Подвеска с виртуальной осью поворота колеса

Такая подвеска применяется на легковых автомобилях Фольксваген Фаэтон. При подвеске переднего колеса на четырех рычагах ось его поворота проходит не через верхний и нижний шарниры поворотной стойки, как это имеет место у известных конструкций подвески, а через точки пересечения продленных осей верхних и нижних рычагов.

 

Таким образом ось поворота колеса расположена как бы в свободном пространстве и меняет свое местоположение при повороте колеса. Поэтому такую ось поворота колеса называют виртуальной. Данная конструкция позволяет существенно приблизить ось поворота колеса к его средней плоскости. Это положительно сказывается на величинах плеча обката и плеча действия возмущающих сил, благодаря чему улучшаются характеристики управляемости и устойчивости автомобиля.

 

 

Вопрос 58

Сначала – о рамных конструкциях. Рама – это прочная конструкция, к которой крепятся все остальные детали. Она может быть клепаной, сварной или литой. На заре автомобильной эпохи применялись клепаные несущие конструкции, и использовались они на легких автомобилях. Литые рамы применялись крайне редко, и то на небольших авто. А вот сварные конструкции находятся в производстве до сих пор, несмотря на всеобщее признание несущих кузовов, правда, сейчас ими оснащаются лишь серьезные внедорожники. Сварные рамы имеют ряд преимуществ: их части штампуются, большинство деталей сваривается между собой при помощи электросварки, а некоторые элементы делаются съемными (части, к которым крепится силовой агрегат, и те, которые находятся в наиболее часто подверженных деформациям местах). При покупке рамного внедорожника следует обратить внимание именно на несущую основу – с течением времени или при неблагоприятных условиях эксплуатации рама может треснуть или даже лопнуть, причем такие дефекты образуются в самых нагруженных местах. В результате повышаются вибрации, снижается комфорт от езды, и в скором времени рама может просто «сложиться». Исправить дефекты не сложно, но после ремонта несущей конструкции за ней придется тщательно следить.

Несущая рама пикапа Ford F-150

Одно из основных преимуществ рамной конструкции состоит в том, что основу и кузов можно собирать параллельно, соединяя практически полностью готовое шасси с отделанным салоном в последний момент. Кроме того, у такой машины после долговременной езды по плохим дорогам не будет перекосов дверных проемов и трещин на стойках лобового стекла. И еще немаловажный момент: если взять два внедорожника одного класса, – рамный и безрамный – и посмотреть на их склонность к опрокидыванию, то можно заметить, что первую машину перевернуть существенно сложнее, ведь у нее центр тяжести гораздо ниже.

Кузов с интегрированной рамой, Jeep Cherokee 1984

Кузов с интегрированной рамой – промежуточное звено между несущим кузовом и несущей рамой. Если нагрузки на автомобиль небольшие, необходимая жесткость создается кузовом, а на серьезном бездорожье или при езде по городским ямам часть нагрузки берет на себя подрамник, обычно идущий по всей длине автомобиля, но являющийся менее прочным по сравнению с несущей рамой. Первым в мире внедорожником с кузовом с интегрированной рамой является американский Jeep Cherokee, который появился в 1984 году.

Первый в мире автомобиль с несущим кузовом - Lancia Lambda 1922

Большинство современных легковых автомобилей имеют несущий кузов. Впервые такую конструкцию применили на итальянской Lancia Lambda 1922 года. Ее создатель (и по совместительству владелец фирмы) Винченцо Лянча обратил внимание, что у самолетов все детали крепятся непосредственно к фюзеляжу, и решил поэкспериментировать с автомобильным кузовом. Основой первого в мире несущего кузова являлся пол с тоннелем для карданного вала и мощными поперечинами, к которому приваривались вертикальные стойки, ограничивающие дверные проемы, и другие наиболее важные детали. К основе несущего кузова Lancia Lambda крепились внешние панели, не столь прочные, как каркас – та конструкция, которая была использована итальянцами в 1922 году, представляет собой скорее пространственную раму, чем полноценный несущий кузов. Несущий кузов является гораздо более «серьезной» на вид конструкцией, чем пространственная рама. По сравнению с ней, в полноценном несущем кузове упрочненными являются крыша, задние стойки, пол багажника, и, иногда, задние крылья. Но в любом случае, каждая из разновидностей безрамных конструкций должна выполнять определенные требования по эргономике, аэродинамике, надежности (в этом плане несущие кузова предпочтительнее), безопасности и прочности.

