Модернизация задней подвески

Данный текст является достаточно вольным переводом статьи Muscle Car Handling Upgrades: Rear Suspension System, которая в свою очередь представляет собой несколько глав из книги Mark Savitske: How to Make Your Muscle Car Handle. Очень многое из сказанного автором имеет самое прямое отношение к тюнингу подвески «Волги».

Оригинальные иллюстрации к статье смотрите по приведённой выше ссылке.

Любой зависимой задней подвеске необходимо выполнять сразу несколько различных функций. В их числе — определение положения заднего моста относительно кузова в продольной и поперечной плоскостях, ограничение угла, под которым карданный вал подходит к редуктору заднего моста (pinion angle), и многое другое. Делать это одинаково хорошо в любых условиях очень непросто ! Кроме этого, задняя подвеска также определяет положение заднего центра крена и мгновенного полюса, процент антисквата (см. ниже) и эффективную длину рычага на виде сбоку (SVSA); все эти параметры оказывают огромное влияние на поведение автомобиля на дороге.

Базовые определения

  • Подвеска на продольных листовых рессорах

Также известна как подвеска типа «Гочкисс». Очень проста по устройству — состоит из двух приблизительно параллельных продольной оси автомобиля листовых рессор. Рессоры в такой конструкции должны воспринимать возникающие при движении автомобиля вертикальные, продольные и боковые силы, а также парировать крутящий момент, возникающий на балке заднего моста при разгоне. Геометрия и кинематика такой подвески на самом деле намного сложнее, чем у рычажных.

  • Четырёхрычажная подвеска со сходящимися рычагами (Triangulated Four-Link)

В такой подвеске как правило используется сочетание двух длинных нижних рычагов, установленных приблизительно параллельно друг другу, и двух намного более коротких верхних, сходящихся друг с другом под острыми углами, обычно от 38 до 43 градусов к продольной оси автомобиля. Нижние рычаги воспринимают в основном продольные усилия, а верхние, за счёт своего диагонального расположения — также и поперечные, благодаря чему последние задают положение заднего моста в боковом направлении. Это делает ненужными дополнительные механизмы, ограничивающие поперечное смещение моста, вроде тяги Панара.

Данный тип подвески отличается относительной компактностью, что позволяет «выкроить» в кузове больше места для салона и багажника, и в своё время это и было основной причиной его широкого распространения. Увы, с точки зрения управляемости он буквально соткан из компромиссов, в частности — создаёт высокую вероятность «зажима» подвески при её работе. Большинство заводских вариантов такой подвески страдает от дефекта в виде высоко задранного центра крена и зачастую имеет крайне непредсказуемую управляемость.

Такая подвеска не имеет каких-либо ярко выраженных преимуществ, но при правильном подборе компонентов и тщательной настройке она всё же может работать на удивление хорошо. В первую очередь это касается предлагаемых на рынке тюнинговых подвесок, рассчитанных под активное вождение, избежавших большей части проблем заводских вариантов и в результате имеющих весьма высокие характеристики.

  • Подвеска с четырьмя параллельными рычагами (Parallel Four-Link)

В такой подвеске используются четыре рычага, которые параллельны друг другу на виде сверху [см. «Жигули»]. Они способны воспринимать продольные силы и крутящий момент, но для восприятия поперечных усилий им требуется дополнительный направляющий аппарат в виде тяги Панара (которую иногда считают пятым рычагом), диагональной тяги или (используется намного реже) механизма Уатта.

В рамках эпохи маслкаров, наиболее удачный вариант такой подвески использовался на автомобилях платформы GM B-body выпуска начала — середины 1960-х с большими V8 [big-block]. Сегодня этот тип подвески популярен в дрэг-рейсинге, как правило в варианте с диагональной тягой, треугольным рычагом или короткой тягой Панара для ограничения поперечного перемещения моста. Однако, все эти варианты оптимизированы для ускорения по прямой, что делает их плохим выбором для машины, претендующей на хорошую управляемость — хотя при желании их и можно заставить работать приемлемо.

  • Трёхрычажная подвеска (Three-Link)

В трёхрычажной подвеске используются два параллельных (более или менее) нижних рычага и один верхний. Верхний рычаг может быть расположен как по центру моста, так и со смещением вправо для парирования возникающего на балке моста крутящего момента при трогании. Поперечное перемещение моста необходимо ограничивать тягой Панара или механизмом Уатта, так как единственный верхний рычаг не способен в достаточной мере воспринимать воздействующие на мост боковые усилия. Такая подвеска может достичь весьма неплохого компромисса между геометрией, артикуляцией и возможностями настройки. Она в гораздо большей степени способна парировать «приседание» задней части автомобиля при трогании (anti-squat), чем подвеска с четырьмя параллельными рычагами, без возникновения кинематического «зажима». Единственный верхний рычаг и используемые для его крепления кронштейны должны быть очень, очень прочными. Этот тип подвески весьма распространён на гоночных автомобилях с зависимой задней подвеской. На момент написания данной книги она (в варианте с тягой Панара) серийно использовалась на Ford Mustang SN-95 (1993—2004 гг.).

Из популярных в России машин, такую подвеску можно было наблюдать на самом первом Kia Sportage.

  • Подвеска с дышлом (Torque Arm)

В этой подвеске, как и в подвеске на четырёх параллельных рычагах, используются два параллельных нижних рычага и механизм, ограничивающий поперечное перемещение моста, но вместо одного или двух верхних рычагов в ней применено дышло — очень длинный рычаг, жёстко закреплённый на картере моста. Дышло расположено на продольной оси автомобиля или немного смещено относительно неё по компоновочным соображениям. Данная конструкция имеет целый ряд врождённых ограничений, включая крайне ограниченные возможности парирования «приседания» задней части кузова при разгоне и низкое расположение мгновенного полюса. Тем не менее, эта подвеска перспективна как с точки зрения управляемости, так и для использования в дрэг-рейсинге, но лишь при условии, что вся остальная машина строиться с учётом её ограничений. Из серийных моделей она использовалась, к примеру, на Chevrolet Camaro и Pontiac Firebird на платформе GM F-body (1982—2002), а также на автомобилях на платформе GM H-body второй половины 1970-х — Chevrolet Vega, Monza и др.

  • Подвеска типа Ladder Bar

В этой подвеске используются два параллельных рычага, как правило выполненных в виде трубчатых ферм (отсюда и название — буквально «лестничные балки»), которые жёстко, без шарниров закреплены на балке моста, а на передних концах имеют сферические шарниры (ШС) или втулки. Мост качается совместно с этими рычагами, всегда оставаясь параллельным дороге. Поперечное перемещение моста как правило ограничивается короткой тягой Панара или диагональной тягой.

Данная подвеска очень популярна в дрэг-рейсинге, но едва ли применяется где либо ещё. Она фактически не допускает никакого крена кузова, что хорошо для машины, созданной для соревнований на ускорение по прямой, но совершенно не годиться для прохождения поворотов. В повороте она сразу же встаёт в «зажим», делая поведение автомобиля крайне норовистым. В общем, на машине, претендующей на хорошую управляемость, места ей нет.

  • Точки крепления

Точки, в которых располагаются центры шарниров направляющих элементов подвески. Определяют геометрию подвески.

  • «Зажим» подвески (Binding)

Этим словом здесь обозначается резкое увеличение сопротивления движению рычагов подвески, возникающее вследствие рассогласованности их кинематики в сочетании с использованием недостаточно податливых втулок и ограничивающее её рабочие ходы. Грубо говоря, один рычаг тянет подвеску в одну сторону, другой — в другую, и они не могут друг с другом договориться, в результате чего сначала  резко возрастает жёсткость подвески, а затем она и вовсе перестаёт артикулировать.

Характер перемещения рычагов подвески может потребовать от их втулок достаточно большого диапазона податливости, однако при одновременной работе на изгиб и скручивание их жёсткость нелинейно возрастает. Как правило, чем проще конструкция подвески — тем больше в ней подобных кинематических компромиссов, так как одна и та же деталь оказывается вынуждена выполнять сразу несколько различных функций. Это заставляет использовать более мягкие и податливые втулки во избежание возникновения «зажима», что негативно сказывается на управляемости. В «идеальной» подвеске кинематика всех рычагов идеально согласованна, что позволяет применить жёсткие пластмассовые или металлические втулки. На практике это крайне труднодостижимо и данное явление стараются просто свести к минимуму.

В задней подвеске «зажим» возникает очень часто, так как от втулок рычагов зачастую требуется быть податливыми сразу в нескольких направлениях. Иными словами, они должны позволять рычагам не только качаться на своих осях, но и в определённой степени перекашиваться, если того требует кинематика подвески. В зависимости от жёсткости втулок и остальных деталей подвески, это может приводить к значительному динамическому изменению жёсткости подвески, приведённой к колесу (dynamic wheel rate), причём этот эффект зачастую имеет нелинейный характер. На управляемости он отражается самым пагубным образом, так что ваша задача в общем случае — насколько это возможно постараться избегать «зажима» подвески или сводить его к минимуму.

  • Мгновенный полюс (Instant Center, IC)

Точка в пространстве, в данный момент времени служащая центром качания заднего моста. Как и следует из названия, её положение постоянно меняется при работе подвески. При анализе кинкематики подвески, её реальный направляющий аппарат как бы подменяют на рычаг с точкой качания, расположенной в мгновенном полюсе.

Положение мгновенного полюса задней подвески может быть определено графически на её чертеже вида сбоку. Для рычажной подвески он находится в точке пересечения линий, продолжающих все её рычаги (или в бесконечности, если они параллельны).

Взятое на уровне земли расстояние между мгновенным полюсом и центром пятна контакта заднего колеса с дорогой называется эффективной длиной рычага качания на виде сбоку (SVSA — Side View Swing Arm Length).

Мгновенные полюсы также используются для нахождения центра крена подвески (см. ниже).

  • Ось крена, передний и задний центры крена

У большинства машина с зависимой задней подвеской и независимой передней ось крена наклонена вперёд, а передний центр крена расположен вблизи дорожного полотна. Положение заднего центра крена зависит от конструкции подвески и очень важно, так как именно оно является одним из инструментов, позволяющих настраивать поведение шасси (изменить же положение переднего центра крена на готовом автомобиле очень сложно).

Ось, вокруг которой поворачивается кузов автомобиля при кренах (7 на рисунке), и точки на ней, лежащие в плоскости, проходящей через центры колёс соотвествующей оси (2 и 3). В повороте боковая сила воздействует на кузов автомобиля через плечо с длиной, равной взятому по вертикали расстоянию между осью (центром) крена и центром тяжести (6). Расположение центров крена в значительной степени определяет параметры подвески и шасси в целом.

  • Антискват (Anti-squat, компенсация «приседания» задка при разгоне)

Выражается в виде процентного соотношения. Низкие значения антисквата означают лучшую компенсацию «приседания» задка, что соответствует худшему сцеплению колёс с дорогой при разгоне и лучшему — при торможении. Очень высокое значение соответствует намного лучшему сцеплению колёс с дорогой при разгоне за счёт их дополнительного прижимания к покрытию, но при этом во время резкого торможения задние колёса разгружаются и могут оказаться заблокированы, что время от времени приводит к заносу задней оси. Задача — найти оптимальный баланс для конкретной машины и манеры вождения. Во многих тюнинговых подвесках антискват может быть настроен в определённых пределах.

  • Подруливание / кинематический увод оси (Roll Steer)

Подруливание происходит тогда, когда задний мост перестаёт быть перпендикулярным к продольной оси автомобиля и начинает оказывать влияние на его направление движения. Практически в любой подвеске с неразрезным мостом направляющие элементы качаются вокруг своих осей таким образом, что их концы движутся по дуге окружности. Это приводит к тому, что крайние точки моста при ходах сжатия или отбоя подвески немного смещаются вперёд или назад — это явление называется кинематическим уводом оси.

