Мой собственный кусочек Internet'a Голосов: 1 Адрес блога: http://own.in.ua/ Добавлен: 2011-03-19 14:07:40

Подвеска «Мак-Ферсон»

2011-06-14 00:21:21 (читать в оригинале)

Эта конструктивная схема независимой подвески колес, называемая еще свечной, за последние годы получила довольно широкое распространение, особенно на легковых автомобилях малого литража.

В ней нет верхнего рычага. На нижний через шаровой шарнир опирается стойка подвески, которая одновременно является цилиндром гидравлического телескопического амортизатора. В общем, амортизатор одновременно выполняет функции шкворня. Пружина подвески одной стороной опирается на чашку, жестко закрепленную на верхней части стойки, а другой — на чашку, которая вместе с верхним концом штока амортизатора через резиновые втулки соединена с кузовом. Зона, в которой находится эта верхняя чашка, лежит вблизи передней стойки кузова. Таким образом, от подвески на несущий кузов усилие передается в смысле нагружения более рационально. Независимая передняя подвеска традиционного типа уступает и в другом: усилие от ее пружины передается через поперечину на лонжерон подмоторной рамы. При этом сам лонжерон подвергается изгибу, и возникает необходимость вводить между ним и переборкой кузова, лежащей в зоне стоек лобового стекла, дополнительные силовые связи.

Подвеска типа «Мак-Ферсон» (каждая ее сторона) присоединена к кузову в трех точках; она компактнее и легче обычной независимой на двух поперечных рычагах. В то же время такая подвеска служит причиной повышенного «гула» несущего кузова под воздействием толчков, передаваемых на него непосредственно пружиной. Поэтому она находит применение главным образом на малолитражных автомобилях, где ниже требования к комфорту. Ее устанавливают, например, на «Альфа-ромео-альфасуд», «Ауди-50», «Лянча-монтекарло», «Пежо-104», ФИАТ-131, «Фольксваген-гольф», «Фольксваген-сирокко».

---

Антикрыло

2011-06-13 23:01:14 (читать в оригинале)

Вы садитесь за руль «Запорожца». Поворот ключа, и ожили его четыре цилиндра. А теперь вообразите, что за плечами у вас не 30-сильный «движок», а «моторище» в 420 л. с. — точно такой, что стоит у Грэхема Хилла на гоночном «Лотос-49Б». Тронуться с места — целая проблема: колеса буксуют, а протектор шин сразу же обращается в сизый дым. Но английскому гонщику не легче, чем вам. Его машина весит столько же, и даже на прямой передаче, когда ее скорость — полные 280 км/час, колеса все еще пробуксовывают. Управлять «Лотосом» так же сложно, как вам вести «Запорожец» по обледенелой дороге.

Последние пять или шесть лет автомобильный спорт переживает нашествие сверхмощных машин. На чемпионате мира, в Ле-Мане и на треке Индианаполиса стартуют спортивные и гоночные автомобили, у которых под капотом 400, а то и все 500 лошадиных сил. Но их веса (800 или 700, а подчас и 500 кг) совершенно недостаточно, чтобы прижать ведущие колеса к дороге, полностью использовать громадный запас мощности.

Спортивные «Феррари-330П4», которые стартовали в прошлогодних 24-часовых гонках в Ле-Мане, весили 850 кг и при мощности двигателей 450 л. с. без труда достигали на прямых участках 320 км/час. Но при прохождении поворотов они (как и другие «болиды») не имели существенных преимуществ перед менее мощными автомобилями — не хватало сцепления ведущих колес с дорогой. При разгонах на выходе из поворотов колеса буксовали, теряя резину протекторов и драгоценные секунды.

Тогда конструкторы пошли на применение сверхшироких покрышек — ведь чем больше «пятно контакта» шины с дорогой, тем лучше сцепление с ней. Так родились гоночные покрышки размером 16,50—15. Они монтируются на обод шириной 420 мм и диаметром 382 мм, а их беговая дорожка лишь немногим уже самого обода. Однако же на высоких скоростях «катки» новых шин повели себя совершенно недопустимо.

