Автомобильная подвеска – это динамическая система, непосредственно влияющая на безопасность и комфорт при эксплуатации транспортного средства. Техническое состояние этой системы определяет поведение автомобиля в различных условиях движения, особенно это касается таких параметров, как тормозной путь, сцепление колес с дорогой, ускорение или следование по криволинейной траектории при движении по различным покрытиям. Поэтому развитию технологий автомобильных подвесок уделяется особое внимание.

Эволюционным путем

Для удовлетворения все более высоких требований подвески современных автомобилей фактически превратились в чрезвычайно сложные мехатронные агрегаты, позволяющие изменять параметры виброизолирующих систем. Исполнительные элементы позволяют регулировать параметры, связанные, например, с жесткостью, в определенном диапазоне параметров.

Поэтому идет непрерывная эволюция полуактивных, активных и адаптивных систем подвески. В отличие от пассивных систем подвески, все вышеперечисленные типы позволяют адаптировать параметры подвески к индивидуальным дорожным условиям и стилям вождения. Системы управления подвеской регулируют характеристики упругих и демпфирующих компонентов в соответствии с заранее установленными критериями, такими как комфортный или спортивный режим вождения, например.

Применение различных конструктивных решений подвески влияет на многие существенные параметры, одним из которых является частота свободных колебаний системы. Для системы с классической пассивной механической подвеской (пружиной) частота свободных колебаний системы уменьшается по мере увеличения нагрузки. В системах пневмоподвески частота также уменьшается при увеличении нагрузки в системе, однако не так значительно, как в классической.

В механических подвесках при увеличении нагрузки статическое сжатие упругого элемента возрастает, тогда как при полной нагрузке диапазон допустимого хода колеса на сжатие уменьшается, что является одним из наиболее существенных недостатков подобных систем. Поэтому в системах подвески пружинного типа обычно требуются прогрессивные характеристики, которые достигаются за счет соответствующих конструктивных решений (две параллельные пружины и т. д.).

Для того чтобы иметь возможность управлять и генерировать силы в системе, необходимо применять сложные алгоритмы управления (принципы управления, такие как, например, SkyHook, которые оптимизируют параметры демпфирования в соответствии с критерием снижения скорости для пружинных масс). Ограничением этих решений является запаздывание во времени (инерция) исполнительных элементов мехатронной системы.

Среди наиболее передовых решений, применяемых в системах активной подвески, следует выделить MPCD (Model Predictive Controller), алгоритм управления которым использует информацию о профиле дороги – специальные датчики позволяют идентифицировать профиль дороги перед автомобилем. Эта информация позволяет заранее рассчитать и оптимизировать настройки ходовой.

Управляемые решения обычно основаны на мехатронных системах, которые используют амортизаторы с изменяемыми характеристиками. Причем это не всегда приводит к существенному увеличению сложности механической системы подвески (амортизатор, пружина и рычаги подвески). Но, несомненно, приводит к внедрению дополнительных электронных систем. Сергей Чумаков, маркетолог-аналитик, «Лейшефорс Спрингс»:

— Автопроизводители выбирают разные конструкции подвесок, отдавая предпочтение наиболее эффективным и подходящим для конкретных условий эксплуатации решениям. Но вне зависимости от того, будет ли это механическая, гидравлическая или пневматическая подвеска, управление ею все чаще осуществляется электроникой. Только таким образом можно обеспечить полноценное управление настройками ходовой части автомобиля, влияя на них в процессе движения в масштабе реального времени. 

 Вот некоторые примеры таких решений:

•   Система CDC (Continuous Damping Control), также известная как Skyhook или IDS и используемая в автомобилях таких марок, как WV, BMW, GM, Opel, Fiat, Porsche, Ferrari, Maserati. Это решение основано на электронной системе регулируемого демпфирования колебаний с помощью амортизаторов с двумя электромагнитными клапанами (обеспечивающими раздельное регулирование сжатия и отбоя). По аналогичному принципу работают системы ADS (Adaptive Damping Control – используется Mercedes-Benz в таких моделях, как S, E, CLS и SL, CL, SLK), CES (непрерывно управляемая электронная подвеска, также известная как Four-C и используемая в Volvo S60R/V70R и S80).

