Работа подвески основывается на преобразовании энергии удара при наезде на неровность в перемещение упругого элемента подвески, вследствие чего сила удара, что передаётся на кузов, уменьшается и плавность хода возрастает. Подвеска автомобиля обеспечивает упругую связь рамы или кузова с мостами и колёсами, плавность хода, устойчивость и проходимость автомобиля. Плавность, в свою очередь, определяет комфортность езды. Устойчивость определяет способность противодействовать заносам и опрокидыванию, т.е. безопасность. Проходимость определяет способность преодолевать различные препятствия. Заметим, что эти требования весьма противоречивы, поэтому здесь не обходится без компромиссов. Например, мягкое подрессоривание иногда ухудшает устойчивость автомобиля. И наоборот – повышение жесткости ухудшает комфортность езды, уменьшает ресурс. И так далее.
Подвеска состоит из трех основных частей : упругого элемента, направляющего устройства и гасительного элемента.
Как упругий элемент у подвески используются металлические листовые элементы, цилиндрические пружины, торсионы. Кроме этого существуют неметаллические пружинные элементы обеспечивающие пружинные свойства подвески за счет упругости резины (различные буферы, сайлентблоки), сжатого воздуха или жидкости (например сферы у автомобилей Ситроен). Иногда в подвесках используются комбинированные пружинные элементы, которые складываются из металлических и неметаллических элементов.
Направляющее устройство подвески передает толкающие, тормозные и боковые усилия от колес на раму или корпус автомобиля. В случае пружинной подвески направляющим устройством служат грузы и штанги подвески. В рессорной подвеске сама листовая рессора передает продольные и боковые усилия, благодаря чему конструкция подвески упрощается.
Гасительный элемент подвески предназначен для гашения колебаний кузова и колес в случае наезда на препятствия и называется амортизатором. На автомобилях используются жидкостные, газо-жидкостные и газовые амортизаторы. Принцип их действия заключается в преобразовании энергии колебания за счет трения жидкости (давления газа) в тепловую энергию с последующим ее рассеиванием. Подвески обычно классифицируются по их кинематике и по упругому элементу. Кинематические подвески разделяются на два основных типа: зависимые и независимые. По упругому элементу – пружинные, где в качестве упругого элемента используются витая пружина, рессорные, торсионные и даже гидравлические и пневматические.
Зависимые подвески (сразу оговоримся: грузовые машины не рассматриваем!) очень нравятся владельцам джипов, поскольку отличаются неприхотливостью в обслуживании, конструктивной простотой. В сочетании с упругими рессорными элементами они обеспечивают достаточную комфортность передвижения. Однако имеют и свои недостатки. Они (в своем традиционном исполнении) не всегда отвечают требованиям управляемости автомобиля. На скоростных участках дороги с неровностями они склонны к уводу автомобиля в сторону. Зависимая подвеска обеспечивает жесткую связь между правым и левым колёсами, в результате чего перемещение одного из них в поперечном направлении передаётся другому, что приводит к наклону кузова.
Зависимая рессорная подвеска – так называется неразрезная балка-мост с упругим элементом в виде рессоры. Она состоит из собственно балки с размещённым внутри редуктором, полуосями, подшипником, тормозным щитом, тормозным механизмами и ступицами колёс и собственно самих колёс. Посредством кованых скоб балка соединяется с рессорой. Рессора передним концом жестко соединяется с кузовом при помощи осевого шарнира. Задний конец оснащен серьгой, обеспечивающей при сжатии рессоры плавное изменение её длины.
Cуществуют зависимые подвески и с пружинным элементом. Такие варианты применялись на «Нивах», вазовской «классике», а также на иномарках начала 80-х : Opel Record, Audi 80,100 (неведущие). Состоит из балки с вышеперечисленными внутренностями, также из пружин, амортизаторов и пяти реактивных тяг: одной поперечной и четрёх продольных. Они обеспечивают жесткость относительно продольной и поперечной осей автомобиля. В рессорной продольную жесткость обеспечивают рессоры. По эксплуатационным показателям рессорная подвеска выигрывает у пружинной, поскольку рессоры за счёт своего внутреннего трения листов дают значительное демпфирование колебаний и по комфортности передвижения превосходят пружинные элементы .
