Мягкая и жесткая подвески: в чем разница и какая лучше

Мягкая и жесткая подвеска автомобиля – эти термины известны любому водителю, но что они означают на практике и на что влияют? Какую подвеску можно считать мягкой, а какую жесткой? Что взять за точку отсчета? Как изменить жесткость своей машины, если она, по каким-то причинам, не устраивает? На все эти вопросы вы найдете ответы в нашей статье.

Жесткость подвески – что это

Жесткой каждого автомобиля спроектирована под наиболее вероятные условия его эксплуатации.

Жесткость подвески – что и как работает

Первым сухопутным транспортным средством, которое изобрел человек, была телега, представлявшую собой деревянную раму или коробку, к нижней части которой крепились оси, оснащенные деревянными колесами. Благодаря жесткому креплению осей колес к раме, любые неровности, через которые проезжала телега, отдавались в ней вибрациями различной силы. Затем кто-то придумал оснастить ее рессорами, которые гасили быстрые колебания, поэтому езда в усовершенствованной телеге стала гораздо комфортней и, такие транспортные средства оснащали пассажирскими кузовами, назвав их каретами.

Шли годы и столетия, развивались науки и ремесла, кто-то ввел в обиход термин «подвеска», который намекал на то, что часть автомобиля подвешена над дорогой и может плавно перемещаться по вертикали, в отличии от жесткого крепления. Чем мягче была подвеска, тем легче пассажиры переносили проезд по любым неровностям, воспринимая их как своеобразные плавные волны.

Затем появились первые гоночные автомобили, которые могли ехать быстрей, чем 40–60 километров в час и, вот тут появилась проблема. Во время поворота на кузов автомобиля воздействует центробежная сила, которая толкает его в сторону от центра поворота, причем, чем выше от земли приложена эта сила, тем мощней ее воздействие. —

Жесткость подвески как работает

Упругий элемент подвески гасит вертикальный импульс, образованный в результате проезда колеса через препятствие.

Поэтому при повороте машину не только тянет в сторону от центра, но еще и наклоняет набок, норовя опрокинуть, что приводит к снижению сцепления колес с внутренней стороны поворота с дорогой. Поскольку машина уверенно держит траекторию движения лишь когда все колеса одинаково сцеплены с дорогой, то снижение сцепления колес одной стороны приводит к резкому росту нагрузки на колеса другой стороны. Как только сцепление колес с дорогой оказывается слабей воздействующей на машину центробежной силы, так сразу же колеса теряют связь с дорожным покрытием и переходят в режим скольжения, при котором сцепление на порядки меньше.

В результате возник парадокс – с одной стороны, мягкая подвеска – это хорошо, потому что пассажир не замечает мелких неровностей дороги, а проезд по крупным воспринимает как перекатывание на волнах. С другой стороны, мягкая подвеска – это плохо, потому что сильно ограничивает маневренность машины на поворотах. Поэтому жесткость подвески подбирают под условия эксплуатации, к примеру, для езды по грунтовым дорогам, или гонок на трассе, во всех же остальных случаях этот параметр оказывается неоптимальным, либо слишком мягким, либо, наоборот, излишне жестким.

Работа подвески – пружина или рессора плюс амортизатор

Если бы подвеска автомобиля состояла бы только из пружин или рессор, езда на такой машине превратилась бы в пытку, ведь после любой кочки кузов продолжал бы прыгать вверх-вниз до полного гашения импульса. Почему же так происходит? Наезжая на препятствие, колесо формирует вертикальный импульс, который толкает вверх подрессоренную массу, то есть все что находится выше пружины или рессоры, которая продолжает двигаться даже после окончания импульса за счет инерции. Затем полученная энергия заканчивается, подрессоренная масса стремится вниз, набирая скорость и, запасая энергию для воздействия на подвеску.

Разница в работе подвески с амортизатором и без

То есть получается тот же самый вертикальный импульс, но теперь направленный не вверх, а вниз, после чего упругий элемент снова сжимается, запасает энергию, а затем опять толкает подрессоренную массу от земли. Чтобы избежать такого развития событий, подвеску оснащают амортизатором, единственной задачей которого является снижение скорости распрямления упругого элемента, ведь чем медленней это происходит, тем меньше будет ответный вертикальный импульс.

