Зачем нужны пружины в подвеске

Роль пружины в подвеске автомобиля.

Для чего предназначены пружины авто?
Амортизатор и пружина всегда работают в паре, выполняя две части одной большой задачи – обеспечения плавности хода и управляемости машины. Пружина – это упругий элемент подвески, которая смягчает толчки и удары от езды по неровной дороге. После наезда на препятствие колесо отрывается от земли и становится неуправляемым.

Задача пружины – как можно скорее вернуть его на место, но после удара о дорогу колесо отскакивает назад, и чем более мягкая пружина – тем сильнее она может сжаться и поглотить больше энергии. Т.к. эта энергия расходуется очень медленно, то колебания долго не будут затухать, подпитываясь новыми толчками от неровностей на дороге. Для решения этой проблемы на помощь приходит амортизатор, который предназначен для быстрого гашения колебаний колеса путём преобразования в тепло колебаний кузова и подвески.

Нужно ли менять пружины при замене амортизаторов?

Нормальная работа подвески возможна только при правильном взаимодействии и полном выполнении своих функций амортизатором и пружиной. В то время как пружины удерживают массу машины, их движения контролируются амортизаторами – соответственно они зависят друг от друга. Если какой-то из компонентов «не дорабатывает», то он перекладывает часть работы на «партнёра». Если проседает пружина, то перегруженный дополнительной работой амортизатор гораздо быстрее выходит из строя, а плохой амортизатор не может нормально ограничивать движения пружины и раскачивает автомобиль.

Почему теряет свои свойства такое сложное устройство как амортизатор, более-менее понятно, но почему теряет свои свойства пружина? Это происходит из-за:
1)Усталости металла в зависимости от её естественного износа;
2)Повреждений поверхности пружины (трение, камни, полное сжатие пружины);
3)Частой перегрузки автомобиля или преодоления на скорости неровных участков дороги;
4)Коррозии метала (повышенная влажность, влияние дорожной соли).
5)Нарушение тех.процесса при производстве самих пружин и использование материала ненадлежащего качества.

От состояния пружины зависит и удерживание дороги, и степень отрицательного влияния на амортизаторы и наконечники, и тормозные показатели автомобиля — просевшие пружины не могут в достаточной степени нейтрализовать силу, возникающую при его торможении.

Наиболее оптимально при замене амортизатора также поменять пружины, но это дорого и не так обязательно, учитывая что визуально невозможно определить некоторые характеристики пружин, к примеру степень усталости металла.

Установка новых амортизаторов в комплекс со старыми, иногда начинающими ржаветь пружинами – это ремонт подвески наполовину при укорачивании срока службы амортизаторов. При одновременной замене амортизатора и пружины, подвеска восстановится до оригинального состояния, и как дополнительный бонус, часть затрат возместится за счёт экономии на двойной оплате трудозатрат.

Какая подвеска автомобиля лучше — ликбез ЗР

Напомним: подвеской автомобиля называется вся совокупность деталей и узлов, соединяющих кузов или раму автомобиля с колесами.

Перечислим основные элементы подвески:

• Элементы, обеспечивающие упругость подвески. Они воспринимают и передают вертикальные силы, которые возникают при проезде неровностей дороги.
• Направляющие элементы – они определяют характер перемещения колес. Также направляющие элементы передают продольные и боковые силы, и возникающие от этих сил моменты.
• Амортизирующие элементы. Предназначены для гашения колебаний, возникающих при воздействии внешних и внутренних сил

Вначале была рессора

У первых колесных не было никаких подвесок — упругие элементы попросту отсутствовали. А затем наши предки, вероятно, вдохновившись конструкцией стрелкового лука, стали применять рессоры. С развитием металлургии стальным полосам научились придавать упругость. Такие полосы, собранные в пакет, и образовали первую рессорную подвеску. Тогда чаще всего использовалась так называемая эллиптическая подвеска, когда концы двух рессор были соединены, а их середины крепились к кузову с одной стороны и к оси колес с другой.