Передние зависимые подвески представляют из себя практически неизменную заднюю подвеску, но в сочетании с поворотными шарнирами. Типичный представитель таких подвесок – Mercedes G-klasse, Jeep Cherockee, Nissan Patrol и т.п.
Независимая подвеска характеризуется отсутствием жесткой связи между колёсами одноq оси. Каждое колесо подвешено независимо от другого. В результате чего при наезде одним колесом на неровность, его колебания не передаются другому колесу, уменьшается наклон кузова и повышается в целом стойкость автомобиля во время движения.
Данные подвески и их конструкция довольно разнообразны. Они делятся на два основных типа: свечные и рычажные. Свечные - Максферсон, рычажные – поперечнорычажные, двухрычажные, продольнорычажнае, косорычажные. Рычажные хороши тем, что достаточно просты по своей конструкции. Они отвечают требованиям управляемости автомобиля. Даже на самых неровных участках дороги при правильном балансе и распределении сил и моментов рычажные подвески обеспечивают должную управляемость и устойчивость. Наиболее любимы конструкторами рычажных подвесок – поперечно-рычажные. Они по преминению охватывают самую широкую гамму автомобилей: от «Формулы-1» до знаменитого Hummer.
Наиболее распространенным вариантом независимой подвески является вариант, предложенный шотландским инженером, работавшим на заводах Форда, МакФерсоном (McPherson).
Он, в свое время, всего лишь хотел упростить технологию сборки передней независимой автомобильной подвески, и его первоначальный замысел был прост. Традиционная для тех лет передняя подвеска присоединялась к поперечине несущего кузова или лонжеронной рамы в четырех точках с каждой стороны. Она состояла из двух расположенных друг над другом поперечных треугольных (вильчатых) рычагов, соединенных шкворнем. Яркий пример - подвеска Москвича- 407 (не путать с Пежо 407). Но сборка ее при массовом производстве оказалась делом трудоемким.
Поэтому МакФерсон и выдвинул идею крепления подвески только в двух точках (не считая стабилизатора) с каждой стороны. При этом амортизатор становился направляющим элементом подвески, а на колесо приходился один нижний поперечный рычаг, – причем не треугольный, а одинарный. Он, конечно, не мог передавать продольные усилия, скажем, при торможении. Для этого МакФерсон предложил использовать плечо стабилизатора поперечной устойчивости. Но главным в предложенной конструкции был отказ от верхнего рычага. Вместо него пружина и соосный с ней амортизатор в верхней части соединялись с кузовом посредством мягкой резиновой подушки. Отсутствовал и шкворень. Его роль играл телескопический амортизатор, у которого относительно штока поворачивался жестко связанный с цапфой колеса «стакан». Весь узел подвески мог обходиться без поперечины.
Производственников такая конструкция очень устраивала,а вот эксплуатационников не совсем. При вертикальном ходе колеса нижний рычаг описывал дугу, и точка контакта шины с дорогой постоянно перемещалась вправо и влево. Больше того, по той же причине довольно заметно изменялся угол развала колес. В результате траекторная устойчивость автомобиля оставляла желать лучшего. Изобретение МакФерсона стали называть подвеской типа «качающаяся свеча».