В идеальном случае, при крене автомобиля кинематический увод на правом и левом колесе происходит на одну и ту же величину и в одинаковых направлениях, и в итоге мост остаётся перпендикулярным продольной оси, то есть, подруливание отсутствует. Однако так происходит не всегда.

Как вы уже догадались, данное явление является в целом нежелательным. Чем больше длина направляющих элементов подвески (передних частей рессор или рычагов) — тем по большему радиусу они движутся, и тем меньше величина кинематического увода, что в общем случае хорошо. Однако в большинстве случаев вы практически никак не можете повлиять на эти параметры, так что единственным способом уменьшения кинематического увода является тщательная проверка углов установки рессор или рычагов на виде сбоку. Повлиять на эти углы можно за счёт изменения высоты кузова над дорогой, либо переноса точек крепления направляющих элементов по высоте. Как правило, минимальный кинематический увод будет наблюдаться, если под статической нагрузкой направляющие элементы подвески оказываются параллельны земле.

Подруливание может быть использовано для тонкой настройки работы подвески с целью улучшения управляемости, но это может быть исключительно сложной задачей.

Взаимоотношения

Как и в подвеске в целом, все части задней подвески находятся друг с другом в имеющих сложный характер взаимных отношениях, равно как и её настройки являются во многом взаимозависимыми. Внесение любых изменений, будь то замена какой-либо части подвески или изменение её отдельно взятой настройки, всегда оказывает влияние на всю машину в целом. В каком-то случае это влияние распространиться на управляемость автомобиля, в другом — на его поведение при торможении, а в третьем — вообще приведёт к ненормальному поведению всего шасси. Особенное внимание необходимо уделить согласованности работы передней подвески и задней. Вполне распространённая ситуация в тюнинге — когда отлично спроектированная и настроенная передняя подвеска и столь же великолепная задняя подвеска попросту отказываются нормально работать вместе.

Погоня за высокими характеристиками одной из подвесок зачастую приводит к тому, что проблемы возникают на противоположном конце шасси из-за конфликта между передней и задней подвеской. К этому бывают склонны не только рядовые любители тюнинга, но и даже строители гоночных автомобилей. Разница, однако, в том, что любые дефекты в подвеске гоночной машины проявляют себя на первых же соревнованиях: она проигрывает гонку. Если проблема серьёзная — то проигрывает с треском. После этого необходимость внесения исправлений становится очевидной. Те же, кто занимается тюнингом обычных дорожных машин, зачастую даже не в курсе того, что их машина едет и управляется намного хуже, чем могла бы, так как не имеют возможности напрямую сравнить свои достижения в настройке шасси с чужими.

Как же выглядит согласованная работа передней и задней подвесок, и как отличить её от не согласованной ? Ну, к примеру, если на машину, передняя подвеска которой в отношении геометрии, подрессоривания, демпфирования и т. п. настроена на хорошую управляемость, вам вздумается установить сзади подвеску на ladder bar'ах, предназначенную исключительно для дрэг-рейсинга — будьте готовы к тому, что такая конфигурация вас разочарует. Равным образом и машина для дрэга с великолепно настроенной дрэговой подвеской на ladder bar'ах, на которую спереди поставили подвеску, настроенную на хорошую управляемость, покажет очень посредственные результаты на прямой (и при этом в повороты всё равно будет входить «как корова на льду»).

Иными словами — тюнинговые детали и варианты компоновки подвески, оптимизированные под конкретные условия соревнований или даже под конкретный набор правил, с высокой вероятностью лишь снизят общий потенциал шасси обычной дорожной машины.

Передняя и задняя подвеска автомобиля должны быть «заточены» под одно и то же.

Наилучший способ этого достичь — предусмотреть широкие возможности регулировки подвески и понемногу вносить изменения, достигая в итоге хорошо сбалансированного результата.

Уяснив, что нельзя достичь хороших характеристик подвески в целом путём внедрения в неё изменений и деталей, рассчитанных на улучшение лишь одного их аспекта, давайте теперь посмотрим, какие комбинации работают, а какие — нет, и почему.

Дрэг-рэйсинг, как уже было сказано — крайне специализированный вид спорта. Большинство успешно используемых в нём решений резко ухудшают поведение автомобиля в любой другой «дисциплине». Так, типичные для дрэга длинные, мягкие пружины и амортизаторы 90/10 (соотношение усилий при сжатии и отбое) придадут любой передней подвеске отвратительную управляемость. Механизмы, предназначенные для улучшения сцепления задних колёс с асфальтом, могут вызывать «зажим» задней подвески. Отсутствие стабилизаторов поперечной устойчивости спереди приводит к огромным кренам кузова, а установленные на задней оси гипертрофированные «дрэговые» стабилизаторы приводят к жуткой избыточной поворачивоемости. Четырёхрычажная подвеска с геометрией, рассчитанной на агрессивную компенсацию «приседания» задка при разгоне, не имеет нормальной артикуляции из-за возникновения «зажима» и/или вызывает «подруливание» заднего моста. Крошечные передние колёса немного улучшают результаты автомобиля на дрэговой трассе, но о нормальной управляемости с ними можно просто забыть. И т.д.

В общем, установка на автомобиль компонентов подвески, созданных для дрэга, может сделать его поведение на дорогах общего пользования отвратительным, или даже просто опасным. С другой стороны — решения, направленные на улучшение управляемости, также могут, хотя и в меньшей степени, ухудшить результаты автомобиля в дрэге, так как большинство из них несколько ухудшает сцепление ведущих колёс с дорогой при прямолинейном разгоне. Впрочем, поведение автомобиля при движении по прямой на высокой скорости при этом как правило не страдает. Так, жёсткие пружины и амортизаторы с большими усилиями сжатия и отбоя уменьшают перенос веса автомобиля на заднюю ось при разгоне, несколько ухудшая сцепление ведущих колёс с асфальтом. Но в целом, хорошая геометрия передней подвески — это всегда хорошо. Некоторые улучшения в этой области, например устранение «ударного руления» (bump steer, «подруливание» передних колёс при работе подвески, вызванное несогласованностью геометрии подвески и рулевых тяг), помогают и в дрэге.

Если задняя подвеска допускает регулировку антисквата — поддерживайте его величину в разумных пределах. Нижние рычаги делайте параллельными дороге, при такой геометрии подвески машина будет иметь приемлемое сцепление ведущих колёс с дорогой, и при этом поворачивать и тормозить без блокировки задних колёс из-за разгрузки задней подвески. Наличие регулировки позволит использовать различные настройки для дрэга и передвижения по обычным дорогам. Если же регулировка не предусмотрена, то к любым доработкам, созданным исключительно для дрэга, стоит относиться с настороженностью.

На машине с рессорной задней подвеской избегайте использования специализированных дрэговых рессор — лучшим вариантом будут более универсальные тюнинговые рессоры. Если используются устройства для улучшения сцепления ведущих колёс с дорогой, вроде трекшн-баров, то хорошей идеей будет сделать их легкосъёмными или быстро отключаемыми.

Отличным решением, практически незаменимым на автомобиле, сочетающем разгонную динамику и управляемость, являются регулируемые амортизаторы, которые позволяют настраивать усилия сжатия и отбоя под конкретную задачу. Если у них предусмотрена отдельная регулировка усилия сжатия и отбоя, то это позволит легко приспособить дорожную машину для дрэга и добиться нужного перераспределения веса при резком старте.

Жёсткость пружин может потребовать некоторого компромисса, но в целом вполне возможно добиться как хорошей управляемости, так и приемлемого поведения при разгоне на прямой, использовав пружины серии performance touring — они жёстче стоковых, но намного более мягкие, чем специализированные гоночные. Как и во всём остальном, здесь нельзя забывать о соотношении между характеристиками передней и задней подвески; имеющееся между ними соотношение жёсткости должно оставаться постоянным.

Рессорная подвеска / подвеска Гочкисса

Это один из самых простых типов задней подвески, и вместе с тем очень распространённый, использовавшийся в то или иное время всеми американскими производителями автомобилей. Упрощённо он может быть представлен в виде двух листовых рессор, установленных примерно параллельно продольной оси автомобиля. Иногда такую подвеску называют подвеской типа «Гочкисс», или приводом Гочкисса (Hotchkiss drive) — в честь её изобретателя, Бенджамина Беркли Гочкисса (1826—1885), американца, который владел французской машиностроительной компанией Hotchkiss. Эта компания в течение многих лет выпускала автомобили, но главным образом известна как производитель военной техники.

На самом деле, продольные листовые рессоры были лишь одной из составных частей конструкции, описанной в патенте Гочкисса — его изобретение состояло в использовании совместно с ними открытого приводного вала с карданными шарнирами и скользящим шлицевым соединением. Но впоследствии именно такое сочетание стало наиболее распространённым, а на сегодняшний день — и фактически единственным используемым, типом рессорной подвески. В те же времена большинство автомобилей использовало либо закрытый карданный вал с одним шарниром, заключённый в жёстко прикреплённую к картеру заднего моста трансмиссионную трубу (torque tube), либо вообще цепной привод на задние колёса (что даёт некоторое представление о том, насколько данная конструкция древняя по своей сути).

Работа подвески на продольных рессорах на самом деле куда сложнее, чем это может показаться. В ней всего два основных компонента, но от них требуется одновременное выполнение множества различных функций, и в итоге кинематика такой простой по конструкции подвески получается очень сложной.

Требования к листовым рессорам в такой подвеске исключительно многообразны. Они воспринимают возникающие при движении автомобиля продольные и поперечные силы, задают угол, под которым карданный вал подходит к заднему мосту, и при этом не должны давать излишней деформации при резком разгоне и торможении; определяют расположение мгновенных полюсов и центра крена, характер кинематического увода задней оси («подруливание» заднего моста при рабочих ходах подвески); должны обеспечивать противодействие «приседанию» задней части автомобиля при разгоне, и, разумеется, при всём при этом — воспринимать вес автомобиля и поддерживать требуемый дорожный просвет. Для такой примитивной конструкции это очень серьёзный круг задач, и не должно удивлять, что с большей их частью она справляется весьма посредственно, вынуждая разработчика пойти на множество компромиссов. Кроме того, дополнительные сложности создают вопросы простоты и технологичности массового производства.

S-образный изгиб рессоры при трогании с места.

Заводские рессорные подвески создавались в большинстве случаев со смещением акцентов в сторону плавности хода и дешевизны, а не высоких характеристик. В результате в рессорах как правило используются мягкие, податливые пакеты из узких листов, которые допускают сильную S-образную деформацию при резком разгоне и торможении. Для установки рессор практически всегда применяются мягкие резиновые втулки (на антикварных автомобилях вместо них могут быть использованы стальные шарниры, требующие постоянного шприцевания смазкой) и тонкие серьги, не способные оказывать серьёзное сопротивление возникающим в повороте боковым усилиям. На «гражданском» автомобиле, эксплуатируемом в повседневном режиме, такая подвеска функционирует в целом приемлемо, но с точки зрения характеристик она оставляет желать многим лучшего.

Способов борьбы с недостатками данной подвески в целом три: её доработка, дополнение или полная замена.

Доработка

Это может быть как самый простой, так и наиболее сложный и трудоёмкий вариант доработки, в зависимости от подхода. Начинается все, как правило, с замены заводских втулок на менее податливые, начиная с полиуретановых и далее — в порядке повышения твёрдости — пластиковые (фторопласт, полиацеталь Delrin или капролон), алюминиевые или бронзовые, либо шаровые шарниры (ШС). При этом, однако, следует помнить о свойствах различных материалов, используемых для втулок. Так, полиуретановые втулки могут иметь проблемы с нестабильным сцеплением с металлом, вызванные их высоким статическим коэффициентом трения. Также они склонны к скрипу. Обе проблемы могут быть частично решены за счёт правильного подбора смазки, но зачастую на практике сказать это оказывает проще, чем сделать.