•   Система MagnetRide – решение, обычно называемое магнитным управлением движения и используемое в автомобилях, производимых корпорацией GM, а также в Chevrolet Corvette. Она базируется на использовании свойств магнитореологической жидкости. Под воздействием магнитного поля система адаптирует свои физические свойства, что позволяет регулировать параметры демпфирования амортизатора за время менее 1 миллисекунды. Вместо электромагнитного клапана это решение имеет набор каналов соответствующего диаметра, используемых для подачи магнитореологической жидкости. Управление работой амортизатора не представляет сложности, так как зависимость между демпфирующей силой и величиной напряженности тока, генерирующего магнитное поле, фактически линейна. Диапазон изменений довольно широк, что позволяет генерировать силу, в 14 раз превышающую ту, которая генерируется в условиях нулевого энергоснабжения.

•   Система DRC (Dynamic Ride Control) – решение, используемое в Audi RS6 Quattro. Она основана на гидравлической связи между амортизаторами отдельных колес и клапанами, управляющими потоком жидкости.

•   Амортизаторы PDC (Pneumatic Damping Control), используемые в Audi Allroad. В данной системе параметры пружины пневмоподвески регулируют параметры соответствующих характеристик амортизатора. Давление воздуха в пружине подвески регулирует настройки специального клапана PDC, установленного в амортизаторе.

Существуют также и более расширенные системы, использующие решения, основанные на пневматических или гидравлических системах. Причем в последних с пневмобаллоном постоянной массы газа, дорожный просвет регулируется увеличением количества жидкости в гидроцилиндрах. Впрочем, какими бы ни были современные системы подвески, очевидно, что применение нетрадиционных конструкций требует разработки и совершенствования диагностических методов, используемых при оценке их технического состояния.

Подобное усложнение конструкций подвесок современных автомобилей приводит к тому, что единственным эффективным методом оценки их технического состояния может быть лишь метод основанный на виброиспытаниях с гармоническим кинематическим возбуждением. И только на специализированном стенде, способном в полном объеме воспроизвести необходимый цикл испытаний в широком диапазоне исследуемых параметров.

Старый добрый органолептический метод, до сих пор активно применяемый на множестве российских СТО, безвозвратно теряет свою объективность, уступая место прогрессивным электронным алгоритмам. Единственное для чего он по-прежнему может быть использован – это лишь для визуальной оценки целостности компонентов и отсутствия их повреждений.

Сергей Чумаков:

 — Диагностируя и обслуживая сложные системы подвесок современных автомобилей, работникам СТО следует использовать комплексный подход, всесторонне проверяя состояние узлов и агрегатов. Не стоит бояться при замене амортизаторов предлагать замену и, например, пружин, потому что только таким образом можно обеспечить восстановление технических характеристик ходовой части до уровня максимально близкого к оригинальной комплектации. Причем менять пружины надо только попарно, применяя специальное оборудование, без которого установка винтовой пружины опасна и может повредить саму пружину.  

Ну а чтобы механики не ошибались в процессе работ, Lesjofors предлагает большой набор образовательных мероприятий, включающий регулярно проводимы нашими специалистами тренинги, семинары и вебинары и проч. Мы всегда готовы ответить на любые вопросы и предоставить всю необходимую информацию. А самое главное – обеспечивать непрерывный сервис с момента поставки продукции.

Ну а в перспективе, конечно же, диагностика будет еще сильнее усложняться, поэтому сейчас разработка соответствующих методик направлена на получение дополнительной диагностической информации (не только амплитуды колебаний в резонансе), такой как, например, фазовый угол и однозначную ассоциацию этой информации с распределением массы транспортного средства (соотношением подпружиненных и неподрессоренных масс).

Ну а в перспективе, конечно же, диагностика будет еще сильнее усложняться, поэтому сейчас разработка соответствующих методик направлена на получение дополнительной диагностической информации (не только амплитуды колебаний в резонансе), такой как, например, фазовый угол и однозначную ассоциацию этой информации с распределением массы транспортного средства (соотношением подпружиненных и неподрессоренных масс).