Практика выявила несколько важнейших недостатков такой подвески. К ним относятся излишняя чувствительность к дисбалансу колес, усиленное трение между штоком и цилиндром амортизатора (а следовательно, и износ), повышенная передача на кузов дорожных вибраций и шумов, а также недостаточная жесткость в продольном направлении пары «рычаг – плечо стабилизатора». Однако компактность такой подвески заставила конструкторов в дальнейшем неустанно совершенствовать схему МакФерсона. При переднем приводе силовой агрегат выгодно устанавливать поперечно. В этом случае только подвеска МакФерсона могла существовать с таким расположением двигателя. Далее инженеры вновь вернулись к треугольному рычагу имевшему две, а не одну точку опоры (это повысило жесткость) в продольном направлении. Пружину сместили относительно оси амортизатора, да еще оба эти узла наклонили внутрь, чтобы получить отрицательное плечо обкатки. Эти меры позволили заметно снизить трение в амортизаторной стойке и уменьшить износ. Для лучшей изоляции кузова от дорожных шумов пришлось снова ввести в обиход поперечину подвески – так называемый подрамник, который соединяется с кузовом через резиновые подушки. В верхней опоре амортизаторной стойки шток соединили с кузовом посредством резиновой шайбы хитрой конструкции. Для пружины ввели упорный шариковый подшипник. Но головоломки оставались.
Одну из них – как ремонтировать стойку? В конце концов решение нашлось – цапфу колеса и стойку стали делать раздельными и соединять болтами. С точки зрения технологов это был не лучший выход, но большинство инженерных решений в автомобилях – компромиссы. Другая головоломка – произвольное изменение развала колес и перемещение точки контакта шины с дорогой. Это уже врожденный недостаток схемы МакФерсона. Изжить ее практически не возможно, но самые сложные ее «узелки» мало –помалу удается свести к минимуму. Так что спустя почти 60 лет эволюции «свечная» подвеска стала вполне работоспособной и получила широкое распространение на легковых машинах малого, среднего классов и частично большого.
Торсионная конструкция. Название дал элемент подвески автомобиля, призванный играть туже роль, что и рессоры, пружины или резиновые блоки. Но в отличие от них он работал только на скручивание (французское слово «torsion» - «скручивание»).
Инженер Фердинанд Порше-старший в конце 20-х-начале 30-х годов оформил несколько патентов на стержневую подвеску автомобильных колес. Он применил ее в 1934 году на гоночных «Auto-Union» (будущие Ауди), а в 1940-м уже стояла на серийных машинах «Volkswagen», как армейских, так и гражданских. В 1935 году стержневая подвеска колес в ее оптимальном варианте нашла массовое применение на «Citroen Traction Avant». Порше увидел в торсионе его главное достоинство-компактность, и отсюда - малую массу. Эти качества особенно ценны для машин с очень плотной компоновкой и жесткими ограничениями по весу - гоночные автомобили, танки, армейские колесные машины. Примеры тому «Ferrari F2001», танк Т-34. Андре Лефевр, создатель «Citroen TA», усмотрел в торсионе другое достоинство. Его стержень довольно длинный «чем длиннее, тем мягче подвеска», а потому один конец торсиона, идущего вдоль машины, присоединяется к рычагу подвески, а другой закрепляется в одной из поперечин рамы или несущего кузова. Таким образом, все нагрузки от дорожных толчков переносятся в самое «сильное»место автомобиля, и они распределяются по раме или кузову найвыгоднейшим образом. Для первой массовой модели с несущим кузовом это было немаловажно.
Когда во второй половине сороковых годов Алек Иссигонис приступил к проектированию малолитражки «Morris Minor», он решил вынести двигатель далеко вперед. Вынести так, чтобы механизм сцепления пересекала осевая линия передних колес. Но в этом случае для рессор или пружин независимой подвески передних колес просто не осталось места. Иссигонис сделал ставку на продольные торсионы и, подобно Лефевру, задние концы их закрепил в поперечине несущего кузова в зоне передних сидений.
Многие фирмы, например, английские «Morris», «Riley», «Wolseley», а также «Jaguar» широко использовали торсионы для своих массовых моделей. Длилось это до середины 70-х годов. На немецких «Volkswagen» модели «Жук» применялась подвеска с поперечными торсионами, в то время как на английских автомобилях предпочтение получили продольные стержни. Верность торсионам уже около 40 лет демонстрирует «Renault» и «Peugeot»: задняя подвеска на поперечных торсионах используется на моделях разных классов (от скромных «Renault 4» и «Renault 5» до моделей «Megane», 21 и «Laguna», а также на автомобилях Peugeot 205, 206, 305, 306, 309, 405).

