес, без изменения схождения. При абсолютно жестких опорах решение получилось бы более простым: за счет смещения наружных шарниров в центральную плоскость вращения колеса исчезло бы плечо действия продольных сил, а с ним — и изменение схождения.

Если же предусмотрены эластичные опоры рычагов, то мгновенная ось поворота колеса уже не располагается в центральной плоскости вращения колеса, она смещается в зависимости от податливости резины в большей или меньшей степени к середине автомобиля. Это могло бы привести к нежелательным поворотам колес под действием момента Faa, создаваемого тяговыми и тормозными силами.

Цель — размещение эластокинематической оси поворота в центральной плоскости вращения колеса — была достигнута путем смещения точек пересечения Е и G к наружной стороне колеса. Результирующее плечо r относительно центральной плоскости вращения, обусловленное кинематикой и податливостью, теперь равно нулю, так же, как и момент Far или FbT при торможении.

Как видно из 5.54, мгновенная ось EG отклонена на угол — тh от вертикали; если бы речь шла об управляемых колесах, можно было бы говорить об отрицательном наклоне оси поворота. При прямолинейном движении и нагрузке в три человека по 68 кг вследствие указанного наклона получается отрицательный вылет оси поворота nк = — 15 мм. Если на повороте или вследствие дорожных неровностей возникают боковые силы Fs, то точка их приложения в плоскости контакта колеса с дорогой смещена на величину сноса nR, обусловленного деформацией шины. При обычном движении на повороте оба эти отрезка имеют почти одинако вую длину (nk=nR), т. е. силы Fs смещают задние колеса параллельно в направлении середины автомобиля, не вызывая их поворота. Как видно из 5.52, теоретический угол продольного наклона оси поворота составляет в конструктивном положении τh = —3°. При ходе сжатия подвески это отрицательное значение возрастает, а при отбое возникает даже положительный наклон. Снятие представленной кривой осуществлялось в чисто кинематических условиях, т. е. колеса исследуемого автомобиля «Мерседес 190Е» опирались на подвижные площадки. Кроме переменной вертикальной силы, при этом замере отсутствовали силы какоголибо другого направления.

Податливость эластичных опор, вызванная возникающими при движении продольными и боковыми силами, изменяет положение кривой, но характер изменения сохраняется: на внешнем колесе создается повышенный отрицательный угол наклона, а на внутреннем он уменьшается. Большая на внешнем колесе боковая сила Fsa образует на увеличенном теперь плече — пка поворачивающий момент Msa = Fsa(nR — nka), вызывающий положительное схождение. С внутренней стороныны становится меньше, возможны даже положительные значения, так что под действием момента Msi = Fsi (nR ± nki) осуществляется поворот колеса в направлении отрицательного схождения. Величина сноса реакции nR в рассматриваемом случае принимается равной 10 ÷ 40 мм, а размер nk рассчитывается по динамическому радиусу шины: nk=rДtgт. Для шин 185/65R1587H этот радиус составляет 302 мм.

Подвеска на пространственных рычагах вследствие эластичности способствует недостаточной поворачиваемости, причем это свойство усиливается с увеличением скорости движения на повороте, что создает высокий резерв безопасности при маневре «смена полосы движения». И еще одно преимущество: с увеличением нагрузки возрастает отрицательный продольный наклон «оси поворота» и усиливается — особенно важная в этом состоянии—тенденция к недостаточной поворачиваемости.

По кривым кинематических характеристик видно, что желательное иногда последующее опускание кузова, обусловливающее уменьшение допустимой нагрузки на ось и укорачивание хода сжатия, практически не приводит ни к каким ухудшениям:

Изменение колеи и продольное смещение колеса при ходе

Подвески становятся меньше;

Центр крена снижается;

Отрицательный развал задних колес и отрицательный продольный наклон «оси поворота» увеличиваются;

Схождение не испытывает никаких изменений.

TBegin-->

TEnd-->

Рис. 5.49. Вид сзади (а), сбоку (б) и сверху (в) на подвеску с пространственными рычагами автомобилей 190/190E (серии №201). Расположенный на внутреннем конце тяги 14 эксцентриковый палец 15 служит для регулировки схождения. Эксцентриковый палец 11 на рычаге 5 предназначен для получения показанного на рис. 5.53 изменения схождения при сборке подвески, поэтому изменять его положение без особых оснований не следует. Пружины, амортизаторы и стабилизатор вверху передают усилия на основание кузова, внизу же они нагружают поперечные рычаги 1 и через их внутренние опоры — переднюю 10 и заднюю 12 резиновые опоры поперечины подвески. Передаточное отношение от колеса к пружине iF=l,83, амортизаторы установлены ближе к колесам: iD=1,23. Общий ход подвески составляет 230 мм, неподрессоренные массы — 91 кг

Рис. 5.52. Изменение теоретического угла τh продольного наклона «оси поворота» в зависимости от хода сжатия s1 и хода отбоя s2 на автомобилях 190/190E. Фирма «Даймлер-Бенц» указывает значение вылета оси поворота nk = —15 мм, в конструктивном положении это должно соответствовать углу τh ≈ —3°. При ходе сжатия этот угол увеличивается, а при отбое уменьшается и далее переходит в отрицательные значения. Наклонное положение этой кривой указывает на высоко расположенный центр продольного крена, который при ходе отбоя перемещается вверх и тем самым прогрессивно противодействует продольному крену при торможении: 1— конструктивное положение; 2— без нагрузки

Рис. 5.53. Изменение схождения при ходах сжатия и отбоя на автомобилях 190/190Е. При ходах подвески ±70 мм значение схождения δh=27' не изменяется, за исключением чрезвычайно малых отклонений, обусловленных эластичностью: 1— конструктивное положение; 2—без нагрузки; - - - левое колесо; — · — · — — правое колесо; ——— общее схождение

Рис. 5.54. Если при жестких опорах рычагов точки пересечения Е и G расположены в центральной плоскости вращения колеса, то приложенные к колесу продольные силы имеют нулевое плечо действия и не вызывают никаких поворотных движени