Из каких же материалов изготавливаются классические несущие кузова и пространственные рамы? Верх рамки лобового стекла и верхние части центральных стоек крыши делают из конструкционной стали. Дверные проемы и пол изготавливаются из стальных сплавов повышенной прочности; а более нагруженные вертикальные части рамки лобового стекла и поперечины, отделяющие салон от багажника – из прочной стали. Наконец, из особо высокопрочной стали делаются подмоторный каркас и балки, перед которыми ставятся бамперы. При этом внешние панели, не влияющие на пассивную безопасность, могут быть не только стальными, но и алюминиевыми, пластиковыми и даже стекловолоконными – применение таких материалов повышает стойкость к коррозии и снижает вес автомобиля в целом.

Кузов в значительной степени отвечает за пассивную безопасность автомобиля. В целях ее оценки, машины, как серийные, так и концепты, разбивают и сами производители, и специальные (обычно некоммерческие) организации. Логично, что автолюбители больше доверяют независимым экспертам, самый известный из которых – Euro NCAP. Специалисты из подобных организаций подсчитывают полученное автомобилем число баллов и переводят его в звезды (максимальная оценка Euro NCAP – пять звезд). Краш-тесты бывают самыми разными – от банального контакта с неподвижным препятствием и бокового столкновения с другим автомобилем до опрокидывания и искусственной «встречи» с деревом или столбом. Все верно – ведь нужно учитывать столкновения как с деформируемым, так и с недеформируемым препятствиями. Кстати, в качестве первого выступает барьер из алюминия, имитирующий встречную машину. А в роли участников аварии – манекены с подключенными датчиками (сейчас почти повсеместно используются американские Hybrid III, есть и модели, имитирующие несовершеннолетних пассажиров). Кроме того, методика Euro NCAP предусматривает и «встречу» манекена с несущейся на него машиной. В мире имеется ряд организаций, исследующих результаты краш-тестов. В Соединенных Штатах действуют две наиболее известные – это IIHS («Страховой институт дорожной безопасности», оценка ставится по четырехбалльной шкале) и NHTSA («Национальное управление по безопасности дорожного движения», у которой деление автомобилей на классы заметно отличается от методики Euro NCAP). В Японии изучением пассивной безопасности автомобилей занимается «Национальная организация автомобильной безопасности и помощи жертвам ДТП» (NASVA, ее методика называется JNCAP, и согласно ей, о препятствие разбивается не весь автомобиль, а только его кузов). «Австралийская автомобильная ассоциация» использует методику ANCAP, совпадающую с общепризнанной Euro NCAP, но классы автомобилей отличаются. При выборе автомобиля следует обращать внимание на баллы, полученные при разных краш-тестах, ведь в разных странах машины продаются в разных комплектациях, и только изучив итоги различных испытаний, можно прийти к выводу об уровне пассивной безопасности того или иного автомобиля.

Краш-тест KIA Cerato по методике Euro NCAP

Что же все-таки лежит в основе любого автомобиля? Двигатель? Кузов? Рама? Электроника? Тормозная система? На этот вопрос вряд ли можно дать однозначный ответ – без электроники машина может существовать, если убрать раму, все узлы можно прикрепить к кузову, а вот без тормозов, двигателя, кузова и коробки передач ездить вряд ли возможно. Что в машине самое главное, каждый решает сам. Но, несомненно, тип и конструкция кузова являются одними из наиболее важных критериев при выборе автомобиля.

Для тех кто не в теме. Рамная конструкция, это когда в основе автомобиля стоит рама из швеллеров, к которой крепиться вся ходовая, двигатель. Сверху крепиться кузов.

 

несущий кузов - это когда в сам кузов внедрена несущая конструкция лонжеронов, которые заменяют полноценную раму.