Затем рессоры стали применять на автомобилях, причем как в виде полуэллиптической конструкции для зависимых подвесок, так и установив одну, а то и две рессоры поперек. При этом получали независимую подвеску. Отечественный автопром долго использовал рессоры – на Москвичах до появления переднеприводных моделей, на Волгах (за исключением Волги Сайбер), а на УАЗах рессоры применяются до сих пор.

Рессоры эволюционировали вместе с автомобилем: листов в рессоре становилось меньше, вплоть до применения однолистовой рессоры на современных малых развозных фургонах.

Плюсы рессорной подвески

Минусы рессорной подвески

• Простота конструкции – при зависимой подвеске достаточно двух рессор и двух амортизаторов. Все силы и моменты от колес рессора передает на кузов или раму, не нуждаясь в дополнительных элементах
• Компактность конструкции
• Внутреннее трение в рессоре с несколькими листами гасит колебания подвески, что снижает требования к амортизаторам
• Простота изготовления, дешевизна, ремонтопригодность

• Обычно используется в зависимой подвеске, а она сейчас встречается все реже
• Достаточно высокая масса
• Не очень высокая долговечность
• Сухое трение между листами требует или применения специальных прокладок или периодической смазки
• Жесткая конструкция с рессорами не способствует комфорту при малой нагрузке. Поэтому чаще применяется на коммерческих транспортных средствах.
• Регулировка характеристик в эксплуатации не предусмотрена

Пружинная подвеска

Пружины начали устанавливать еще на заре автомобилестроения и с успехом применяют до сих пор. Пружины могут работать в зависимых и независимых подвесках. Их применяют на легковых автомобилях всех классов. Пружина, поначалу только цилиндрическая, с постоянным шагом навивки по мере совершенствования конструкции подвески приобрела новые свойства. Сейчас применяют конические или бочкообразные пружины, навитые из прутка переменного сечения. Все для того, чтобы усилие росло не прямо пропорционально деформации, а более интенсивно. Сначала работают участки большего диаметра, а затем включаются те, что поменьше. Так же и более тонкий пруток включается в работу раньше, чем более толстый.

Плюсы пружинной подвески

Минусы пружинной подвески

• Отработанная и недорогая конструкция
• Сравнительно высокая долговечность
• Возможность обеспечения прогрессивной характеристики
• Не нуждается в обслуживании и смазке

• Подвеска получается не очень компактной, т.к. пружина не может передавать никаких усилий, кроме осевых, а потому требует направляющих элементов в виде рычагов.
• Пружинная подвеска не обладает свойством гашения колебаний, а потому требует мощных амортизаторов
• Нет возможности изменять характеристики подвески

Торсионы

А вы знаете, что почти в любом автомобиле с пружинной подвеской все равно есть торсионы? Ведь стабилизатор поперечной устойчивости, который сейчас ставят почти повсеместно, это и есть торсион. Вообще любой относительно прямой и длинный рычаг, работающий на кручение, представляет собой торсион. Как основные упругие элементы подвески торсионы стали применятся наряду с пружинами в самом начале автомобильной эры. Торсионы ставили вдоль и поперек автомобиля, использовали в самых разных типах подвесок. На отечественных автомобилях торсион использовался в передней подвеске Запорожцев нескольких поколений. Тогда торсионная подвеска пришлась кстати вследствие своей компактности. Сейчас торсионы чаще используют в передней подвеске рамных внедорожников.

Упругим элементом подвески является торсион – стальной стержень, работающий на кручение. Один из концов торсиона закреплен на раме или несущем кузове автомобиля с возможностью регулировки углового положения. На другом конце торсиона установлен нижний рычаг передней подвески. Усилие на рычаге создает момент, закручивающий торсион. Ни продольная, ни боковая силы на торсион не действуют, он работает на чистое кручение. Подтяжкой торсионов можно регулировать высоту передней части автомобиля, но при этом полный ход подвески остается прежним, мы только меняем соотношение ходов сжатия и отбоя.