На мокрой дороге сверхширокая шина нагнетала под себя «водяной клин», автомобиль как бы всплывал над дорогой и становился практически неуправляемым. Подобное явление, но на более высокой скорости наблюдалось и на сухой дороге — колесо работало как гигантский центробежный насос, создавая под собой воздушную подушку. Где уж тут было мечтать об использовании пяти сотен лошадиных сил!

И тогда, как часто бывает в развитии техники, конструкторы обратились к услугам иной области знаний. Над автомобилем на двух стойках установили «кусок самолетного крыла», перевернутый вверх ногами. Он создавал антиподъемную силу, прижимая ведущие колеса к дороге. Первым такой эксперимент поставил американский гонщик Джим Холл. На спортивной машине его конструкции «Чаппараль-2Ф» (570 л. с., 830 кг, 330 км/час) 1967 года было установлено «анти-крыло» площадью 1,38 м2. Оно имело длину 1780 мм, ширину 720 мм, толщину 80 мм и давало заметное увеличение нагрузки на ведущие колеса. Итог — «Чаппараль» финишировал первым в ряде крупных гонок.

Правда, еще и до Холла делались попытки использовать законы аэродинамики для улучшения сцепления колес с дорогой. На спортивных «Феррари» и «Порше» еще лет пять назад уже применялся так называемый «спойлер» — невысокий поперечный гребень, установленный с небольшим наклоном на задней кромке кузова. Поток воздуха, набегая на «спойлер», создавал усилие, одна из составляющих которого дополнительно нагружала ведущие колеса.

Сначала «спойлеры» и «анти-крылья» встречались только на мощных спортивных автомобилях-прототипах. В 1968 году повальное увлечение ими захватило конструкторов и гоночных автомобилей. Первым сказал «да» Колин Чэпмен. Перед гонками в Иидианаполисе на испытаниях 500-сильного газотурбинного «Лотоса-56» он убедился, что на максимальной скорости (290 км/час) сверхширокие шины едва касаются полотна трека. Чэпмен обратился за помощью в исследовательский центр Форда. «Лотос» был увешан бесчисленными датчиками, тензометрами и другими приборами, их информация была впоследствии «переварена» электронно-вычислительной машиной, и... автомобиль обрел клинообразный кузов. Передняя его часть имела отрицательный угол атаки и играла роль «анти-крыла».

На четвертом этапе первенства мира в Спа стартовали гоночные машины «Феррари» (408 л. с., 512 кг), над задней частью которых гордо возвышалось уже чистокровное «анти-крыло». И пошло — «Лотос», «Брэбхэм», затем «Мак-Ларен», «Хонда» и «Матра» — все обзавелись новинкой. Кое-кто («Лотос», «Феррари», «Мак-Ларен») установил небольшие «предкрылки» в носовой части машины. Для чего? При разгоне, когда нос автомобиля «задирается», уменьшается угол атаки «анти-крыла», и оно не так интенсивно прижимает колеса к дороге. Особенно сильно разгружаются передние колеса, машина плохо слушается руля. «Предкрылки» со значительным углом атаки компенсируют это и буквально «ставят передние колеса на место».

Казалось бы, теперь все должно обстоять благополучно. Но «анти-крыло» преподнесло опасный сюрприз.

Сейчас многие гонщики практикуют прием езды, называемый «слипстрим».

Тот, кто идет на менее мощной машине, пристраивается на прямом участке в хвост более быстроходному сопернику и следует за ним в двух-трех метрах. За передней машиной образуется разрежение, и, следуя в этом «вакуумном мешке», можно дождаться выгодного момента, «отцепиться» и пойти на обгон.