Информация из Википедии
Преимущества
- Рама достаточно проста по конструкции относительно самонесущих кузовов и имеет хорошо отработанные методики расчёта;
- При применении на легковом автомобиле, отдельная от кузова рама позволяет повысить его комфортабельность, обеспечивая лучшую изоляцию от вибраций и шумов, исходящих от агрегатов и шин;
- Отдельная рама считается более пригодной для восприятия больших нагрузок, например при использовании на грузовике или «жёстком» внедорожнике;
- На одной и той же раме могут строиться самые различные модификации и даже автомобили; раму легко удлинить без потери прочности, например для создания многоосного грузовика, удлинённого автобуса или лимузина;
- Рамная конструкция упрощает сборку автомобиля на заводе, в итоге снижая себестоимость — все основные агрегаты собираются на раме, после чего она в сборе прикрепляется к кузову, что проще, чем крепить агрегаты по отдельности на несущем кузове;
- Отдельная рама позволяет легко видоизменять кузов легкового автомобиля, варьировать дизайн и создавать различные модификации, что было одним из основных факторов, обеспечивших широкую распространённость рамных шасси в автостроении США до восьмидесятых годов из-за традиции ежегодного обновления дизайна и частого рестайлинга автомобилей; при рестайлинге меняли кузов, а рама зачастую оставалась прежней. Например, Ford Crown Victoria моделей 1979, 1992 и 1998 годов отличались кузовами, но имели практически идентичные рамы;
- Кузовной ремонт рамного кузова после ДТП существенно проще, чем несущего;

Делаем выводы: жесткость, неубиваемость, простота...что собственно и нужно для оффроада
Недостатки
- Разделение функций рамы и кузова приводит к существенному увеличению массы относительно несущего кузова;
- Рамные автомобили, как правило, при прочих равных (сравнимые размеры, масса, класс автомобилей) имеют худшую пассивную безопасность из-за сложностей с созданием зон запрограммированной деформации;

 

ВОПРОС 59

Устройство автомобильного колеса:

Колесо автомобиля состоит из пневматической шины, обода, соединительного элемента (диска), ступицы и пневматических шин.
В зависимости от конструкции обода и соединительного элемента колеса могут быть разборными и неразборными, дисковыми и бездисковыми. Ступица колеса обеспечивает его свободную установку на оси автомобиля.

Неразборное колесо с глубоким ободом
Обод служит для соединения шины с колесом. С этой целью ему придается специальная форма. Колесо в сборе должно быть сбалансировано, балансировочные грузики крепятся к ободу с помощью пружинных зажимов или клея. На большинстве легковых автомобилей и грузовых небольшой грузоподъемности используются глубокие, неразборные ободья.
Глубокий обод жестко соединяется с диском, который служит для крепления колеса к ступице с помощью болтов или гаек со шпильками. Полки глубокого обода имеют конусную форму для плотной посадки шины на обод. Угол наклона полок составляет, как правило (5±1)°. Полки обода заканчиваются закраинами, имеющими определенную форму и служащих боковыми упорами для шины.
Расстояние между закраинами называется шириной профиля обода. В средней части обода имеется углубление, необходимое для облегчения монтажа и демонтажа шины на обод. Это углубление (ручей) может быть расположено симметрично относительно плоскости колеса или со смещением.

Размеры и профиль обода регламентированы соответствующими стандартами. На каждый обод наносится соответствующая маркировка, из которой можно узнать размеры и профиль. Основные размеры обода, ширину профиля и диаметр, как правило, все изготовители указывают в дюймах, за исключением компании Michelin, которая применяет для этого миллиметры.
Пример маркировки: 5J × 13H2 ET 30, где:
5 — ширина обода в дюймах;
13 — диаметр обода в дюймах;
J и H2 — конструктивные особенности профиля обода;
ET 30 — вылет (от немецкого слова Einpresstiefe — ET) 30 мм.