Втулки из материала Delrin (торговая марка DuPont для полиацеталевого пластика), капролона или металла свободно проворачиваются вокруг своей оси, но не способны изгибаться, поэтому действие боковой силы сильнее нагружает саму рессору на скручивание. Коэффициент жёсткости рессоры при её скручивании возрастает, что обычно приводит к увеличению угловой жёсткости подвески, т. е. её способности сопротивляться крену. Убедитесь в том, что это вам нужно, перед там, как устанавливать такие втулки. Иногда они даже используются в качестве своего рода суррогата стабилизатора поперечной устойчивости, так как с ними машина начинает несколько меньше крениться в поворотах.

ШСки могут быть использованы для установки в ушки рессор, но работа такого шарнира существенно отличается от привычных втулок — он даёт рессоре возможность совершенно свободно качаться в боковом направлении в значительных пределах, что необходимо предусмотреть в конструкции подвески.

Сферические шарниры дают противоположный эффект — они уменьшают скручивающие усилия, воздействующие на рессору, но при этом также снижают угловую жёсткость подвески (но зато улучшают её артикуляцию, вследствие чего часто применяются в тюнинге внедорожников). Также заметьте, что сферические шарниры в ушках рессоры позволяют ей качаться в поперечном направлении вокруг оси, соединяющей центры шарниров, что увеличивает боковую нагрузку на серьги и их втулки, которые воспринимают возникающие при этом усилия. Чтобы сделать предсказуемой управляемость автомобиля с рессорной подвеской, собранной на ШС, может потребоваться использование усиленных и/или соединённых распорками (Н-образных) серёг рессор, а также жёстких втулок в местах их крепления к кузову. Также может понадобиться механизм, задающий перемещение моста в поперечной плоскости (тяга Панара, механизм Уатта и т.п.) — подробнее об этом см. в разделе «Дополнение».

Разумеется, жёсткие втулки и сферические шарниры увеличивают передачу шума, вибрации и толчков на шасси и, в конечном итоге, уровень их восприятия водителем и пассажирам, снижая комфортабельность автомобиля.

Иногда хорошие результаты даёт сочетание различных подходов. Например, жёсткие втулки только в месте крепления серёг к кузову позволяют уменьшить боковое смещение моста; шаровой шарнир в переднем ушке рессоры снижает S- образный изгиб рессор и кинематический увод моста; мягкая резиновая или полиуретановая втулка в задней проушине рессоры, установленной на жёстких втулках, позволяет снизить уровень передаваемых на кузов шума, вибрации и тряски; и так далее. Некоторые сочетания лучше для резкого разгона по прямой, другие — для управляемости в поворотах. В любом случае, единственный способ узнать, какой вариант подходит именно вашему автомобилю — метод проб и ошибок, с внесением изменений по итогам испытаний.

Теперь переходим к самим рессорам — пакетам листовых пружин различной длины. Это очень широкая тема, так что мы ограничимся только основными моментами. Часть рессоры от переднего ушка до точки крепления моста с точки зрения кинематики работает как упругий продольный рычаг, ограниченно способный к изгибу и качающийся вокруг своей точки крепления к раме или кузову (оси переднего ушка). Это позволяет ей задавать положение моста в продольной плоскости, а также воспринимать воздействующие на мост продольные усилия, возникающие при разгоне и торможении. Повышение жёсткости рессоры, достигаемое за счёт добавления к её пакету дополнительных листов, замены листов на более жёсткие или доведения передних концов части листов до переднего ушка, в целом способствует улучшению сцепления ведущих колёс с дорогой при прямолинейном ускорении и также уменьшает «подпрыгивание» заднего моста при динамичном старте (wheel hop).

При этом, если эффект достигается только за счёт передних концов рессор, общее увеличение жёсткости подвески оказывается меньшим, чем в случае, когда усиливается вся рессора в целом. Также добавление листов (или увеличение их толщины) повышает сопротивление рессоры скручиванию и увеличивает её вес. Первое может быть как полезным, так и вредным, в зависимости от конфигурации остальной подвески. А вот лишний вес всегда идёт во вред.

Большинство заводских рессор состоят из листов, длина которых уменьшается от коренного листа к нижнему, и лишь некоторые имеют подкоренной лист, доходящий до переднего ушка коренного. В таком случае часть коренного листа не имеет никакой дополнительной поддержки со стороны других листов, что приводит к повышению склонности рессоры к wheel hop, а также повышению нагрузки на коренной лист, и даже его поломкам. Усиленные рессоры часто имеют подкоренной лист, полностью охватывающий переднее ушко коренного. На рессорах для внедорожников часто переднее ушко охватывается ещё и листом, лежащим ниже подкоренного. Это называется military wrap и даёт очень хорошую страховку на случай, когда передняя часть коренного листа (наиболее нагруженная) лопается.

Листы заводских рессор как правило имеют сужающиеся трапециевидные концы, что позволяет растянуть пятно контакта с вышележащим листом. Запчастные рессоры сторонних производителей часто имеют концы листов, просто отрезанные под прямым углом, что упрощает производство. В целом они работают нормально, но было отмечено, что при этом на лежащем выше листе наблюдается концентрация напряжений, что может привести к снижению ресурса рессоры в целом. Поэтому оптимальной формой конца рессоры является именно трапециевидная.

При работе рессоры составляющие её листы проскальзывают друг относительно друга, и возникающее при этом внутреннее трение влияет на жёсткость рессоры в целом. В стародавние времена для борьбы с внутренним трением рессоры тщательно смазывали и обёртывали металлическими или тканевыми чехлами, чтобы предотвратить вымывание смазки и попадание грязи. Сегодня с той же целью на концах листов рессор иногда устанавливают фторопластовые (Teflon) «противоскрипные» вставки, либо закладывают между листами прокладку из листового фторопласта на всю длину листа. Это обеспечивает мягкую и стабильную работу рессоры, а также повышает её долговечность. В общем, наличие «противоскрипов» не обязательно, но весьма приятно.

Изменение стрелы прогиба рессоры является одним из способов настройки высоты кузова над дорогой. При этом, однако, следует иметь в виду, что чем более ровной рессора становится в нейтральном положении (под статической нагрузкой) — тем лучше она будет сопротивляться боковым усилиям и тем меньше будет боковое смещение моста, и наоборот. Проиллюстрировать это можно таким образом: стальную полосу очень сложно изогнуть в поперечном направлении, если она распрямлена, но стоит согнуть её в дугу — и под действием усилия, приложенного к ней в перпендикулярном направлении, она начинает работать на скручивание, становясь гораздо более податливой в боковом направлении. Причём даже жёсткие металлические или пластиковые втулки против этого бессильны.

Также меньшая стрела прогиба рессоры означает меньший кинематический увод заднего моста. Однако, если листы рессоры слишком сильно распрямлены в нейтральном положении (под статической нагрузкой), при дальнейшем сжатии подвески рессора может начать выгибаться уже в обратном направлении. В результате заднее ушко рессоры начинает при ходе сжатия смещаться не назад, как обычно, а вперёд, увлекая за собой серьгу, которая также начинает наклоняться в направлении, противоположном обычному, вызывая необычное и нежелательное ощущение у водителя. В общем, как и во всех других вопросах, касающихся подвески, здесь требуется тщательно взвешенный компромисс.

Примечание: автор не совсем прав; практически на всех хорошо управляющихся автомобилях с рессорной подвеской рессоры под статической нагрузкой прямые или почти прямые, либо даже уже приобретают обратный выгиб. Вероятно, проблема тут именно в смене направления движения серьги прямо во время рабочего хода подвески. Если рессора изначально прямая или выгнута в обратном направлении, то и серьга при ходе сжатия будет двигаться только в одном направлении — вперёд.

Как уже было сказано выше, серьги играют важную роль в динамике подвески на листовых рессорах. Очень часто производитель жалеет на них металла и делает их слишком тонкими и податливыми, неспособными адекватно справляться с возникающими в подвеске боковыми усилиями. Хорошей идеей с точки зрения управляемости является замена штатных серёг на значительно усиленные, а то и соединённые перемычкой или коробчатые. Длину серёг также может потребоваться изменить с целью уменьшения «приседания» задней части автомобиля при разгоне либо точной настройки высоты кузова над дорогой (хотя для этого существуют и лучшие варианты). Подходите к этому вопросу с осторожностью и здравым смыслом — серьги не должны быть слишком длинными (допускают слишком большую податливость в поперечном направлении) или слишком короткими (из-за малого рабочего хода короткой серьги рессора может упереться в кузов/раму).

Угол, под которым установлены серьги, также влияет на жёсткость подвески и управляемость автомобиля; общее правило таково — на виде сбоку серьги должны быть расположены под углом 90° к линии, соединяющей центры переднего и заднего ушка рессоры. Если серьга отклонена от этого идеального положения вперёд — жёсткость подвески немного возрастает; если назад — снижается. Также является крайне плохой практикой использование заведомо слишком длинных серёг для «задирания» задней части автомобиля, позволяющего поставить на него большие задние колёса (в большинстве случаев ещё и на дисках с неправильно подобранным вылетом, из-за чего они упираются в колёсные арки при заводской посадке). Такое было популярно в 1970-х, но сегодня это уже моветон.

Определённое влияние на характеристики подвески оказывают даже такие, казалось бы, незначительные детали, как стяжные хомуты — скобы, сжимающие пакет листов и удерживающие их вместе. Заводские хомуты часто имеют резиновые прокладки — обязательно контролируйте их состояние, а также плотность посадки самих хомутов. Разболтавшиеся хомуты могут влиять на жёсткость рессоры, особенно при ходе отбоя подвески. При ходе сжатия более короткие листы толкают более длинные, за счёт чего весь пакет в любом случае будет находиться в плотно сжатом состоянии. Но при отбое листы рессоры удерживаются вместе только за счёт стяжные хомутов, и если они сидят на рессоре неплотно — работать при этом будет один только коренной лист, а остальные фактически не будут принимать в работе рессоры никакого участия.

Впрочем, этот эффект может быть использован и на пользу делу. Так, в дрэг-рейсинге очень часто стяжные хомуты устанавливают только на переднюю половину рессоры, причём используются специальные болтовые хомуты, которые сжимают листы рессоры настолько сильно, что они не могут проскальзывать друг относительно друга. Это не только увеличивает общую жёсткость рессоры, но и фактически превращает её переднюю часть в жёсткий рычаг, способный без деформации воспринимать возникающие при резком трогании усилия. При этом на заднюю часть рессоры хомуты не устанавливаются, что позволяет листам отрываться друг от друга и создаёт силу, дополнительно прижимающую колёса к асфальту. Во всяком случае, в теории — на практике же данный подход может давать очень разные результаты, в зависимости от конкретного автомобиля.

Как вы могли убедиться, доработка подвески на листовых рессорах требует весьма вдумчивого подхода. Если некоторые из её параметров могут быть изменены весьма легко — скажем, характеристики втулок или длина серёг, то повлиять на другие — например, стрелу прогиба рессоры — достаточно сложно (вопрос об изменении жёсткости рессор будет рассмотрен отдельно ниже по тексту), и все они должны находиться друг с другом в определённом балансе. Так как построение рессорной подвески «с нуля» может быть весьма сложной задачей, наиболее популярные подходы таковы: либо вообще ничего не трогать и оставить подвеску полностью в заводском виде; либо заменить рессоры на готовые тюнинговые с последующей тонкой настройкой подвески. Оба подхода могут быть весьма эффективны.