И вот недавно, на одной гонке, выходя из «вакуумного мешка», Д. Оливер на «Лотосе» взял в сторону, чтобы совершить обгон. Половина «анти-крыла» вышла из зоны разрежения, давление воздуха мгновенно прижало левую сторону машины к асфальту, та резко развернулась, и Оливер лишь чудом остался цел.

Конечно, Чэпмен немедленно учел урок и через неделю, на следующем этапе чемпионата (в Брэндс-Хэтч), поднял «анти-крыло» почти на двухметровую высоту, то есть вывел его из зоны действия «мешка».

Сейчас на машинах «Лотос-49Б» «предкрылки» и «крыло» позволили на скорости 240 км/час увеличить нагрузку передних колес на 28, а задних — на 38 процентов. Управляемые колеса сохраняют надежный контакт с дорогой, задние же (на двух высших передачах) избавлены от буксования.

Поскольку крыло создает довольно большое усилие (180—200 кг), на одних машинах («Матра», «Феррари») оно жестко крепится на раме, на других же («Лотос», «Хонда», «Чаппараль») — поддерживающие его трубы смонтированы непосредственно на стойках подвески задних колес.

В первом случае усилие от «крыла» передается на колеса через раму и пружины подвески, ненужным образом перегружая их. Во втором — оно передается непосредственно на стойки подвески колес. Жесткое крепление тут совсем недопустимо — неизбежна поломка труб и раскосов крепления «крыла».

Приходится идти на применение сложной системы кронштейнов со сферическими шарнирами, способной воспринимать перекосы, возникающие при работе независимой подвески. Переход на зависимую подвеску поможет упростить решение вопроса, и в связи с этим возможен возврат к мостам «Де-Дион».

А что делать при разгонах и торможениях, прыжках на неровностях шоссе? Автомобиль «приседает» или «клюет носом», угол атаки «анти-крыла» резко меняется, а с ним и нагрузка на колеса. Это сильно затрудняет управление. Французский завод «Матра», чья основная продукция — управляемые ракеты, создал автоматический регулятор наклона крыла. Но он был очень чутким — реагировал на малейший рывок машины, и езда на гоночной «Матре» стала утомительной тряской. Встроили в регулятор реле запаздывания — теперь он откликался только на основные «команды», и все встало на свои места.

Еще дальше пошли заводы «Порше» (ФРГ) и «Ниссан» (Япония). Они уже работают над «анти-крылом», расчлененным на две части. На повороте они получают различные углы атаки, перераспределяя нагрузку с наружного колеса на внутреннее. Этим удается существенно повысить сцепление колес с дорогой.

Предвижу, что иной скептик возразит: ну что ценного дают для автостроения эти эксперименты на десятке гоночных машин?

Шестьдесят три года назад французский журнал «Ла Ви Отомобиль», доказывая, что на автомобиле не превысить скорости 214 км/час, приводил расчеты. Не так давно многие видные специалисты автостроения с подозрением смотрели на дисковые тормоза, недоверчиво косились на системы непосредственного впрыска топлива: «Они не найдут широкого распространения, ну разве только все на тех же гоночных машинах!»

Развитие техники в нашем веке идет чрезвычайно быстро. Смежные отрасли «перекрестно опыляются», рождаются новые конструкции, синтезированные из достижений областей, на первый взгляд далеких одна от другой. Автомобили кое-что заимствовали в свое время от паровозов; авиация, переняв шестьдесят лет назад много полезного от автомобиля, теперь возвращает ему свой долг. Многое, что лишь недавно представлялось мифом, ныне уже прочно вошло в нашу жизнь. И может быть, лет через пятнадцать — двадцать воздушные замки «анти-крыла» станут реальностью и для обычного дорожного автомобиля?

---

Торможение под контролем ЭВМ

2011-06-13 20:44:40 (читать в оригинале)

С первых дней существования автомобиля конструкторы непрерывно работают над улучшением его активной безопасности. И, пожалуй, наибольшие усилия (особенно в последние годы) конструкторы, технологи, испытатели прилагали к совершенствованию системы, от которой в первую очередь зависит безопасность, — тормозной.