Для того, чтобы автомобиль не воспринимал все неровности на дороге, в подвеске машины обязательно используется какой-либо упругий элемент. Обычно применяется пружина. Помимо пружины, может использоваться рессора, но это уже полная архаика. Другие альтернативы пружины - пневмоподвеска, которая давно уже стала фишкой концерна "Citroen" и которая работает на сжатом газе.
Главная задача амортизатора и состоит в том, чтобы гасить колебания, или демпфировать.
Строго говоря, все предлагающиеся на рынке амортизаторы являются гидравлическими. Путаница в терминологии связана с конструктивными различиями, разделяющими амортизаторы на три группы.
Гидравлическими, или масляными, называют амортизаторы, состоящие из двух цилиндров, вставленных друг в друга. Во внутреннем рабочем цилиндре ходит поршень со штоком, связанным с подвеской автомобиля. Наружный цилиндр, служащий по совместительству корпусом, в действительности является компенсационным резервуаром, в который во время хода сжатия из рабочего цилиндра через клапаны вытесняется масло. Компенсационный объем наружного цилиндра заполнен обычным воздухом.
Такую же двухтрубную конструкцию имеют газонаполненные амортизаторы. Но в отличие от гидравлических здесь компенсационная полость герметична, а вместо воздуха в нее закачан азот. Дело в том, что при работе гидравлического амортизатора в активном режиме масло вспенивается, после чего весь узел перестает исправно функционировать, что сказывается не только на управляемости автомобиля и безопасности езды, но и ведет к пробоям подвески и связанным с ними деформациям ее деталей. Но азот под низким давлением не решает кардинальную проблему "вспенивания масла" и кавитации (то есть образования пузырьков низкого давления).
Выход был найден, когда французский инженер Де Карбон закачал в компенсаторную камеру азот под давлением более 20 атмосфер и отделил азот от масла прокладкой-поршнем, который не позволяет азоту и маслу контактировать между собой. Это сняло проблему. Азот под высоким давлением позволяет клапанам поршня срабатывать бесшумно и быстро, а также создает дополнительное усилие на штоке. Такие амортизаторы работают эффективно и точно. Газовый подпор в газонаполненном амортизаторе заставляет пузырьки, появляющиеся в масле, тут же лопаться без образования пены. Кроме того, давление газа препятствует нередко встречающемуся в гидравлических конструкциях перетеканию масла из внутреннего цилиндра в наружный, пока в них не установится одинаковый уровень, что вызывает ситуацию, когда амортизатор вступает в работу не сразу, а после самопрокачки, на что требуется время, в холодное время года - довольно продолжительное.
Третья категория амортизаторов - однотрубные, они же газовые. Здесь корпус одновременно служит и рабочим цилиндром, и компенсационным резервуаром. Зато поршней внутри два: один, как обычно, крепится к штоку, другой отделяет масляную полость от газовой, в которой, опять же, находится азот, но теперь с давлением примерно в четыре-пять раз выше, чем в газонаполненном "двухтрубнике". Кроме того, что такое давление еще эффективнее противостоит склонности масла к вспениванию, так и сама однотрубная конструкция лучше охлаждается, что, в свою очередь, предотвращает образование пены.
Все амортизаторы работают по такому принципу: внутри цилиндра амортизатора находится шток с поршнем, который "ходит" в масле. Масло при работе амортизатора перетекает через специальное отверстие поршня. Это и создает необходимое сопротивление движению штока. Также в амортизаторе должна быть емкость (компенсаторная камера) со сжатым газом (воздух или азот). Внутри амортизатора ходит поршень и вытесняет излишки жидкости, заставляя сжиматься газ.