Плюсы торсионной подвески

Минусы торсионной подвески

• Очень компактны и легки
• Возможно регулирование преднатяга торсиона, что позволяет перенастраивать подвеску под конкретные требования
• При поломке, что бывает крайне редко, легко заменить своими силами. Также упрощается ремонт передней подвески, которую всегда можно разгрузить просто ослабив торсионы.

• Очень высокие требования к качеству изготовления, поскольку торсион представляет собой не просто пруток, а требует прочной заделки концов, обычно с помощью шлицевых соединений.
• Относительно дороги в производстве

Амортизаторы

Из курса школьной физики известно, что любой упругой системе свойственны колебания с некой собственной частотой. А если еще будет воздействовать возмущающая сила с совпадающей частотой, то возникнет резонанс — резкое увеличение амплитуды колебаний. В случае с торсионной или пружинной подвеской бороться с этими колебаниями и призваны амортизаторы. В гидравлическом амортизаторе рассеивание энергии колебаний происходит за счет потери энергии на перекачивание специальной жидкости из одной камеры в другую. Сейчас телескопические амортизаторы распространены повсеместно, от малолитражек до большегрузных автомобилей. Амортизаторы, называемые газовыми, на самом деле тоже жидкостные, но в свободном объеме, а он есть у всех амортизаторов, содержится не просто воздух, а газ под повышенным давлением. Поэтому «газовые» амортизаторы всегда стремятся вытолкнуть свой шток наружу. А вот у следующего вида подвесок без амортизаторов можно обойтись.

Пневматическая подвеска

В пневматической подвеске роль упругого элемента играет воздух, находящийся в замкнутом пространстве пневмобаллона. Иногда вместо воздуха используют азот. Пневмобаллон представляет собой герметичную емкость со стенками из синтетических волокон, завулканизированных в слой герметизирующей и защитной резины. Конструкция во многом напоминает боковину шины.

Важнейшим качеством пневмоподвески является возможность изменять давление рабочего тела в баллонах. Причем перекачка воздуха позволяет устройству играть и роль амортизатора. Система управления позволяет изменять давление в каждом отдельном баллоне. Таким образом автобусы могут вежливо наклоняться на остановке для облегчения посадки пассажиров, а грузовики сохранять постоянную «стать», будучи набитыми под завязку или абсолютно порожними. А на легковых автомобилях пневмобаллоны могут устанавливаться в задней подвеске для сохранения постоянного дорожного просвета в зависимости от загрузки. Иногда в конструкции внедорожников применяют пневмоподвеску и на передней, и на задней осях.

Пневмоподвеска позволяет регулировать клиренс автомобиля. На больших скоростях машина «приседает» ближе к дороге. Поскольку при этом центр масс становится ниже, уменьшается валкость в поворотах. А на бездорожье, где важен большой дорожный просвет, кузов, наоборот, приподнимается.

Пневмоэлементы совмещают в себе функции пружин и амортизаторов, правда только в тех случаях если это заводская конструкция. В тюнинговых конструкциях, когда пневмобаллоны просто добавляют к существующей подвеске, амортизаторы лучше оставить.

Плюсы пневматической подвески

Минусы пневматической подвески

• Невысокая масса
• Возможность изменения жесткости
• Поддержание постоянного клиренса
• Возможность изменения клиренса
• Заменяет упругий и гасящий колебания элементы

• Высокая сложность и цена всей системы
• На легковых автомобилях и внедорожниках долговечность ниже, чем у других типов подвесок.

Установку пневмоподвесок очень любят тюнингисты всех мастей. И, как обычно, кто-то хочет пониже, кто-то повыше.

Зависимая и независимая подвеска

Все слышали выражение «у него независимая подвеска по кругу». А что же это значит? Независимой подвеской называется такая подвеска, когда каждое колесо совершает ходы сжатия и отбоя (вверх и вниз) не оказывая влияния на перемещения других колес.