Диагностика вибрации рулевого колеса

Изношенный, неисправный или несбалансированный компонент рулевого управления или подвески можно почувствовать через вибрацию рулевого колеса либо как колебание, покачивание или встряхивание. Однако причиной этого могут быть неполадки многих деталей — поиск источника может стать трудоёмким даже для самых опытных механиков. Поэтому мы знакомим вас с основными причинами, симптомами и способами исправлений неполадок, которые помогут вам оптимизировать работу по ремонту автомобилей 

Распределение веса в каждой шине изменяется незначительно. Но, чтобы компенсировать это, после установки новой шины на колесо должны быть добавлены дополнительные грузы. К сожалению, эти грузы иногда могут сдвигаться или теряться, что приводит к дисбалансу колёс. Даже в хороших условиях несбалансированные шины могут вызвать тряску (вибрацию) автомобиля при движении на высоких скоростях, начиная примерно с 80–90 км/ч, часто наиболее заметную на скорости около 100 км/ч. Если не обращать на это внимание, несбалансированные колёса могут изнашивать рулевое управление, шины и детали подвески быстрее, чем обычно, и вызывать перерасход топлива при движении автомобиля.

Ещё одной распространённой причиной вибрации рулевого колеса является неправильная установка углов колёс. В большинстве случаев исправление этого устранит вибрацию, что будет являться гарантией того, что все колеса установлены корректно. Одним из самых быстрых способов диагностики углов является проверка протектора шины. Автомобиль с проблемами установки колёс часто имеет неравномерный износ шин, например, внутренняя или внешняя части протектора по-разному выношены. Если вы заметили, что рулевое колесо стоит прямо, а автомобиль всё ещё тянет в какую-нибудь сторону, то, скорее всего, проблема не устранена.

Если рулевое колесо вибрирует только во время поворота, то следующей деталью, работу которой вам следует проверить, может стать подшипник колеса. Предназначенные для крепления ступицы колеса к подвеске автомобиля и обеспечения вращения колёс, очень важные для безопасности компоненты могут вызвать вибрацию рулевого колеса, если они повреждены или не затянуты. Подшипники колёс могут быть изношены при регулярном движении по неровным дорогам или повреждены при столкновении на высокой скорости с выбоинами, искусственными неровностями («лежачими полицейскими») или бордюрами. Изменения в системах рулевого управления и/или подвески также могут привести к ненужному износу подшипника колеса. Другими признаками изношенного подшипника, помимо биения рулевого колеса, могут быть ненормальные шумы, исходящие от поврежденного колеса, которые становятся громче на скорости, невнятное рулевое управление и/или повреждённый датчик ABS.

Требуется лишь небольшой люфт или ослабление в любом из компонентов рулевого управления и подвески, чтобы вся система стала неповоротливой. Помимо влияния на управление и устойчивость автомобиля, это также может вызвать вибрацию рулевого колеса. Поэтому очень важно проверить систему на наличие  и должно быть заменено. Точно так же незакрепленные амортизаторы, повреждённые или отсоединённые пружины и протекающие амортизаторы или стойки могут вызвать вибрацию рулевого колеса. Они должны быть проверены и заменены по мере необходимости.

 Если рулевое колесо вибрирует только при остановке и/или педаль тормоза тоже трясётся, то, скорее всего, проблема заключается в тормозной системе. Вибрация рулевого колеса также может быть вызвана торможением из-за механической или гидравлической неисправности или неисправности стояночного тормоза. Часто называемая тормозной дрожью, вибрация при торможении может быть вызвана биениями тормозного диска, изменением толщины диска (DTV) и/или сильным перегревом и искривлением диска

Биение тормозного диска

   Вибрация рулевого колеса может быть вызвана некорректно установленным тормозным диском, который стоит непараллельно со ступицей или суппортом. Причины плохой установки варьируются от ржавчины или скопления грязи между диском и ступицей, создающей неровную поверхность, до чрезмерно закрученных позиционирующих винтов и/или установки диска на деформированную ступицу. Хотя деформированная ступица встречается редко, в последние годы наблюдается рост использования колёсных проставок, которые могут вызвать избыточный износ ступицы.