Дополнение

В подавляющем большинстве случаев дополнением к рессорной задней подвеске становятся т.н. «трекшн-бары». Их существует множество типов, с эффективностью от великолепной до нулевой. В целом, их назначение — улучшение сцепления колёс с дорогой при трогании с места, к примеру — в дрэг-рейсинге (отсюда и название, англ. traсtion = сцепление [колёс с дорогой]). Большинство типов трекшн-баров в той или иной степени оказывают негативное влияние на управляемость автомобиля. Давайте же познакомимся с наиболее распространёнными типами.

Slapper Bars / «Слэпперы»: Их видел, пожалуй, каждый, кто хоть раз смотрел на соревнования по дрэг-рейсингу; по сути это привинченные к заднему мосту под рессорой куски квадратного профиля с резиновым буфером сжатия на конце. Название полностью передаёт принцип их действия: когда при резком ускорении автомобиля его задний мост стремиться «намотать» на себя рессоры, вызывая их S- образный изгиб, буфера сжатия «слэпперов» шлёпают [slap] по нижней части рессоры, упираясь в её переднее ушко (лучший вариант) или в пакет листов вблизи от ушка. Это снимает с рессоры большую часть нагрузки и одновременно перенаправляет часть возникающих при этом сил таким образом, что шины начинают сильнее прижиматься к дороге.

То, в какой момент и с какой силой трекшн-бар упрётся в рессору, определяется высотой и формой буфера сжатия. В некоторых конструкциях также предусмотрена регулировка угла установки самого трекшн-бара при помощи прокладок или специальных регулировочных болтов в виде буквы J. В большинстве ситуаций при нормальном вождении «слэпперы» никак не влияют на поведение автомобиля. Однако, при прохождении особо крутых поворотов их буфера сжатия могут упираться в рессору и этим вызывать мгновенное резкое увеличение её жёсткости. В случае задней подвески это верная дорога к избыточной поворачивоемости и заносу. Короче говоря — есть шанс, что после их срабатывания в повороте вашу машину нужно будет искать где-то в придорожном кювете, развернутую кормой вперёд...

Дело в том, что упомянутое выше увеличение жёсткости происходит только при ходе сжатия подвески. Поэтому дополнительную жёсткость приобретает только одна из рессор, наружная относительно центра поворота — внутренняя же рессора сохраняет обычную жёсткость, позволяя кузову автомобиля продолжать крениться. Это может даже вызвать отрыв внутренних относительно центра поворота колёс от земли, и, как следствие — очень сильный крен кузова, грозящий опрокидыванием. Чем мягче подвеска автомобиля (в отношении как обычной жёсткости, так и угловой) — тем более выражен будет данный эффект. В общем — если вы планируете прохождение поворотов на высокой скорости, просто снимите со «слэпперов» их резиновые буфера, и тогда они перестанут доставать до рессоры, став совершенно безвредными.

Собственно трекшн-бары: Это тип трекшн-баров представляет собой установленные параллельно рессорам рычаги с шарнирами на обоих концах, что значительно улучшает его работу по сравнению с жёстко закреплёнными на мосту «слэпперами». Он время от времени использовался даже на некоторых серийных автомобилях, например на Chevrolet Camaro Z28 1967 года, Shelby Mustang GT-350 и Sunbeam Tiger. Суть его работы состоит в том, что рессорная подвеска фактически превращается в некоторое подобие четырёхрычажной: передние части рессор играют роль верхних рычагов, а сами трекшн-бары — нижних. Это отчасти разгружает рессоры от вертикальных усилий, которые воспринимаются трекшен-барами в качестве . При правильном подборе геометрии они практически не оказывают влияния на управляемость, но при этом и эффект от них состоит в большей степени в предотвращении «подпрыгивания» заднего моста (wheel hop), чем в собственно увеличении сцепления ведущих колёс с дорогой.

Трекшн-бар т.н. кантилеверного типа, одна из наиболее продвинутых их разновидностей. Верхняя часть установленного на переднем ушке рессоры рычага-качалки давит сверху вниз на коренной лист рессоры, предотвращая S-образный изгиб. Потенциально очень эффективный тип трекшн-баров, который при условии правильного подбора параметров практически не оказывает негативного влияния на управляемость.

Существуют также усложнённые варианты трекшн-баров, имеющие рычаг-качалку с осью, проходящей через переднее ушко рессоры и создающей на коренном листе рессоры усилие, направленное вниз. Это помогает как избавиться от wheel hop, так и улучшить сцепление колёс с дорогой. Кроме того, они имеют более широкие возможности для регулировок. Однако, будут ли они помогать или мешать хорошей управляемости — вопрос, ответ на который зависит от их настройки в каждом конкретном случае. К сожалению, в большинстве случаев они становятся с точки зрения управляемости скорее проблемой, чем решением проблемы. Тем не менее, при соответствующем выборе их конфигурации и должном внимании к настройке с учётом работы подвески автомобиля как единой системы, они могут давать хороший эффект для машины, рассчитанной как на хороший разгон на прямой, так и на уверенное прохождение поворотов.

Ladder Bars: Ни в коем случае не должны использоваться в рессорной подвеске. Их кинематику невозможно увязать с рессорами, если только для крепления моста к рессорам вместо стремянок не используются специальные «плавающие» крепления (leaf spring floaters), позволяющие мосту в определённых пределах качаться относительно рессоры. Объём переделок в таком случае получается настолько значительным, что с тем же успехом можно вообще выбросить рессоры и перейти на полностью новую подвеску.

Совместно с рессорной подвеской возможно использование специальных механизмов, созданных для улучшения поведения автомобиля в крутых поворотах за счёт более жёсткого ограничения перемещения моста в поперечной плоскости и возможности более тонкой настройки положения центра крена задней подвески. Их применение позволяет сделать поведение задней подвески предсказуемым, что значительно упрощает активное вождение. Два основных типа таких механизмов — тяга Панара и механизм Уатта. Каждый из них, применительно к рессорной подвеске, имеет свой набор преимуществ и недостатков.

Тяга Панара проста в изготовлении и установке. Её следует устанавливать примерно на высоте исходного центра крена рессорной подвески, при этом обеспечивая наибольшую возможную длину самой тяги. Под статической нагрузкой она должна быть как можно ближе к горизонтальному положению. Наилучшим образом тяга Панара работает в сравнительно короткоходных подвесках, так как её соединённый с мостом конец движется по дуге окружности с радиусом, равным длине тяги, и это приводит к тому, что при ходах сжатия и отбоя подвески мост с тягой Панара хоть и немного, но всё же смещается в боковом направлении. При больших ходах подвески тяга Панара может вступать в конфликт с рессорами, заставляя их деформироваться в боковом направлении и тем самым внося нестабильность в работу подвески. Правильный подбор типа и материала втулок позволяет в значительной степени сгладить эту проблему, в то время, как другие их типы, наоборот, только усугубят её.

Механизм Уатта более сложен в изготовлении и установке, впрочем, [в США] существуют готовые простые в установке заводские наборы, которые значительно упрощают дело. Правильно спроектированный механизм Уатта практически полностью устраняет какое либо движение моста в поперечном направлении, что вполне подходит для листовых рессор, поскольку они сами по себе стремятся ограничить его боковые перемещения. Опять же, как и в случае с тягой Панара, положение центра крена подвески лучше подбирать таким образом, чтобы оно примерно соответствовало его естественному расположению до установки механизма Уатта. Однако не обязательно, чтобы новый центр крена находился в точности в том же положении, что и изначальный — у вас остаётся определённое «пространство для манёвра», позволяющее тонко настроить поведение автомобиля; просто следите за тем, чтобы центр крена располагался примерно в том же месте, что и у не модифицированной подвески.

Механизм Уатта, установленный на самом мосту, сохраняет расположение центра крена как можно ближе к изначальному на протяжении всего рабочего хода подвески; этого нельзя сказать про механизм Уатта, установленный на раме/кузове, который поддерживает постоянное расстояние между центром крена и центром тяжести, а следовательно — и постоянную величину плеча воздействующего на мост момента. Эксперты так и не пришли к определённому выводу о том, какой из этих вариантов лучше другого, но на практике и тот, и тот могут великолепно работать. Механизм Уатта, установленный на раме, добавляет жёсткости шасси в целом, его легче сделать простым в установке и он даёт большие возможности регулировки, что является безусловно привлекательной чертой. В целом, для рессорной подвески более оправданно использование именно механизма Уатта.

Замена

Самый простой вариант здесь — замена заводских рессор на тюнинговые с улучшенными характеристиками (из линейки продуктов performance), желательно выполненные из композитных материалов. Это позволяет повысить жёсткость подвески, а композитные рессоры ещё и снижают её массу.

Однако наиболее желательный вариант — вообще избавиться от рессор как таковых и перейти на более современный тип подвески.

Прим. пер.: если вы хотите пневмоподвеску сзади — то для вас это по сути единственный возможный выход, рессоры с «пневмой» не дружат. Поэтому приведённый ниже материал адресован в первую очередь строителям лоурайдеров и т.п. техники.

Наиболее популярная замена — четырёхрычажная зависимая подвеска [как на «Жигулях»], хотя можно рассмотреть также и варианты с трёхрычажной подвеской или двухрычажной с дышлом.

Чётырёхрычажные подвески

Четырёхрычажные подвески, как правило со сходящимися верхними рычагами, были в числе наиболее широко распространённых на серийных автомобилях эпохи маслкаров, наравне с рессорной. С производственной точки зрения такая подвеска исключительно удобна: четыре рычага, обычно представляющих собой дешёвые П-образные штампованные детали с резиновыми втулками на концах, две пружины и два амортизатора — вот и вся подвеска. Также она занимает мало места, позволяя увеличить объём задней части салона и багажника. В те годы производители серийных машин считали свою работу выполненной, если автомобиль более-менее безопасно вёл себя на дороге и имел плавный ход, так что тонкой настройке подвески особого внимания ими не уделялось.

Разумеется, во все времена находились энтузиасты, которых такой подход не удовлетворял, так что за последние десятилетия был накоплен огромный багаж знаний в области доводки подвесок данного типа.

Сущность четырёхрычажной подвески со сходящимися рычагами в том, что рычаги как минимум одна из пар не параллельны друг другу на виде сверху, будучи установлены относительно продольной оси автомобиля под углом обычно от 30 до 45 градусов. Как правило, так установлены верхние рычаги, а нижние могут быть параллельны друг другу или установлены под небольшим углом к продольной оси. Это позволяет верхним рычагам, наряду с их обычной задачей — восприятием продольных усилий и поддержанием угла, под которым карданный вал подходит к редуктору заднего моста, при разгоне и торможении — также воспринимать усилия в поперечном направлении, ограничивая боковое перемещение заднего моста, а также задавать расположение заднего центра крена.

Увы, попытка делать несколько вещей одновременно обычно заканчивается тем, что каждая из этих вещей делается не слишком хорошо. Именно это происходит и в данном случае. При первом же взгляде на конструктивные особенности рычагов такой подвески становится понятно то, насколько взаимно противоречивыми являются предъявляемые к ним требования. К примеру, для того, чтобы адекватно воспринимать поперечные усилия, нужны очень жёсткие рычаги должны с как можно более жёсткими и неподатливыми втулками — если используются мягкие резиновые втулки, то в подвеске будет иметь место эластокинематический увод заднего моста, ухудшающий управляемость. Однако это требование идёт в разрез с другими нюансами кинематики такой подвески.