Если упругий элемент и амортизатор сбалансированы и соответствуют условиям эксплуатации, то сжатие/распрямление пружины или рессоры никогда не приводит к опасным значениям, когда часть подвески может удариться о кузов, или поршень амортизатора столкнется с корпусом этого устройства. Если же дорожные условия не соответствуют расчетным, или возникает дисбаланс между упругим элементом и амортизатором, то появляются два последствия:

Если жесткость подвески недостаточна, то из-за большого рабочего хода поршень амортизатора ударяется о верхнюю или нижнюю часть своей камеры, что приводит сначала к снижению эффективности, а затем и полному выходу из строя этого элемента. Такой эффект называют «пробоем подвески». В подавляющем большинстве случаев достаточно пары «пробоев», чтобы вывести этот элемент из строя, после чего колебательная система, в которую входят упругий элемент и подрессоренная масса, начинает резонировать, а машина много раз подпрыгивает после каждой кочки.

Механика работы подвески

Чтобы объективно оценить разницу между мягкой и жесткой подвесками, необходимо сначала изучить механизм работы этой части автомобиля. Поскольку основу подвески составляет упругий элемент, не важно, рессора это или пружина, то ее упругость можно описать в виде уравнения M/L=U, где:

1. U – коэффициент упругости.
2. L – изменение длины.
3. M – масса, воздействующая на упругий элемент.

Механика работы подвески

При этом под массой, воздействующей на упругий элемент воспринимается не только подрессоренная масса, но и импульс, возникающий при проезде колеса через препятствие. Кроме того, коэффициент упругости нелинеен и приближен к экспоненте, то есть чем больше масса, тем сильней сопротивляется упругий элемент, а значит, тем выше его жесткость и тем меньше изменение длины. И сдвигая на графику точку, при которой давление на подвеску и ее сопротивление равны, можно регулировать жесткость этой системы.

Когда колесо наезжает на препятствие, параметр «М» меняется по формуле Эйнштейна, Е=мс², где:

• Е – энергия (добавочная масса);
• м – подрессоренная масса;
• с – скорость вертикального импульса, возникающего при проезде через препятствие.

Но существует еще один фактор, который часто игнорируют, а ведь именно он помогает понять, почему подвеска ведет себя так, а не иначе – это инерция. Что такое инерция? Это, упрощенно говоря, количество энергии, которое необходимо для того, чтобы придать какой-то массе определенное ускорение. Для того, чтобы плавно поднять подрессоренную массу, требуется определенный минимум энергии, а чем быстрей нужно это сделать, тем больше энергии потребуется, причем в квадратичной зависимости.

Примеры

Те, кто ездил на больших советских автомобилях эпохи шестидесятых и семидесятых годов прошлого века, отмечали, что на дороге они ведут себя как корабли, плавно переваливаются на кочках, легко проскакивают мелкие неровности, создавая максимальный комфорт. Причиной этого являются два фактора:

1. Огромный вес кузова.
2. Адаптация автомобиля к плохим дорожным условиям, ведь тогда далеко не все дороги СССР могли похвастаться высоким качеством.

Для адаптации подвески к плохим дорожным условиям пришлось увеличить клиренс (дорожный просвет), который у «ГАЗ 21» составлял 190 мм, а у «ГАЗ 24» 160–180 мм. При этом тот же «Шевроле Камаро» соответствующих годов выпуска, при сопоставимой массе, обладал клиренсом в 130 мм, то есть изначально был спроектирован для езды по гораздо более ровным дорогам.

Адаптация подвески к плохим дорожным условиям

Благодаря огромному дорожному просвету и мягкой подвеске, на такой машине вы сможете комфортно проехать даже по полю

Кроме того, различалась и максимальная скорость этих машин в базовой комплектации:

Соответственно, при одинаковой подрессоренной массе и примерно сопоставимых (обычное асфальтовое покрытие с редкими неглубокими выбоинами) энергия импульса, увеличивающего параметр «М» была гораздо выше у более скоростного автомобиля. Именно поэтому для «Шевроле Камаро» требовалась гораздо более жесткая подвеска, в противном случае импульс постоянно пробивал бы ее, из-за чего быстро вышли бы из строя амортизаторы. Вот и получается, что жесткость подвески должна соответствовать условиям эксплуатации, чем они тяжелей, то есть чем хуже дорожное покрытие, по которому будет ездить машина, тем мягче, чем лучше, тем жестче.