Независимая подвеска типа МакФерсон с L или А-образными рычагами — сегодня самый распространенный тип передней подвески в мире. Простота и дешевизна конструкции совмещаются с неплохой управляемостью.

Зависимой называется такая подвеска, когда колеса объединяет одна жесткая балка. При этом ход одного колеса, например вверх, сопровождается изменением угла наклона другого колеса относительно дороги.

Раньше такие подвески применялись весьма широко — взять хоть наши Жигули. Теперь только на серьезных внедорожниках с мощной неразрезной балкой заднего моста. Зависимая подвеска хороша только своей простотой и используется там, где по условиям прочности необходим жесткий неразрезной мост. Еще есть полузависимая подвеска. Такая используется на задней оси недорогих автомобилях. Она представляет собой упругую балку, которая связывает оси задних колес.

Полузависимая подвеска обеспечивает относительно неплохие характеристики, при этом намного дешевле независимой. А вот независимая подвеска — королева подвесок — обеспечивает оптимальное сцепление каждого колеса с дорогой и наименьшую передачу толчков от неровностей на кузов автомобиля. При этом такая конструкция самая дорогая в обслуживании.

Вам помягче?

Какую подвеску предпочесть? Мягкую или жесткую? Ответим очень просто — ту, которая нравится вам, но при этом ту, которой оснастили данную модель автомобиля разработчики. Выбирайте себе автомобиль при покупке по шкале «Жестко — Мягко», а не пытайтесь усовершенствовать конструкцию после покупки. Амортизаторы разных производителей имеют разную славу на рынке: одни жестче, другие помягче. Но производитель впрямую никогда вам об этом не скажет. На коробке будет указано, применим данный амортизатор к вашему автомобилю, или нет.

Еще один способ которым допустимо немного менять жесткость подвески автомобиля, это установка шин более высокого или более низкого профиля из диапазона допускаемых заводом изготовителем. Об этом читайте здесь.

Заключение

Каждый тип подвески нашел свою нишу и неплохо себя там чувствует, продолжая постепенно развиваться. Пожалуй, специалисты в области двигателей внутреннего сгорания останутся без работы раньше, чем подвесочники! А если серьезно, то самой совершенной считается пневмоподвеска. Пока ее недостатком является сложность конструкции и цена. Но со временем, если не изобретут ничего нового, то за независимой пневмоподвеской будущее. А еще старайтесь поддерживать подвеску в исправности. Не стоит ездить с пустыми амортизаторами, гнутыми рычагами и пружиной, от которой «всего один виток с краешку отломился».

Когда и зачем менять пружины

Пружина подвески отвечает за клиренс автомобиля и быстрый возврат колеса к опорной поверхности в движении. При этом пружину и амортизатор стоит воспринимать как единое целое, одна деталь без другой не имеет смысла и проектируют их под конкретную модель в паре. Когда колесо попадает на выпуклую неровность, пружина сжимается и передаёт смягчённый импульс толчка на кузов. Амортизатор в этот момент компенсирует инерционную раскачку благодаря превращению кинетической энергии колебаний кузова и неподрессоренных масс в тепло, которое рассеивается в атмосфере через вязкое трение внутри жидкости. Далее пружина возвращает колесо в положение оптимального контакта и обеспечивает сцепление с дорогой. Чем лучше баланс амортизатора и пружины, тем увереннее сцепление с поверхностью, выше уровень безопасности и комфорта.

Со временем пружина «устаёт»: теряет упругость, страдает от коррозии и ломается. К сожалению, не всегда без последствий. Просевшие пружины сокращают время работы амортизаторов примерно в два раза из-за увеличения ударных нагрузок и смещения диапазона рабочего хода поршня. Поломка или проседание пружин ухудшает комфорт движения и непосредственно влияет на безопасность. Главные риски — изменение углов установки колёс, которым сопровождается любое изменение эффективной длины пружин и повышенный риск поломки пружины в движении – например, в напряженном повороте. Чтобы не менять амортизаторы и элементы подвески слишком часто, получать удовольствие от мягкой и безопасной езды достаточно знать несколько признаков проблем с пружинами. О них и поговорим.