Вертикальные перемещения заднего моста в ней сопровождаются «зажимом», возникающим на диагонально расположенных верхних рычагах. Это происходит из-за того, что передние концы этих рычагов крепятся на раме или кузове далеко от центральной оси автомобиля, но при этом их задние концы, крепящиеся к мосту, расположены очень близко друг к другу, что вызывает конфликт между радиусами, по которым они стремятся качаться. Стоит кузову приподняться или опуститься относительно его статического положения, как на верхних рычагах возникает усилие, стремящееся вырвать рычаги из их креплений на мосту. Чтобы минимизировать возникающий при этом «зажим» подвески, требуются очень податливые (мягкие) втулки на концах рычагов, позволяющие рычагам, по сути, изменять свою длину в пределах нескольких миллиметров за счёт деформации втулок. Если это условие не соблюдено, то, во-первых, сильно страдает плавность хода, так как жёсткость подвески резко возрастает по мере увеличения её рабочих ходов за счёт сопротивления втулок, а во-вторых — при определённой величине рабочего хода в подвеске возникнет «зажим». Более того — для того, чтобы задний мост в повороте имел вообще хоть какую-то артикуляцию, верхние рычаги также должны иметь определённую податливость на скручивание; в противном случае получаем, опять же, «зажим» задней подвески и связанное с ним непредсказуемое поведение автомобиля.

Каким же образом можно одновременно обеспечить свободу задней подвески от «зажима» во всём диапазоне её рабочего хода, и при этом — полное отсутствие отклонения моста вбок от центральной оси автомобиля ? В рамках данной конструкции — попросту говоря, никак; как и всегда, здесь необходим некий компромисс. Невозможно на практике обеспечить идеальную кинематику такой подвески, но можно добиться от неё вполне приемлемой работы в рамках конкретного ограниченного диапазона ходов. Конечно, в теории можно обеспечить такие рабочие ходы подвески, что задний мост будет наклоняться на угол до 20 градусов, но видели ли вы, чтобы величина крена в повороте достигала 20 градусов ?! 6 градусов крена — это уже немало, 10 градусов — избыточно много. Именно в тех пределах, в которых подвеска реально будет работать при езде, и нужно заботиться об обеспечении её оптимальной кинематики, а всё, что за эти пределы выходит — особого интереса не представляет.

Вы всё ещё будете ограничены малой длиной заводских верхних рычагов и обусловленными этим малыми радиусами их качания, но это не является серьёзным препятствием для создания вполне эффективной конструкции подвески. В общем, такая конструкция может работать весьма неплохо, но для этого необходимо уделить внимание всем нюансам её работы.

Четырёхрычажная подвеска на параллельных рычагах

Эта разновидность четырёхрычажной подвески встречается на серийных автомобилях намного реже [в США]. Единственный приходящий в голову пример — некоторые модификации Chevrolet Impala выпуска начала-середины 1960-х годов. Базовая модель имела трёхрычажную подвеску с смещённым в сторону верхним рычагом, но на модификации SS к нему добавлялся ещё один верхний рычаг, так что подвеска в целом становилась четырёхрычажной.

Намного большее распространение получили тюнинговые четырёхрычажные подвески для дрэг-рейсинга, имеющие возможность настройки некоторых параметров. Также некоторое количество вариантов такой подвески было разработано для замены листовых рессор на Camaro/Firebird первых поколений.

Так как все рычаги в такой подвеске параллельны друг другу, они не способны воспринимать поперечные усилия, поэтому необходима тяга Панара, механизм Уатта или аналогичный механизм, ограничивающий боковое перемещение моста и задающий положение заднего центра крена. Пр этом, как это обычно и бывает, «дьявол кроется в деталях». Правильно спроектированная четырёхрычажная подвеска с параллельными рычагами может быть как великолепным универсальным вариантом, так и «заточена» под выполнение одной-единственной задачи в ущерб всем остальным.

Одним из главных факторов, влияющих на степень универсальности такой подвески, является исполнение механизма, ограничивающего поперечное перемещение заднего моста. Подвески, разработанные для дрэга, как правило используют один из двух вариантов: либо очень короткую тягу Панара (часто закреплённую на крышке дифференциала), либо диагональную тягу. Диагональная тяга на виде сверху соединяет передний конец одного из нижних рычагов с задним концом противоположного, превращая прямоугольник, сторонами которого являются нижние рычаги, поперечина рамы/кузова, к которой они крепятся, и задний мост, в два жёстких треугольника. Это элегантно простое и обладающее небольшой массой конструктивное решение, вот только с хорошей управляемостью оно имеет мало общего.

Дело в том, что такая конструкция сама по себе сильно ограничивает артикуляцию моста, так как при его ходах диагональная тяга испытывает напряжение сжатия. Она великолепно работает на дрэговой машине, поскольку обеспечивает более равномерную загрузку задних колёс и позволяет ей стартовать с меньшей величиной крена. Но для управляемости это идёт только во вред, как и всё, что вызывает «зажим» подвески. Кроме того, задний центр крена получается очень низким. Иногда с той же целью используются Х-образные перемычки или V- образные дополнительные рычаги, но с точки зрения управляемость они ничем не лучше диагональной тяги.

Наиболее распространённое решение, пригодное для машины, претендующей на хорошую управляемость — тяга Панара наибольшей возможной длины, установленная на разумной высоте. Хорошим примером здесь является оптимизированная именно под управляемость подвеска Quadralink фирмы Detroit Speed, выпускаемая для ранних Camaro/Firebird на платформе GM F-body. Эта подвеска разработана «с чистого листа» для дорожного автомобиля, а не адаптированная к дорожному применению версия дрэговой.

Намного менее широко распространённый, но потенциально лучший по характеристикам, способ ограничения бокового перемещения заднего моста — это использование механизма Уатта. В последнее время он получает всё более широкое применение в дрэг-рейсинге благодаря появлению заводского варианта механизма Уатта с креплением на раме производства фирмы Fays2 Suspension.

Следующим по важности фактором в настройке четырёхрычажной подвески с параллельными рычагами является геометрия самих рычагов. На заводских автомобилях, вроде той же «Импалы», подвеска имеет «усреднённые» настройки без возможности регулировки, что вполне соответствует потребностям большинства обычных владельцев. С другой стороны, дрэговые подвески всегда имеют огромное количество регулировок, позволяющих индивидуально настроить положение точек крепления всех четырёх рычагов, переставляя их крепёжные болты между различными отверстиями кронштейнов. Перенос точек крепления рычагов оказывает огромное влияние на поведение подвески. Так, большой угол наклона рычагов позволяет достичь большого значения антисквата, но при этом вызывает «зажим» подвески при её артикуляции. Здесь мы снова возвращаемся к уже описанному здесь феномену: то, что улучшает поведение автомобиля при разгоне по прямой, в большинстве случаев одновременно ухудшает его управляемость в поворотах.

Подвески данного типа, рассчитанные на хорошую управляемость, как правило имеют рычаги, параллельные или практически параллельные друг другу на виде сбоку, при этом нижние рычаги в них практически всегда приблизительно параллельны земле. Такая геометрия подвески значительно уменьшает «зажим» при её рабочих ходах, а также соответствует минимальной величине кинематического увода. В результате получается очень предсказуемая в плане поведения подвеска с линейными характеристиками.

Почему же такая геометрия используется не во всех подвесках ? Проблема в том, что параллельные друг другу и земле рычаги дают очень незначительный или вообще нулевой антискват, а эффективная длина рычага на виде сбоку (SVSA) в такой подвеске получается попросту огромной [при идеально параллельных рычагах, находится на бесконечном удалении]. Всё это очень ощутимо ухудшает сцепление ведущих колёс с дорогой при разгоне по прямой.

В этом месте, как обычно, на сцену выходит наш старый добрый друг Компромисс. Большие возможности регулировки многих подвесок данного типа позволяют начать с некоего усреднённого набора параметров, и затем постепенно изменять их, приближаясь к оптимальному для вас результату.

В большинстве случаев в качестве изначальной настройки выбираются нижние рычаги, параллельные земле, что обеспечивает правильное направление кинематического увода моста, а требуемая величина антисквата достигается за счёт постепенного увеличения угла наклона верхних рычагов через перенос их передних точек крепления далее вниз.

К примеру, в изначальном положении передние точки крепления верхних рычагов могут располагаться на 1 дюйм (~2,5 см) ниже, чем задние. По мере увеличения этого расстояния эффективная длина рычага, на котором качается задний мост (SVSA), уменьшается, а сцепление ведущих колёс с асфальтом — увеличивается, но одновременно увеличивается и негативное влияние данной настройки на управляемость. Как только ухудшение управляемости становится заметным, вы можете немного поднять передние точки крепления верхних рычагов, и так далее — вплоть до достижения устраивающей вас «золотой середины». В общем, как и обычно, для успеха требуется «всего лишь» немного внимания к деталям.

Подвеска с дышлом (Torque Arm)

Подвеска с дышлом включена в этот обзор исключительно из-за того, что они использовалась на Chevrolet Camaro и Pontiac Firebird с 1982 по 2002 год, выпущенном в крайне небольшом количестве Buick GNX 1987 года (турбированная версия Buick Regal), а также Cherolet Vega и Monza. Кроме того, выпускался ряд наборов для замены рессорной подвески на более старых маслкарах на подвеску с дышлом, которые также будут кратко упомянуты ниже по тексту.

Подвеска с дышлом является по сути дальнейшей эволюцией более ранней подвески с закрытой карданной передачей и упорной трубой (torque tube). В последней карданный вал был заключён внутрь полой упорной трубы, которая сзади была жёстко прикреплена к картеру заднего моста, а спереди — упиралась в расположенный на хвостовике коробки передач массивный шаровой шарнир, в центре которого располагался единственный карданный шарнир (необходимости во втором карданном шарнире не было, так как приводной вал относительно заднего моста оставался неподвижен). Как правило, в ней также использовались длинные диагональные тяги, соединяющие крайние точки заднего моста с упорной трубой и удерживающие его под прямым углом к ней. Все эти детали качались как единое целое вокруг точки, расположенной в центре шарового шарнира, и выполняли все функции подвески, за исключением ограничения поперечного перемещения заднего моста. Последняя функция возлагалась либо на поперечную рессору (многие модели фирмы Ford, включая Ford Model A / ГАЗ-А), либо на тягу Панара («Бьюики» начала 1950-х годов) или механизм Уатта.

В подвеске с дышлом карданный вал выполнен открытым и имеет два карданных шарнира, а упорная труба заменена одним очень длинным рычагом, жёстко прикреплённым к картеру моста — дышлом. Так как дышло по компоновочным соображениям как правило несколько смещено в сторону от центральной оси автомобиля, также используется пара продольных рычагов, аналогичных нижним рычагам в четырёхрычажной подвеске. Эти рычаги передают на автомобиль толкающее усилие заднего моста, а также ограничивают его перемещение в продольном направлении, так что на долю дышла остаётся только ограничение угла, под которым карданный вал подходит к редуктору заднего моста (pinion angle) при разгоне и торможении. Дышло как правило выполняется очень длинным и в большинстве случаев крепится к поперечине коробки передач, либо даже сбоку к хвостовику самой коробки передач.

Интересным исключением является вышеупомянутый Buick GNX. У него дышло веьсма короткое, больше напоминая центрально расположенный ladder bar, что связано в большей степени с компоновочными ограничениями, чем с какими либо ещё соображениями.

Шарнир дышла должен иметь возможность работать на скручивание, чтобы обеспечить нормальную артикуляцию моста, а также в определённой степени обеспечивать его смещение в продольном направлении, для компенсации огромной разницы в длине между дышлом и двумя другими рычагами подвески, из-за которой они качаются по дугам окружностей совершенно различного радиуса. В большинстве случаев это реализуется за счёт либо использования специальной втулки с большим диапазоном подвижности, либо введения в конструкцию шарнира серьги с двумя втулками, обеспечивающей необходимую подвижность.