Жесткая подвеска на гоночном автомобиле

Если вы любитель погонять, то вам нужна максимально жесткая подвеска.

По этой же причине одни автомобили кажутся более мягкими, чем другие, но при этом они менее устойчивы на высокой скорости, не важно, выполняют ли какой-то маневр, или проезжают через неровность.

Стабилизатор поперечной устойчивости

Снижение жесткости подвески делает езду более комфортной, но одновременно приводит к сильному боковому крену кузова, снижающему сцепление колес с дорогой. Чтобы сохранить мягкость проезда через неровности, но минимизировать боковые крены, устанавливают стабилизатор поперечной устойчивости. Почти всегда в его основе лежит торсион, то есть пружина кручения, жесткость которой возрастает по экспоненте, благодаря чему кузов немного наклоняется, компенсируя тем самым отклонение тел людей в салоне, вызванное центробежной силой, но сцепление с дорогой снижается намного меньше.

Какая подвеска лучше, жесткая или мягкая

Любой автомобиль проектируют под определенные условия эксплуатации, к примеру, внедорожники оснащены очень мягкой подвеской, что позволяет им легко преодолевать большинство препятствий, если же взять спорткар, то он окажется намного жестче, ведь спроектирован для других условий. Поэтому не бывает идеальной подвески, которая была бы одинаково хороша в любых условиях, ведь машина либо соответствует дороге, либо нет. Если вы сельский житель или вам часто приходится ездить по грунтовым дорогам, то вам нужна машина помягче. Если же основное время вы проводите на трассе, то пожестче, а для городского жителя нужно что-то среднее.

Как сделать подвеску жестче или мягче

Прежде, чем менять жесткость подвески, необходимо определить, какого именно результата вы хотите добиться? Ведь жесткость подвески – это лишь один из параметров, влияющих на поведение автомобиля. Если вы хотите повысить устойчивость в поворотах, то обязательным элементом улучшения должно стать сокращение клиренса, ведь чем ниже центр тяжести, тем меньше воздействие центробежной силы. Кроме того, необходима установка более жестких стабилизаторов поперечной устойчивости, и в идеале установка главной пары редуктора с большим передаточным числом.

Для снижения клиренса нередко устанавливают пружины и амортизаторы уменьшенной длины, жесткость которых увеличена, причем подбирают их под конкретную комплектацию автомобиля. Некоторые автовладельцы, не желая тратиться на полноценный апгрейд автомобиля, обрезают пружины, мотивируя тем, что чем меньше их длина, тем меньше дорожный просвет. То есть они забывают, что укорачивание длины снижает ее жесткость, в результате подвеска становится ниже и мягче, а это прямой путь к пробою амортизаторов и повреждению силовых агрегатов (движка и коробки).

Как сделать подвеску жестче или мягче

Если вы хотите подогнать жесткость подвески под определенные условия, ставьте соответствующие пружины и амортизаторы.

Если же вы хотите сделать подвеску жестче для комфортной езды или перевозки грузов, то можно поставить подходящие по размеру пружины и амортизаторы соответствующей грузоподъемности. Но опять же, есть более простой путь – поставить проставки (Проставки для авто определение, виды, влияние на подвеску и управление), которые увеличат клиренс и, тем самым, поднимут грузоподъемность и улучшат проходимость.

Если же вы хотите сделать машину помягче, чтобы не чувствовать себя бельем на стиральной доске, то оптимальный способ – установка более длинных и мягких пружин и амортизаторов. Но опять же, в теории несложно увеличить дорожный просвет сантиметров на двадцать, что сразу превратит любую машину чуть ли не в монстр-трак. Но на деле нельзя существенно изменить один параметр, например, клиренс или жесткость и, не затронуть остальные. Поэтому грамотное изменение жесткости подвески – это сложный и дорогостоящий процесс, который не сделает машину лучше или хуже вообще, а лишь адаптирует ее к определенным условиям эксплуатации, что негативно скажется на эксплуатации в других условиях.

Заключение

Жесткость подвески автомобиля не бывает правильной или неправильной вообще, ведь ее просчитывают под конкретные условия эксплуатации, поэтому у автовладельцев нередко возникает желание изменить этот параметр. Однако для того, чтобы изменение жесткости подвески не испортило автомобиль, необходимо сначала четко определить требования к ходовой части и, только после этого делать ее жестче или мягче.