Пять явных показаний к замене пружин

Машина просела на одно из колёс, видна разница в расстоянии от земли до арки у колёс одной оси. С одной стороны оси расстояние нормальное, с другой – явно меньше. Представим, что речь идёт о передней оси и вы водитель. Ощущения, как будто бы спустило колесо, но шина при этом абсолютно цела.

В подвеске появились посторонние шумы без внешних признаков износа амортизаторов и пружин. Так бывает когда отламывается половина витка. Обломок пружины болтается в чашке, клиренс сохраняется, но есть скрип. Это оставшаяся часть пружины притирается обломком и издаёт глухие скребущие звуки.

Машина стала ближе к земле даже при средней нагрузке, а если хорошенько загрузить багажник, то почти не остаётся хода сжатия подвески. Брызговики касаются асфальта, возможны излишне частые контакты с «лежачими полицейскими».

У многих автомобилистов есть привычное место парковки, на котором они привычно сажают в салон взрослых детей или супругу. Пружины подвески со временем теряют несущую способность и клиренс немного убывает, но водитель это чаще всего не замечает. Автолюбителю на заметку: если одним прекрасным утром дверь после посадки пассажира на привычном месте ударится о бордюр или уткнётся в клумбу – стоит проверить пружины.

Следы коррозии на пружинах при осмотре подвески и участки, с которых слезло лакокрасочное покрытие.
Особенности климата, неаккуратная установка, дорожные реагенты, неисправные амортизаторы и контакты между витками повреждают защитное покрытие пружины. Это приводит к коррозии. Она ослабляет структуру металла, что со временем приводит к поломке.

Неявные показания к замене пружин

Более жёсткая работа подвески, частые пробои амортизаторов. Допустим, у вас кроссовер и ничего из того что мы описали выше вы не наблюдаете. При высоком клиренсе не так заметно, что машина просела, но для пружин это критично. Вы уже поменяли амортизаторы, отбойники, сайлентблоки, но на неровностях вы по-прежнему чувствуете удары. Если не поменять пружины, новые детали будут служить в 2 раза меньше. И это естественно, ведь ход подвески на сжатие из-за изношенных пружин сократился. От пиков ускорений страдает кузов, вклеенные стёкла, а в салоне поселяются «сверчки».

Замена пружин вместе с амортизаторами

Менять или нет – вопрос индивидуальный. Пружина может ходить 300 тыс. км, а может и 40. Хонда CR-V третьего поколения, например — отличная машина, но пружины на ней ходят всего 50 тыс. км из-за просчетов в конструкции и материале штатных деталей. Похожая ситуация с Outlander XL, Citroen C-Crosser и Peugeot 4007 (по сути одна и та же машина). Иногда проблема преждевременной просадки пружин – особенность конкретной модели и с этим ничего не поделать.

Если мы говорим о среднестатистическом автомобиле, то примерным сроком службы комплекта пружин можно считать километраж в 120-150 тыс. км, что примерно соответствует двум комплектам амортизаторов. Третий настоятельно рекомендуем устанавливать с новыми пружинами. Особенно актуально для автомобилей, которые куплены на вторичном рынке. Часто перед их продажей скручивают пробег и вероятность, что пружины стоят с завода и амортизаторы уже меняли очень велика.

«Ну сломается и бог с ней, ничего страшного»

Тут как повезёт. Обломанный виток может вспороть шину, повредить тормозной шланг или сломать деталь подвески. Также он может вылететь из под вашего колеса в лобовое стекло тому, кто идёт за вами.

Запомнить

Меняйте пружины, если:
— Изменился клиренс или автомобиль стал сильно проседать под нагрузкой;
— есть следы коррозии или повреждения лакокрасочного покрытия;
— вы владеете машиной долго и меняете стойки в третий раз;
— меняете амортизаторы на машине, которую купили на вторичном рынке; особенно если есть подозрение на скрученный пробег.