Далеко не каждый водитель отдает себе отчет, как на основе законов физики точно оценить дорожную ситуацию, и далеко не каждый имеет достаточный опыт, чтобы именно в данных условиях выбрать и реализовать оптимальную величину замедления. Причем многие аварии, как ни странно, происходят из-за того, что тормоза «слишком хороши»: колеса блокируются, теряют сцепление с дорогой, особенно мокрой или обледенелой, и машина перестает слушаться руля.

А нельзя ли помочь водителю в решении этих вопросов?

Двадцать лет назад в ФРГ специалисты фирм «Даймлер-Бенц» (автомобили) и «Телдикс» (электроника) начали поиски такой конструкции тормозной системы, которая обеспечивала бы оптимальное, без блокировки колес, торможение в любых условиях и даже при «панических» действиях малоопытного водителя.

В конце 1970 года журналистам был показан первый вариант антиблокировочной системы, сокращенно АБС, которая практически отвечала поставленной цели. Но... То, первое поколение АБС с аналоговыми процессорами оказалось недостаточно надежным, а главное, очень дорогим и в производство не пошло.

В АБС второго поколения, при сохранении основной идеи, аналоговая система была заменена современной, более надежной и дешевой цифровой на интегральных схемах. Суммарный пробег машин, на которых она прошла проверку и доводку, составил почти 7 миллионов километров, прежде чем создатели АБС не убедились в надежности, долговечности и эффективности их конструкции.

С конца прошлого года эта новая АБС уже выпускается серийно и ставится за дополнительную плату на «Мерседес-Бенц 450 СЕЛ-6,9». В дальнейшем планируется оборудовать этим устройством все выпускаемые фирмой легковые автомобили.

Что же это такое АБС? Элементы системы представлены на рис. 1, а расположение их — на рис. 2. Основные узлы — датчики скорости 1 и 4, анализирующий и командный электронный блок 2 и гидравлический исполнительный механизм 3 монтируются на автомобиле. Датчики 1 и 4, установленные на передних колесах и главной передаче заднего моста, постоянно сообщают скорость вращения колес электронному блоку 2. Этот узел представляет собой микрогабаритную ЭВМ с высокой степенью надежности. Если водитель давит на педаль слишком сильно и превышается некоторый предел замедления колеса, оптимальный для данных условий (то есть когда возникает риск «выйти» за пределы сцепления шины с поверхностью дороги), немедленно регистрируется опасность блокировки колес и дается команда гидравлическому узлу 3, который уменьшит давление жидкости в нужном рабочем цилиндре до значения, обеспечивающего эффективное торможение без юза.

Если скорость вращения колеса в процессе торможения снова возрастет, давление жидкости по команде блока 2 опять увеличится. Благодаря быстродействующей электронике и магнитным клапанам эти процессы происходят буквально за тысячные доли секунды. Таким образом, предельно безопасные величины для любого состояния дорожного покрытия и любого усилия торможения, запрограммированные в памяти ЭВМ, постоянно держат под контролем работу тормозной системы. Даже в случае ошибки водителя тормоза обеспечивают единственно приемлемое для данных условий замедление, а лампочка-индикатор 5 на приборном щитке сразу сигнализирует водителю в случае отказа любого элемента АБС.

В большинстве случаев, особенно на прямолинейных участках сухой дороги, водитель даже не осознает, что автомобиль оборудован АБС. Испытания показали, что порой на протяжении десятков тысяч километров электроника не вмешивается в процесс торможения. Однако в критической ситуации, при аварийном торможении АБС позволит и резко тормозить и полностью контролировать направление движения машины, что особенно важно при объезде внезапно возникшего препятствия (рис. 3) или на поворотах дороги. И еще одно достоинство АБС: отсутствие местного износа шин при экстренном торможении (торможение на блокированных колесах — «юзом» со скорости 180 км/ч может вызвать износ глубиной до 6 мм). Важно и то, что тормозной путь и тормозная устойчивость автомобиля с АБС практически не зависят от нагрузки машины.