Итак, амортизаторы по своей конструкции бывают следующих видов:

• двутрубные гидравлические (рис.1);
• однотрубные газогидравлические с газом высокого давления (рис.2);
• двутрубные газогидравлические с газом низкого давления (рис.3).

На рисунке разными цветами показаны различные области амортизатора соответствующего типа. Каждая область обозначена соответствующей буквой:

• А - воздух под атмосферным давлением;
• Б - газ;
• В - масло.

Как видно из рисунка, амортизаторы первого и третьего типов очень похожи по конструкции. Разница в том, что во втором случае пространство между цилиндрами заполнено газом под относительно небольшим давлением.
Газ в амортизаторах применяется для достижения довольно стабильных характеристик во всем диапазоне температур и ходов подвески, причем амортизаторы 2-го типа имеют достаточно большое сопротивление к вспениванию.
Однако, применительно к режимам работы подвески на реальной дороге, эта стабильность не всегда необходима. Для комфорта, управляемости, бывают более важны переходные режимы, где, например, чистая гидравлика, вспениваясь, обеспечит амортизатору необходимую жесткость и характеристики в этом режиме.
Что же выбрать для своего автомобиля? В принципе можно ставить амортизаторы любого типа (если это разрешает производитель). Однако, в первую очередь необходимо принимать во внимание то, что Вы хотите получить от своего авто: гоночный болид, гремящую жесткую телегу или нормальный городской автомобиль. Именно поэтому когда стоит вопрос: газ или гидравлика - вопрос некорректен.
Из всех групп амортизаторов газовые - самые жесткие, поэтому если вы превыше всего почитаете спокойную и комфортную езду, то рискуете очень быстро разочароваться в приобретенных и установленных на свой автомобиль дорогостоящих "однотрубниках". Они гарантируют отличную управляемость в любых режимах движения и на любых покрытиях, но о плавности хода придется забыть. Словом, оправданным использование газовых амортизаторов является только на спортивных моделях либо в том случае, если сам водитель предпочитает спортивную манеру езды.
Наилучшими с точки зрения комфорта являются гидравлические конструкции. Но из-за склонности залитого в них масла к вспениванию они остаются предсказуемыми и безопасными в довольно узком диапазоне скоростей и дорожных условий движения. Компромиссный вариант между газовыми и масляными амортизаторами и по стоимости, и по характеристикам - газонаполненные конструкции.
Еще раз обращаемся к рекомендациям производителя авто и амортизатора, к своим желаниям. И, в конце концов неважно какой амортизатор по конструкции Вы выбрали, важен производитель, его репутация и качество продукции. А уж эти компоненты определяют и цену, и долговечность амортизаторов, и ощущения от езды. Однако, газонаполненные амортизаторы не рекомендуется использовать на маленьких машинах, так как дополнительное усилие на кузов, оказываемое такими амортизаторами, вредно для них. Поэтому если у Вас Ситроен ZX или Пежо-306, то наверное не стоит покупать на них Monroe Sensatrack. Можно вполне обойтись газовыми Record-ом или Kayaba. Да и дешевле выйдет. Ну а если у Вас Лайнер (Пежо-406 или Пежо-605) то здесь можно и нужно подумать.
Обычно амортизаторы изнашиваются постепенно и водитель этого не замечает. По оценкам западных специалистов, в Европе около 30% автомобилей старше 5 лет ездят с испорченными амортизаторами. А что делается в странах СНГ с нашими дорогами - вообще неизвестно.
А ведь амортизаторы влияют не только на комфорт, но и на безопасность движения. Здесь уместно привести результаты работы независимой исследовательской организации "Tuv Rheinland", которая проводила экспертизу о влиянии амортизатора на безопасность движения.
При торможении на скорости 50 км/ч по сухой дороге с одним амортизатором, изношенным на 50%, тормозной путь автомобиля увеличивается на два метра. Много это или мало - судить Вам. Но как часто именно этих двух метров и не хватает для избежания трагедии.
Когда автомобиль с изношенными на 50% амортизаторами въезжает в лужу со слоем воды в 6 мм, эффект аквапланирования наступает при скорости 81 км/ч. При нормальных амортизаторах эта скорость равняется 85 км/ч. Помимо вышеперечисленного, "убитые" амортизаторы повышают риск сноса автомобиля на крутых поворотах. Также изношенные амортизаторы выводят из строя многие детали автомобиля: шины, пружины, подвески колес, шаровые опоры и т.д.

Перечислим основные причины выхода из строя амортизаторов.

1. Неверная установка. Сплошь и рядом. Забывают затянуть гайку, ставят съемные чашки вверх ногами, забывают пыльники, хватаются за шток пассатижами, газовыми ключами и т.д.
2. Разбитые или отсутствующие пыльники/отбойники - ржавеет/задирается шток и, как следствие, умирает сальник.
4. Хорошая яма, на хорошей скорости. В итоге - пробой амортизатора (когда рычаги в узел).
5. Износ клапанной системы (амортизатор не течет, на руках сопротивление есть, а машину качает).
Часто автомобилисты задумываются о замене амортизатора только тогда, когда из него потечет масло: "стойки потекли - надо будет заменить как-нибудь". Но это уже последняя стадия жизни (вернее, уже смерть!) амортизатора. До этого состояния доводить машину не рекомендуется. А чтобы проверить работу амортизаторов, необязательно ехать на специальные стенды. Надо лишь "прожать" каждый угол автомобиля и, если после качка будет больше одного полного колебания, то значит, амортизаторы "не выдержат". Их надо заменить.
Фирмы-производители рекомендуют проверять состояние амортизатора после каждых 20 тысяч км пробега автомобиля.

Инструкции по замене амортизаторов на французских автомобилях можно посмотреть здесь.

При всем широком разнообразии конструкций современных подвесок ведущие автомобильные фирмы мира нередко останавливают свой выбор на торсионных. Это касается прежде всего полноприводных автомобилей-внедорожников, выпускаемых американской "Большой Тройкой" (за исключением Jeep и Dodge Ram). Кроме того, в последнее время торсионы стали модными и у "японцев", например, у Toyota Land Cruizer.
Подобная подвеска установливалась и устанавливается на автомобили французских производителей. В частности различные вариации данного типа подвески нашли применение в ряде моделей:

• Peugeot 106;
• Peugeot 206;
• Peugeot 306;
• Peugeot 309;
• Peugeot 405;
• Renault 19;
• Renault Laguna и др.