 

Положительное (а) и отрицательное (б) плечо обката управляемого колеса
Вылет колеса (выступ) является важным параметром. Любое колесо должно «охватывать» ступицу, к которой оно крепится, потому что центр пятна контакта шины с дорогой смещается относительно вертикальной оси, проходящей через центр ступицы на небольшую величину, которая рассчитывается при конструировании подвески и рулевого управления автомобиля.
Величина вылета особенно важна для управляемых колес, потому что положение пятна контакта относительно оси поворота колеса играет важную роль в определении характеристик поворота автомобиля.
Неразборные колеса с глубоким ободом обычно центрируются на ступице с помощью центрального отверстия. Если диаметр центрального отверстия больше, чем у посадочной части ступицы, то центрирование осуществляется по коническим (или сферическим) поверхностям в отверстиях диска, предназначенных для крепления болтами или гайками. Иногда для лучшего центрирования и облегчения монтажа используют пластмассовые кольца, которые устанавливаются перед монтажом колеса на ступицу в центральное отверстие диска.
Колесные диски легковых автомобилей изготавливаются штамповкой из стали с последующей сваркой обода и диска или из легких сплавов (алюминиевых или магниевых). Наиболее прочные колеса из легких сплавов — кованые. Они имеют мелкозернистую структуру и высокую прочность при малой массе. Легкосплавные колеса дороже стальных, но эстетически привлекательнее. Колеса изготавливались и из композитных материалов: например, еще в 70-е гг. фирма Citroёn выпускала армированные углепластиковые колеса, которые весили в два раза меньше металлических. Однако из-за высокой стоимости таких колес они устанавливаются только на дорогих спортивных автомобилях.

Разборные ободья применяют для колес большинства грузовых автомобилей и автобусов. Разборные ободья могут быть дисковыми и бездисковыми. Наиболее часто используются разборные ободья с коническими посадочными полками.

Бездисковое колесо, его общий вид (а) и крепление колеса (б):
и высокую жесткость, поэтому монтаж таких шин на неразборные ободья затруднен. Разборные ободья позволяют облегчить эту задачу. Для некоторых шин грузовых автомобилей большой грузоподъемности применяют разборные ободья с распорными кольцами. Такие ободья состоят из двух частей, соединяемых между собой болтами. Такая конструкция надежно удерживает шину на колесе независимо от значения давления воздуха в шине.
Ступицы колес изготавливают из стали или ковкого чугуна. К ним крепятся элементы тормозных механизмов, диски и барабаны. Ступица устанавливается на подшипниках, которые должны воспринимать не только радиальные, но и осевые усилия от действия боковых сил. В ступицах устанавливают конические роликовые или шариковые радиально-упорные подшипники.
В подшипники колес закладывается смазка, выдерживающая высокие температуры. Для предотвращения вытекания смазки и попадания грязи подшипники уплотняются сальниками.

 

 

Вопрос60

Устройство шины

Главная / F.A.Q. / Устройство шины

Транспортные шины пневматические или цельнолитые. Резинокордная часть конструкции колеса, служащая для обеспечения передачи тяговых и тормозных усилий, а так же для поглощения вибраций и ударов, возникающих при движении транспортного средства, называется шиной.

 

Шины в своей основе имеют следующие основные элементы:

1. каркас

2. протектор

3. внутренний герметичный слой

4. брекер

5. борта

По своей конструкции шины различают на пневматические и цельнолитые. В пневматической шине основным гасителем энергий удара и вибраций служит находящийся в шине под определенным давлением газ, в цельнолитой шине - резиново-полимерная основа. Как правило пневматические шины применяются на легковых, грузовых машинах и сельхозтехнике. Цельнолитые шины находят применение на спецтехнике и погрузчиках.

По своей кордной конструкции шины различают на радиальные и диагональные. В настоящее время для легковых автомобилей в основном используются радиальные шины, так как они более мягкие и лучше гасят неровности дороги.

По виду протектора шины бывают дорожные, внедорожные и универсальные. Протектор дорожной шины более гладкий с частыми не большими блоками, внедорожная шина наоборот, имеет более грубый протектор с редкими крупными блоками в средней части шины и по бокам. Универсальная шина имеет рисунок протектора с шашками среднего размера.