Эффективная длина рычага (SVSA) в подвеске с дышлом определяется расположением шарнира дышла, который как правило вынесен далеко вперёд относительно заднего моста. Мгновенный полюс (IC) расположен непосредственно под шарниром дышла на линии, продолжающей боковые рычаги данной подвески на виде сбоку. Типичным является очень низкое его расположение, в особенности на «заниженных» автомобилях с такой подвеской. Некоторые производители предлагают специальные наборы кронштейнов, позволяющие опустить точки крепления боковых рычагов. Это позволяет поднять мгновенный полюс выше, тем самым улучшив сцепление ведущих колёс с дорогой, но может вызвать ухудшение характеристик кинематического увода заднего моста. Антискват в такой подвеске ограничен величиной в 30%, в то время как трёхрычажная и четырёхрычажная могут достигать более 100%.

В целом, подвеска с дышлом имеет стабильные характеристики и многое прощает водителю, обеспечивая сбалансированную управляемость и выгодные характеристики кинематического увода моста. Она не слишком хорошо приспособлена для дрэга ввиду большой и не регулируемой длины SVSA, а также малой высоты мгновенного центра, но, тем не менее, вполне успешно применялась в данной области, при условии тщательной настройки шасси в целом — правда, в этом случае машина как правило становится узко специализированной исключительно на ускорении по прямой. Универсальностью данный тип подвески в целом не блещет из-за малых возможностей тонкой настройки. Дополнительный фактор, ограничивающий популярность подвески с дышлом — необходимость использования специального картера заднего моста с кроштейнами под само дышло.

Трёхрычажная подвеска

На серийных автомобилях эпохи маслкаров этот тип подвески использовался очень редко, причём даже если и использовался — то считался бюджетной альтернативой «четырёхрычажке». И это удивительно, учитывая, что из всех рассмотренных здесь подвесок именно «трёхрычажка», вероятно, имеет наибольшее число положительных качеств при минимуме отрицательных. С точки зрения работы она напоминает четырёхрычажную подвеску с параллельными рычагами, но при этом может быть настроена на высокий процент антисквата и малую эффективную длину рычага (SVSA). Это связано с тем, что сверху у неё только одна точка крепления.

Как и в случае любой другой рычажной подвески, шарниры в точках крепления рычагов «трёхрычажки» должны иметь возможность свободно работать без возникновения «зажима» подвески. В случае использования жёстких, не имеющих боковой податливости втулок (пластиковых или металлических) и негнущихся рычагов «зажим» трёхрычажной подвески при её работе практически неизбежен (как и подвески любого другого типа).

Главный недостаток данного типа подвески — это огромные нагрузки, которым подвержены единственный верхний рычаг и его кронштейны. В большинстве серийных автомобилей попросту отсутствуют силовые элементы, расположенные подходящим образом для установки этого рычага, что вынуждает вносить серьёзные изменения в силовые элементы кузова. Зачастую вызывает проблемы и конфигурация пола багажника и задней части салона, что часто вынуждает конструкторов идти на компромисс между характеристиками подвески и занимаемым ей местом. Примером здесь может послужить «Мустанг» актуального на момент написания книги 4-ого поколения (SN-95), на котором использовалась «трёхрычажка» с относительно коротким (примерно 8 дюймов / 20 см) верхним рычагом. Малая длина верхнего рычага вызывает быстрое изменение угла, под которым карданный вал подходит к редуктору заднего моста (превышение определённого значения которого может привести к возникновению сильной вибрации и быстрому износу крестовины), а также, по сути, ограничивает вертикальные ходы подвески, так как диапазон рабочих ходов, в котором её геометрические параметры остаются оптимальными, получается очень узким (чем короче рычаг — тем больше продольное смещение его конечной точки при том же угле наклона).

Несмотря на сложность изготовления, правильно спроектированная трёхрычажная подвеска (работающая в паре с тягой Панара или механизмом Уатта) может быть настроена на очень неплохую работу по всем параметрам одновременно. На рынке было представлено определённое количество готовых наборов для установки такой подвески, но они в большинстве случаев требовали довольно значительных объёмов переделки кузова, включая силовые элементы, а также часто работали только со специально изготовленной балкой заднего моста, имеющей специальный кронштейн для установки верхнего рычага.

Впрочем, даже трёхрычажная подвеска не в полной мере свободна от компромиссов с точки зрения геометрии. Так, многие автомобили разработки 1960-х годов с такой подвеской имели верхний рычаг, смещённый далеко вправо для компенсации крутящего момента, возникающего на балке моста при динамичном разгоне. Это позволяет машине лучше вести себя на старте, предотвращая «заваливание» кузова в правую сторону [в сторону, противоположную направлению вращения коленчатого вала двигателя]. Однако, тот же самый эффект наблюдается и при торможении — теперь уже противодействующего ему без момента на балке моста, ухудшая контроль над автомобилем при торможении. Иногда, в качестве компромисса, верхний рычаг смещали вправо на небольшую величину, или даже устанавливали на продольной оси автомобиля.

Часто задают вопрос о том, как установить трёхрычажную подвеску на дорожный автомобиль, чтобы улучшить его управляемость. Так вот, ответ таков: если у вас за плечами нет длительного опыта постройки подвесок (или вы не готовы заплатить имеющему такой опыт специалисту), то скорее всего вам нет смысла даже задумываться на эту тему. Изготовление «трёхрычажки» весьма трудоёмко, а её параметры, включая расположение точек крепления рычагов, должны рассчитаться для каждого автомобиля индивидуально. По сути, вся задняя подвеска должна изготавливаться «по месту» с нуля. Даже представленные на рынке готовые наборы как правило требуют для своей установки замены заднего моста, вырезания пола, переделки или удаления заднего сиденья и множества ответственных сварочных работ с силовыми элементами.

Для автомобиля, используемого преимущественно на дорогах общего пользования, даже с эпизодическими выездами на гоночный трек, то незначительное преимущество, которое трёхрычажная подвеска имеет перед хорошо настроенной четырёхрычажной или даже правильно доработанной рессорной, вряд ли будет иметь решающее значение. Для большинства владельцев будет иметь куда больший смысл потратить силы и время на подбор шин, амортизаторов и т. п., а также получение опыта управления автомобилем и его настройку по результатам заездов.

Однако для серьёзного гоночного автомобиля, постройка которого сама по себе подразумевает необходимость изготовления большого количества уникальных узлов и деталей, трёхрычажная подвеска потенциально может быть наилучшим возможным вариантом зависимой задней подвески.

Подвеска на Ladder-Bar'ах

На серийных автомобилях эта конструкция не применяется, но достаточно популярна в качестве тюнинга, почему её и необходимо здесь упомянуть. Данный тип подвески предназначен исключительно для дрэг-рэйсинга, и в этой области даёт весьма неплохие результаты. Используемые в нём длинные параллельные рычаги, жёстко прикреплённые к картеру моста, позволяют последнему только качаться в вертикальном направлении, наподобие гигантской рояльной петли. Никакой другой артикуляции задний мост не имеет, соответственно, при малейшем боковом крене происходит основательный «зажим» подвески. Попытки немного улучшить поведение данной подвески при езде по обычным дорогам за счёт использования на передних концах ladder-bar'ов шарниров с высокой податливостью успеха не имели. В общем, рассматривайте её только в том случае, если вы строите автомобиль исключительно для дрэга. Если для вас представляет хотя бы минимальный интерес что либо, кроме ускорения по прямой, эта подвеска — не для вас.

Подвеска типа Truck-Arm

Эта подвеска применялась на огромном количестве лёгких грузовиков (пикапов) и GMC Suburban с 1960 по 1972 год, в честь чего и получила своё название (буквально «грузовиковая рычажная»). В середине 1960-х годов она впервые была применена на гоночных автомобилях серии NASCAR, в которой и используется повсеместно вплоть до настоящего времени.

Эта подвеска состоит из двух очень длинных рычагов с сечением в виде двутавра, жёстко закреплённых на заднем мосту при помощи стремянок. Рычаги сходятся друг с другом на виде сверху таким образом, что их точки крепления на раме располагаются очень близко друг к другу. Эти рычаги имеют очень большую жёсткость в продольном направлении, но при этом достаточно податливы на скручивание, что и позволяет заднему мосту нормально артикулировать, несмотря на постоянный незначительный «зажим» подвески, возникающий на протяжении всего её рабочего хода за пределами нейтрального (статического) положения. Геометрия и сечение рычагов делают изменение величины «зажима» достаточно линейным и предсказуемым, минимизируя его негативные последствия. Сверху на рычагах, на небольшом удалении от заднего моста, расположены точки крепления пружин подвески, а поперечное перемещение моста ограничивается практически всегда при помощи тяги Панара, хотя механизм Уатта работал бы здесь также вполне успешно. Причина этого любопытна. Так как гонки NASCAR проводятся на кольцевом треке, все повороты гоночные автомобили проходят исключительно в левом направлении, и тяга Панара может быть использована для создания принудительного опрокидывающего момента и в целом позволяет лучше управлять поведением машины на такой специфичной трассе — это, пожалуй, единственная «дисциплина», в которой тяга Панара работает лучше механизма Уатта.

Как ни странно, практически все современные пикапы вернулись к рессорной задней подвеске, либо же используют различные варианты четырёхрычажной. Так что, если бы не NASCAR, об том типе подвески к нашему времени скорее всего вообще бы забыли. Казалось бы, столь долгое и упорное использование на гоночных автомобилях должно быть связано с выдающимися качествами данной подвески; дополнительными аргументами «за» могут стать также характерные для неё простота конструкции и «понятная» для водителя управляемость, даже на предельных режимах. Однако на самом деле такое долголетие объясняется скорее всего банальной традицией. Кроме того, у такой подвески очень выгодные характеристики с точки зрения кинематического увода моста и ограничения рыскания, что весьма немаловажно для машин, движущихся в плотном потоке со скоростью за 200 миль в час. Положение мгновенного полюса у неё фиксированное, а антискват практически не подвержен настройке.

Как и трёхрычажная подвеска, подвеска типа truck-arm достаточно трудоёмка в изготовлении и требует большого объёма переделок при установке. Кроме того, большой размер рычагов в большинстве случаев приводит к заметному уменьшению дорожного просвета и угла рампы, в особенности на и без того не слишком высоко посаженных легковушках. Проблемой может стать и разводка выхлопной системы в обход качающихся под днищем огромных рычагов (в NASCAR эта проблема решается просто — все машины имеют боковой выхлоп). Ещё один недостаток данного типа подвески — очень большая неподрессоренная масса, даже по сравнению с другими типами зависимых подвесок.

Так как балка заднего моста вместе с рычагами по сути становится гигантским стабилизатором поперечной устойчивости, как отдельная деталь подвески он в такой подвеске как правило отсутствует. В целом, подвеска типа truck-arm может очень неплохо вести себя с точки зрения управляемости и является идеальным выбором для дорожной реплики болида NASCAR.

Ограничение бокового перемещения моста

Существует несколько различных способов, позволяющих ограничить перемещение моста в боковом направлении. Все они также в больший или меньшей степени определяют расположение заднего центра крена, что делает их одним из важнейших элементов шасси.

Тяга Панара

Как явствует из названия, тяга Панара была изобретена французской фирмой Panhard-Levassor, одним из первых в мире производителей автомобилей. Это был настоящий прорыв в области конструкции подвески на момент своей премьеры в 1895 году, и надо сказать, что для своего возраста тяга Панара весьма неплохо чувствует себя в современном мире.

Как уже говорилось выше, тяга Панара — это по сути рычаг с шарнирами на концах, установленный параллельно балке заднего моста таким образом, что один из её концов крепится к раме/кузову, а другой — к самому заднем мосту, ограничивая его поперечный ход. Так как нагрузки на тягу при работе подвески возникают немалые, её шарниры должны быть весьма прочными. Заводские варианты, к сожалению, этому условию зачастую не удовлетворяют. То же самое касается и самой по себе тяги; она должна иметь исключительно высокую жёсткость, и при этом двигаться на своих шарнирах совершенно свободно, с абсолютным возможным минимумом «зажима». Наилучший вариант шарниров — сферические наконечники (ШС), так как они, в отличие от резинометаллических шарниров, могут работать под довольно значительными углами без увеличения сопротивления движению. При рабочих ходах подвески мост движется по дуге окружности и при этом немного смещается вперёд-назад, так что тяга Панара должна повторять эту его траекторию.