Пружины подвески: зачем нужны, когда менять, как подбирать

Благодаря пружинам машина сохраняет заданное положение кузова независимо от неровностей дороги или других нагрузок.

Глобально пружины отвечают за безопасность, грузоподъемность и комфорт в салоне.

Может показаться, что пружина — примитивный кусок витой проволоки, который в любом случае работает примерно одинаково, но это не так. В статье разбираемся, какие бывают пружины, как продлить им жизнь, когда менять и как их подбирать.

Зачем нужны пружины в подвеске автомобиля

На почти любой дороге есть неровности: колесо может провалиться в яму или наехать на кочку. Чтобы качество дорожного покрытия существенно не влияло на положение кузова машины, пружины в подвеске всегда находятся в относительно сжатом состоянии: на ямах пружина разгибается и дает колесу мягко проваливаться вниз, а на кочках, наоборот, сжимается и гасит удар.

Идеально гладких дорог не существует, поэтому без пружин в подвеске эксплуатировать авто невозможно: в салоне будет постоянная тряска, а механизмы скоро выйдут из строя от постоянных ударов. Функцию пружин выполняют и другие упругие элементы: пневматические подушки, рессоры или торсионы.

Характеристики пружин

На автомобили ставят разные пружины. Производители подбирают их с учетом множества факторов: массы авто, условий и характера эксплуатации, предполагаемых нагрузок и требований безопасности.

Пружины могут отличаться даже в рамках одной марки и модели в зависимости от комплектации — некоторые опции увеличивают вес авто, а некоторые предполагают другой характер вождения.

Жесткость — главная характеристика пружины. Чем жестче пружина, тем большая сила нужна, чтобы ее сжать. Более жесткая пружина будет передавать на кузов больше ям и ухабов, но управлять автомобилем будет интереснее: водитель лучше чувствует дорогу, машина меньше кренится в поворотах.

Подвеска с более мягкими пружинами лучше отрабатывает неровности и меньше передает их на кузов. Плата за комфорт — управляемость: в поворотах и при торможении автомобиль будет сильнее проседать и крениться.

Жесткость пружины зависит от ее внешнего диаметра и высоты, формы, шага витка, диаметра проволоки, количества витков и характеристик материала.

Высота — длина пружины в разжатом состоянии. Из двух пружин, разных по длине, но одинаковых по другим характеристикам, длинная будет жестче.

Шаг витка может быть постоянным или переменным, от него зависит количество витков в пружине и то, как она реагирует на разные типы нагрузок.

Сечение прута — диаметр проволоки, из которой изготовлена пружина. Чем толще проволока, тем жестче пружина.

Форма пружин в подвеске автомобиля может быть цилиндрической, конической и бочкообразной.

У цилиндрических пружин витки равны по диаметру и в полностью сжатом состоянии будут соприкасаться. При постоянном шаге витков пружина будет сжиматься линейно — чем выше нагрузка, тем больше сжатие.

Витки у пружин конической формы имеют разный диаметр и не соприкасаются при сжатии, поэтому у такой пружины больше рабочий ход.

У пружин бочкообразной формы диаметр и шаг витков изменяются, ближе к центру расположены самые широкие и редкие витки. Считается, что пружины такой формы лучше адаптируются к нагрузкам и сохраняют устойчивость авто, так как сжимаются и неравномерно изменяют жесткость.

В каталогах запчастей характеристики пружин обычно не указывают: оригинальные детали сделаны под конкретный автомобиль и точно подойдут по жесткости и размерам. А вот жесткость неоригинальных пружин может отличаться в любую сторону. Универсального способа не прогадать с выбором аналога нет, кроме очевидной рекомендации избегать совсем дешевых вариантов. Еще можно почитать специализированные форумы и отзывы: автолюбители охотно пишут о запчастях.