Однако АБС не сможет помочь лихачам или безответственным водителям. Антиблокировочная система позволяет сохранять стабильность движения и маневренность на повороте только до тех пор, пока не будет превышена предельно возможная для прохождения данного поворота скорость. Малоэффективна система и в случае, когда колеса одной стороны машины идут по воде или рыхлому грунту, а другой — по твердой дороге. Это может вызвать занос автомобиля, несмотря на работу АБС.

В остальных случаях торможение с помощью АБС может происходить с такой эффективностью, которой не удалось достигнуть даже очень опытным водителям на автомобилях тех же моделей, не оснащенных системой.

---

Историческая серия 1995 года. От редакции

2011-06-13 11:35:35 (читать в оригинале)

В 1995 году мы продолжаем нашу историческую серию, посвященную эволюции автомобилей с передними ведущими колесами. Ведет серию инженер Л. Шугуров, художник — В. Никишин.

---

СААБ-99

2011-05-23 22:02:20 (читать в оригинале)

Все модели этой фирмы, начиная с самой первой, — переднеприводные. В ноябре 1967 года увидела свет модель -99 с весьма необычно скомпонованным силовым агрегатом. Двигатель установлен в моторном отсеке продольно с наклоном в 45° на правый бок. Поэтому все нуждающиеся во внимании водителя узлы (прерыватель, водяная помпа, карбюратор, масляный фильтр) были легкодоступны. Сам мотор обращен сцеплением вперед. Крутящий момент через гитару (набор шестерен) передавался на коробку передач, размещенную... под двигателем, а уже от нее — на главную передачу. Получившийся компактный агрегат не выступал значительно вперед за линию центров передних колес.

Двигатель спроектирован в Англии фирмой «Стандарт-Триумф», ныне уже не существующей, и СААБ выпускал его по лицензии. В дальнейшем мотор пережил не одну модернизацию.

Шарниры равных угловых скоростей «Рцеппа» соединяют полуоси с ведущими колесами. На всех колесах — дисковые тормоза, причем привод их — раздельный, диагональный. Передние колеса на поперечных рычагах и винтовых пружинах. Подвеска задних колес — зависимая, на винтовых пружинах.

СААБ сразу оценил достоинства шин радиального типа и подстроил под них характеристики подвески колес. Традиционно на модели -99 реечный рулевой механизм, очень компактный и точный по кинематическим параметрам. В салоне кузова предусмотрена раздельная подача теплого воздуха от отопителя — в зону передних и в зону задних сидений.

Громадный опыт СААБа в области самолетостроения был использован на модели -99 не только в конструкции силовых брусьев и нагруженных панелей в несущем кузове. Его аэродинамическая форма выбрана так, что коэффициент лобового сопротивления довольно низок — 0,37, что для конца шестидесятых, когда многие модели характеризовались значением Cx=0,45, весьма неплохо.

Автомобили СААБ-99 зарекомендовали себя очень прочными машинами, они долгое время были излюбленным «оружием» ведущих раллистов мира и продержались на конвейере два десятилетия.

Годы выпуска: 1967-1987; количество мест — 5; двигатель: количество цилиндров — 4, клапанный механизм — OHV, рабочий объем — 1709 см3, мощность — 87 л. с./64 кВт при 5500 об/мин; количество передач — 4; размер шин — 165SR15; длина — 4350 мм; ширина — 1670 мм; высота — 1450 мм; колесная база — 2480 мм; колея колес: передних — 1380 мм; задних — 1410 мм; масса в снаряженном состоянии — 1070 кг; наибольшая скорость — 164 км/ч; время разгона с места до 100 км/ч — 14,5 с.; расход топлива, л/100 км: при 90 км/ч — 7,0; при 120 км/ч — 9,7; при городском цикле езды — 11,6.