Заводские тяги Панара практически всегда имеют вид хлипкого П-образного профиля с мягкими резиновыми втулками на концах, т.е. всё сделано ровно наоборот относительно того, как должно быть. Правильная тяга должна быть выполнена из трубы, желательно — толстостенной цельнотянутой, и иметь регулировку длины, позволяющую подстраиваться под различную высоту задней подвески, которая может меняться в процессе тюнинга.

Поскольку конец тяги Панара движется по дуге окружности, задний мост при работе подвески неминуемо смещается в сторону, хотя и на относительно небольшую величину. Насколько небольшую — зависит от длины тяги: чем она длиннее, тем больше радиус дуги и тем меньше боковое смещение моста, т.е. тем лучше работа подвески. При подвеске в статическом положении, тяга Панара всегда должна быть параллельна земле — во всяком случае, если вы планируете делать как правые, так и левые повороты (для машины, построенной для кольцевых гонок, это не обязательно). Это, во-первых, доводит боковое смещение заднего моста до возможного минимума, а во-вторых — приблизительно выравнивает величину смещения при ходах сжатия и отбоя подвески, что позволяет иметь одинаковые зазоры между шинами и кузовом с обеих сторон автомобиля.

Если нижние рычаги подвески параллельны земле, то центр крена автомобиля будет находиться в том месте, в котором тяга Панара пересекает вертикальную продольную плоскость автомобиля. Так как тяга движется вместе с подвеской, центр крена также будет смещаться вверх-вниз — примерно на половину величины рабочего хода подвески. Лучше всего работает длинная, жёсткая и параллельная земле тяга Панара при условии, что рабочие ходы подвески сравнительно невелики. На гоночных автомобилях крепления тяги Панара обычно регулируются по высоте для возможности настройки положения центра крена.

В рессорной подвеске тяга Панара вполне применима, если рессорные серьги и втулки (в особенности в верхних креплениих серёг) в достаточной степени податливы, а рабочий ход моста сравнительно невелик (смысл использования в рессорах жёстких втулок и серёг при этом исчезает, так как восприятие боковых усилий полностью берёт на себя тяга Панара; можно применить более мягкие втулки и тем самым повысить плавность хода и комфорт). По такой схеме было построено несколько автомобилей времён расцвета гоночной серии SCCA Trans-Am, которые показали неплохие результаты. Центр крена следует располагать по возможности ближе к его изначальной высоте.

Использование тяги Панара в четырёхрычажной подвеске со сходящимися верхними рычагами не рекомендуется. Идея попытаться опустить излишне высоко задранный центр крена такой подвески путём добавления к ней тяги Панара является крайне неудачной, так как это вызывает конфликт в определении расположения центра крена. Кроме того, верхние рычаги такой подвески стремятся удержать мост строго посередине автомобиля, в то время, как тяга Панара пытается заставить его двигаться вместе с ней по дуге окружности, что приводит к дополнительному конфликту кинематики. Вне зависимости от того, кто побеждает в этом соревновании по перетягиванию заднего моста, наиболее вероятным результатом является возникновение «зажима» задней подвески, причём возникающие при этом усилия вполне способны разорвать саму тягу Панара или вырвать «с мясом» её кронштейны, какими бы прочными они ни были.

Механизм Уатта

Следующий по степени распространённости механизм для ограничения бокового перемещения моста после тяги Панара — это так называемый механизм Уатта. Назван он в честь того самого Джеймса Уатта, одного из изобретателей паровой машины. Сам по себе данный механизм был изобретён ещё в 1784 году, то есть, больше чем за 100 лет до появления автомобиля, и использовался в паровой машине двойного действия для придания поршню приблизительно прямолинейного движения, не перекашивая его внутри цилиндра (в этой области на практике он практически не применялся, так как был сразу вытеснен более совершенным механизмом параллельного движения).

Механизм Уатта состоит из двух горизонтальных тяг, шарнирно соединённых с вертикальным рычагом-качалкой. Центр рычага-качалки определяет высоту центра крена подвески. Возможны два исполнения данного механизма — с креплением рычага-качалки к заднему мосту или к раме/кузову. Соответственно, в первом случае наружные концы горизонтальных тяг крепятся к раме/кузову, а во втором — к мосту, для крепления рычага-качалки же на шасси предусматривается особая поперечина.

На серийных автомобилях в большинстве случаев используется более простой и компактный вариант с креплением рычага-качалки на заднем мосту. Примерами могут послужить такие модели, как Ford Crown Victoria, Dodge PT Cruiser [sic !] или Dodge Durango. Как видите, восприятие механизма Уатта как сугубо спортивной экзотики лишено серьёзного основания, время от времени он использовался и на вполне скромных с точки зрения спортивных достижений автомобилях.

Иногда приходится слышать, что механизм Уатта обеспечивает идеально вертикальную траекторию движения моста. Это не вполне соответствует действительности — на самом деле траектория движения его центрального звена в целом ближе к очень сильно растянутой в длину букве S; но при этом средняя часть этой буквы S получается практически идеально  вертикальной и прямой. Таким образом, секрет здесь в том, чтобы сделать боковые тяги и рычаг-качалку достаточно длинными для того, чтобы центр крена подвески оставался в пределах этого практически прямого участка траектории на протяжении всего фактического рабочего хода подвески. Иными словами — отклонение траектории центрального звена механизма Уатта от вертикальной прямой линии  не имеет для нас абсолютно никакого значения, если оно происходит лишь на ходе отбоя подвески в 12 дюймов (~30 см), при реальном рабочем ходе, ограниченном 4 дюймами (~10 см).

В целом, из всех простых механизмов, ограничивающих поперечное перемещение моста, правильно спроектированный механизм Уатта в наибольшей степени приближен к идеалу.

Механизм Мамфорда

Редкостная экзотика. В первом приближении он является дальнейшим развитием механизма Уатта с двумя рычагами-качалками и соединяющей их друг с другом дополнительной короткой тягой. Его потенциальная сильная сторона — возможность получить очень низкое расположение центра крена, что бывает необходимо в некоторых гоночных применениях. Примером могут послужить автомобили, использующие граунд-эффект для создания прижимной силы. Их пружины подвески, которым приходится воспринимать помимо веса автомобиля ещё и значительную по величине аэродинамическую прижимную силу, делаются очень жёсткими, и в этом случае выгодным является очень низкое расположение центра крена. Впрочем, на них и зависимая подвеска применяется крайне редко, если вообще применяется...

V-образные рычаги (Wishbones)

Ещё один крайне редкий механизм, который лишь изредка используется в дрэг-рэйсинге в паре с четырёхрычажной подвеской с параллельными рычагами. Намного более популярен он был среди британских производителей автомобилей, в частности — использовался на некоторых из старых «Лотусов» с зависимой подвеской и «Ленд-Роверах», причём реализация его в этих случаях была различной.

У «Лотусов» широкое основание V-образного рычага крепилось к раме, а вершина — через втулку к нижней стороне балки моста посередине. Такая компоновка позволяла получить очень низкое расположение центра крена, что абсолютно логично для маленькой и очень лёгкой спортивной машины с низким расположением центра тяжести.

На «Ленд-Роверах» же треугольный рычаг устанавливался также основанием к раме, но намного выше, так, что его вершина через шаровой шарнир крепилась к балке моста сверху. Центр крена при этом располагался намного выше, что в полной мере соответствует высокому расположению центра тяжести у внедорожника.

V-образный рычаг в обеих конструкциях фактически заменяет верхние рычаги и отвечает, в частности, за антискват.

Если же требуется, чтобы треугольный рычаг использовался только для ограничения поперечного перемещения моста и не выполнял никаких иных функций, его основание должно иметь точки крепления, совпадающие на виде сбоку с точками крепления рычагов подвески. При этом сами рычаги подвески должны быть способны выполнять все её функции, за исключением ограничения поперечного перемещения моста и определения положения центра крена. В любом другом случае вероятен конфликт кинематики между рычагами подвески и V-образным рычагом, приводящий к возникновению «зажима» подвески.

Правильно спроектированный V-образный рычаг может обеспечить полное отсутствие бокового смещения моста и центра крена при работе подвески. Центр крена при этом всё же будет перемещаться в вертикальном направлении — меньше, чем в случае четырёхрычажной подвески со сходящимися рычагами, но всё же намного больше, чем при использовании тяги Панара.

Диагональные тяги и Х-образные перемычки

Эти конструкции мы рассмотрим совместно, так как у них есть одна общая черта: они используются практически исключительно для дрэг-рэйсинга. Как уже говорилось, дрэг — это настолько специализированная область, что хорошо работающие в нём решения оказываются практически неприменимы ни для чего другого. Здесь у нас именно такой случай.

Как диагональная тяга, так и Х-образная перемычка, которая представляет собой по сути две перекрещивающиеся друг с другом диагональные тяги, не только ограничивают боковое перемещение моста, но ещё и полностью лишают его способности наклоняться относительно кузова, как бы превращая подвеску в гигантскую дверную петлю. Автомобиль с такой подвеской разгоняется по прямой без каких либо кренов, но в поворот входит с изяществом тележки из супермаркета.


Так какая же подвеска лучше всего подходит для вашего автомобиля ? Вполне вероятно, что правильный ответ на этот вопрос - та, которая установлена на нём с завода, как это ни странно звучит. Но представленная здесь информация может помочь вам определиться с путями её улучшения и повышения её характеристик.

Мост или независимая подвеска ?

На маслкары с завода независимая задняя подвеска (IRS, independent rear suspension) никогда не ставилась. Она появилась на Chevrolet Corvette с 1963 года, но это в большей степени спортивная машина, чем маслкар, поэтому в данный обзор он не включён. В 1964 году Клаусом Арнингом был разработан прототип независимой задней подвески для «Мустанга», получивший название T-5, но в серию он так и не пошёл. По сути она повторяла заднюю подвеску «Ягуара», так что всё сказанное здесь о последней будет относиться и к этому варианту «Мустанга».

Как и большинство вещей, описанных в данной статье, независимая задняя подвеска — отнюдь не новое изобретение. «Мерседес» использовал простую подвеску с качающимися полуосями на гоночном Tropfenwagen Gran Prix ещё в 1923 году (между прочем, это первая среднемоторная спортивная машина), то же самое делал и Auto Union (предшественник Audi) на протяжении 1930-х. Эти машины выиграли много гонок, но даже по меркам тех лет они были исключительно сложны, и даже опасны, в управлении — побочный продукт сочетания мощного мотора и отнюдь не идеальной независимой подвески.

Основным предметом нашего разговора станут независимые здание подвески, предлагаемые в качестве тюнинга для замены задней подвески с неразрезным мостом.

Вопрос о том, что лучше — мост или независимая подвеска — возникает очень часто. В частности, очень многие хотели бы установить независимую подвеску на свой маслкар в надежде улучшить его управляемость. Их логика проста и прямолинейна (но неверна): раз независимая подвеска хорошо работает на спортивных автомобилях, то если поставить её на маслкар — он начнёт управляться как спортивный автомобиль.

Между тем, как и любой другой тип подвески, независимая задняя подвеска всегда должна проектироваться под конкретный автомобиль, с его специфическими требованиями и характеристиками. И, естественно, требования к подвеске для маленького, лёгкого спортивного автомобиля с двигателем, полностью расположенным за осью передних колёс, будут кардинально полностью отличаться от тех, которые предъявляются к ней каким-нибудь Chevrolet Chevelle массой под две тонны и с тяжёлым V8 над передней осью.

Кроме того, выше мы уже рассуждали на тему того, что передняя и задняя подвеска должны работать согласованно друг с другом. Это особенно актуально в случае такой радикальной замены, как установка независимой подвески вместо заднего моста. Будут ли параметры новой подвески — кривая изменения развала, расположение центра крена, наклон оси крена и т. п. — соответствовать старой передней подвеске, или же конфликтовать с ней ? Жизненно важно получить ответ на этот вопрос перед тем, как хвататься за болгарку и сварку.

Как и другие типы подвески, задняя независимая подвеска прошла через долгий и сложный эволюционный процесс, и далеко не все предложенные её варианты выдержали давление естественного отбора. Вариантов независимой задней подвески существует великое множество: с качающимися полуосями, на стойках Макферсона, на продольных и диагональных рычагах, на Н-образных рычагах, на двойных поперечных рычагах, многорычажные, и так далее. В наши задачи не входит подробный разбор каждого из них, что не будет представлять интереса для большей части читателей; вместо этого для начала давайте просто посмотрим на различия между зависимыми и независимыми задними подвесками в целом, их преимущества и потенциальные недостатки.

Зависимые подвески с мостом

Не вызывает сомнения тот факт, что зависимые подвески имеют целый ряд неприятных особенностей. Главные из них — огромные неподрессоренные массы и фиксированная величина развала колёс, заданная конструкцией балки подвески и не меняющаяся при её работе.

Первую проблему решить непросто. Облегчение колёс, использование лёгких сплавов для картера моста и тому подобные меры позволяют немного снизить неподрессоренную массу такой подвески, но в процентном отношении результат всё равно получается мизерным. Впрочем, это вовсе не означает того, что заниматься облегчением подвески вообще не нужно.

Фиксированный развал колёс на задней оси является одновременно и преимуществом, и недостатком. Конечно, в некоторых ситуациях, связанных с уводом шин под воздействием значительных боковых усилий, хотелось бы, чтобы задние колёса имели небольшой отрицательный развал, но добиться этого исключительно сложно; по сути, единственный возможный вариант — специальный мост с развалом, используемый в гоночной серии NASCAR, но достать его исключительно сложно [даже в США].

По каким-то причинам автор здесь вообще не упоминает зависимую подвеску типа «Де Дион», которая свободна от обоих названных недостатков. В ней мост заменяется на лёгкую балку, а редуктор главной передачи неподвижно устанавливается на кузове и соединяется со ступицами колёс при помощи полуосей с двумя шарнирами.

Направляющий аппарат может быть любого описанного в данной статье типа — рессоры, рычаги и т.д. Неподрессоренные массы такой подвески — практически на уровне независимой, а развал колёс может быть установлен в любых требуемых пределах. Недостаток — по сложности и дороговизне она также по сути не уступает независимой подвеске.

Впрочем, есть и положительные моменты. Проблема с подруливанием колёс при проезде неровностей (bump steer) фактически отсутствует. Может присутствовать некоторое подруливание из-за кинематического увода (roll steer), но оно поддаётся настройке. В независимой подвеске можно добиться огромной величины антисквата, что очень важно если вам нужно передать большой крутящий момент не только с двигателя на колёса, но и с колёс на асфальт. Кроме того, важное преимущество моста — его потенциальная способность «переваривать» огромные величины мощности и крутящего момента без тенденции к саморазрушению.

Независимые задние подвески

Независимая подвеска имеет намного меньшую неподрессоренную массу. Редуктор главной передачи, а порой и тормозные механизмы, неподвижно установлены на раме/кузове. В результате частично подрессоренными остаются рычаги, полуоси, амортизаторы и упругие элементы, а полностью неподрессоренными — только колёса, кулаки со ступицами и тормозные механизмы при их установке на кулаках. Это очень значительное преимущество.

Кроме того, независимая подвеска позволяет не только настраивать статический развал колёс, но и управлять его динамическим изменением при работе подвески, что открывает широчайшие перспективы — как для достижений, так и для ошибок.

В идеальном случае кривые изменения развала колёс и высоты центра крена задней независимой подвески должны быть индивидуально подобраны для конкретного автомобиля, на который она установлена. Разумеется, на практике соображения экономии и компоновки приводят к большому количеству компромиссных решений, в особенности в подвесках серийных автомобилей. Взять заднюю независимую подвеску от одного автомобиля и поставить её на совершенно другой — идеальный способ усугубить эти изначально заложенные в ней проблемы ещё больше.

Преимуществом независимой подвески является независимое подрессоривание каждого из колёс, без передачи толчков на противоположную сторону. При проезде неровностей каждое колесо может взаимодействовать с ними совершенно свободно, без ограничений со стороны неподрессоренных масс с другой стороны подвески или фиксированного развала. Это приводит к тому, что независимые подвески очень хорошо чувствуют себя на неровном покрытии. Также, при условии соответствующего подрессоривания и демпфирования, независимые подвески могут обеспечивать очень высокую плавность хода. Это является главной причиной их широкого распространения на современных автомобилях.

Есть у независимых задних подвесок и недостатки, включая недостаточную величину антисквата и сложность. Антискват является продуктом продольного наклона рычагов подвески, и для независимой подвески обычно ограничен величиной порядка 25% — попытки достичь большего приводят к резкому ухудшению остальных её параметров. Для сравнения, зависимая подвеска может иметь величину антисквата, превышающую 100%, что очень важно для обеспечения сцепления ведущих колёс с дорогой при передаче на них большой мощности. Именно по этой причине очень мощные машины с независимой подвеской часто делаются по среднемоторной компоновке, что позволяет дополнительно нагрузить ведущие колёса.

Впрочем, подозрительное отсутствие «Ламборгини» и «Феррари» на соревнованиях по дрэг-рэйсингу может быть индикатором того, насколько успешным является такое решение. На «Корветах» же заводскую заднюю независимую подвеску для дрэга вообще часто заменяют на мост. В последнем случае есть, правда, и другая причина — владельцы попросту рано или поздно устают заменять скрученные моментом полуоси и развалившиеся крестовины, а также заваривать пол, пробитый отлетающими на старте деталями независимой подвески.

Конечно, в обычной жизни всё обычно не столь трагично, но задача обеспечения «зацепа» на мощном автомобиле всё равно стоит далеко не на последнем месте. Многие попытки добиться этого на независимой подвеске заканчиваются тем, что управляемость автомобиля ухудшается до такой степени, что с тем же успехом на нём мог бы стоять и мост.

Сложность независимой подвески может стать серьёзным препятствием на пути доработки готовой серийной подвески для установки на другой автомобиль, не говоря уже об её разработке и изготовлении с нуля. Даже самые сложные зависимые подвески сравнительно просты в проектировании по сравнению с независимой. По сути, проектирование независимой задней подвески напоминает конструирование передней — с той лишь разницей, что колёса в ней не должны поворачивать, но зато должны передавать крутящий момент. К обычному для передней подвески кругу вопросов о расположении центра крена и его поперечном смещении, положении мгновенного полюса, кривой изменения развала и «ударном рулении» при этом добавляются также проблемы обеспечения приемлемого антисквата, правильных углов работы шарниров трансмиссии и диапазонов работы её шлицевых соединений, парирования крутящего момента и возникающих при его передаче нагрузок, и многие, многие другие. Необходимость учёта всех этих факторов делает проектирование независимой подвески очень сложной работой.

Основные сложности при проектировании

Дополнительной проблемой может стать вписывание подвески в компоновку автомобиля в целом. У автомобилей с зависимой подвеской форма днища выбрана таким образом, чтобы выделить место под рабочие ходы моста и его рычагов. Совершенно не обязательно, однако, что это облегчит размещение независимой подвески, поскольку обычно она требует выделения места в совершенно других местах под днищем. Так, расположение упругих элементов и амортизаторов независимой подвески как правило полностью отличается от такового в подвеске с неразрезным мостом. Помимо этого, во многих случаях требуется выделить дополнительное пространство для верхних рычагов рядом с лонжеронами, поскольку эти компоненты независимой подвески как правило располагаются намного выше, чем балка заднего моста в зависимой.

На «Ягуарах» и «Корветах» 1963—1996 годов выпуска использовалась независимая задняя подвеска, в которой полуоси играли роль верхних рычагов. Это позволило получить очень компактную по высоте подвеску, которая часто использовалась в тюнинге для замены моста. В подвеске «Ягуара» полуоси работали совместно с двумя нижними поперечными рычагами в форме буквы Н. Для восприятия продольных усилий к ним добавлялась также пара продольных рычагов, а роль упругих элементов исполняли четыре витые пружины, объединённые с амортизаторами («коиловеры», coil-overs).

Эта конструкция использовалась «Ягуаром» с минимальными изменениями с 1961 по 1996 год, что, увы, отнюдь не является признаком её высокой степени совершенства. На самом деле, данная конструкция отличалась несколько нестабильной управляемостью из-за плохого контроля над изменением развала колёс, а также склонности к подруливанию под действием передаваемого трансмиссией крутящего момента, в особенности при использовании совместно с мощными двигателями. Кроме того, в заводском варианте она обеспечивала завидную плавность хода, но при её усилении для установки на более тяжёлые и мощные автомобили она зачастую теряла это свойство. Чтобы в полной мере приспособить такую подвеску к эффективной реализации действительно серьёзной мощности, её нужно перепроектировать по сути с нуля, что делает её далеко не лучшей отправной точкой.

С другой стороны использовавшаяся на «Корветах» С5 и С6 независимая задняя подвеска на двойных поперечных рычагах хороша по конструкции, но её намного сложнее вписать в готовый автомобиль, чему также отнюдь не способствует характерная для этих поколений «Корвета» трансмиссия типа «трансэксл», с расположением коробки передач у задней оси и закрытой карданной передачей. Переделка её под обычный редуктор главной передачи требует огромного объёма работ, и после этого всё равно остаются проблемы с размещением верхних поперечных рычагов. Кроме того, колея этой подвески избыточно широка для большинства обычных автомобилей.

Интерес представляют независимые задние подвески, использовавшиеся на Ford Cobra Mustang выпуска 1991—2001 и 2004 годов, а также Ford Thunderbird и Mercury Cougar 1989—1997 годов. Фактически они представляют собой готовые наборы для переделки подвески с мостом в независимую, поскольку именно это и было сделано в своё время производителями этих автомобилей — базовые версии «Мустанга» и «Тандербёрда» этих поколений имели сзади мост и четырёхрычажную подвеску со сходящимися рычагами. При этом передние точки крепления рычагов зависимой подвески были использованы для установки заднего подрамника с независимой подвеской и картера главной передачи — весьма элегантное решение. В результате перехода на независимую подвеску неподрессоренные массы уменьшились примерно на 125 фунтов (~60 кг), но общая масса автомобиля при этом возросла примерно на 75 фунтов (~35 кг). Плавность хода заметно улучшилась, как и управляемость — правда, стоит учесть, что исходная зависимая подвеска «Мустанга» была сама по себе далека от идеала и имела серьёзные проблемы с несогласованностью кинематики рычагов и иные дефекты управляемости.

Разумеется, и у этой конструкции есть определённые недостатки. К примеру, в ней наблюдаются проблемы с изменение развала колёс и их «подруливанием» при рабочих ходах подвески, а также она обеспечивает сравнительно плохое сцепление колёс с асфальтом при трогании. Поэтому для дрэга её как правило заменяют на мост. Эти недостатки могут быть отчасти сглажены, но их очень сложно устранить на все 100%. Тем не менее, некоторые компании выпускают на основе этой подвески наборы для установки на другие автомобили, внося в её работу определённые улучшения.