Автомобили с ДВС и гибриды: история, настоящее, будущее

[Touring]

Показатели комфорта и устойчивости задаёт в основном задняя подвеска. Конкретно этот мультилинк у Тойоты, это 4-рычажка на колесо, ещё точнее 3-рычажный Макферсон, который она использует с 80-х годов на Кэмри и её производных, с середины 10-х дополненный четвертым верхним рычагом.

Точки крепления трёх из четырёх рычагов, поперечных, вынесены здесь на жёсткий подрамник закрытого профиля, с относительно небольшими сайлентблоками их крепления к нему, ради лучшего контроля.

Используются отдельные длинные продольные рычаги, выполненные как продолжение кулаков, в местах их крепления к кузову установлены достаточно размерные сайлентблоки, с высокой способностью по фильтрации в продольном направлении, позволяющие при наезде на неровность эластично оттягивать колесо назад, снижая вертикальную компоненту возмущения, что способствует большему комфорту на неидеальной дороге.

Дополнительный поперечный рычаг, верхний, снимает часть нагрузки с двух поперечных нижних, позволяя более точно направить колесо при проезде неровностей дороги, без изменения его развала при движении, сохраняя его перпендикулярным покрытию, что способствует сохранению уровня сцепления с дорогой, и сохранению устойчивости.

И, конечно, в отличие от торсионной балки такая схема позволяет сохранять углы установки второго колеса неизменными при проезде неравномерностей первым, что также приводит к сохранению устойчивости.

Поперечные нижние рычаги хорошо контролируют колесо при вертикальных перемещениях, вынос точки крепления основного из них ближе к центру кузова снижает углы изгиба сайлентблоков, что способствует их долговечности, а также снижает изменения развала при вертикальном движении колеса.

Разделение нижнего поперечного подвеса на два рычага позволяет подобрать жёсткость сайлентблоков крепления каждого из них так, чтобы организовать пассивное подруливание под газом в повороте, через увеличение схождения внешнего колеса в этих условиях. А также, полностью исключить избыточную поворачиваемость при торможении в повороте, возникающую из-за увеличение расхождения внешнего колеса в этих условиях, если не принять таких мер.

Разделение точек крепления амортизаторов и пружин, с установкой пружин в нижний рычаг, а амортизатора в кулак, позволяет вынести амортизаторы максимально близко точке крепления колеса, и вдобавок установить их более вертикально, и то и другое улучшает качество демпфирования ударов, и в конечном итоге комфорт.

Стабилизатор поперечной устойчивости здесь отдельный, что позволяет точнее настраивать баланс хода колеса, угловой жёсткости подвески, и кренов кузова.

 

[Бармалей]

Touring, а как же устойчивость и передняя двухрычажная подвеска в отличие от Макферсон?

 

[Touring]

Touring, а как же устойчивость и передняя двухрычажная подвеска в отличие от Макферсон?

Её определяет задняя, передняя вторична.

Макферсон отличается от А-двухрычажки тем что в нём не идеально контролируется развал при движении колеса вверх, из-за гистерезиса при работе штока амортизатора на изгиб. Такого гистерезиса нет у двухрычажки, где есть отдельный верхний рычаг, а амортизатор несёт только основную функцию, рассеяния энергии. Поэтому в Макферсоне сильнее изнашиваются шток и уплотнения амортизатора.

Последствия, меньшая линейность отклика на рулевые воздействия, и чуть меньшая устойчивость. Эти минусы Макферсона можно в значительной степени убрать выбором расположения точек крепления нижнего A/L-рычага (или двух I-рычагов), и опоры пружинно-амортизаторной стойки, что и реализовали в Порше для передней подвески 911-го поколения 996/Бокстера/Каймана, наклонив нужным образом стойку.

Этот Макферсон от Порше на фото ниже.

Они разделили в нём нижний A-рычаг на:

- поперечный, с шаровой, крепящейся в кулак, с сайлентблоком, крепящимся в подрамник,
- диагональный, крепящийся вилкой в вертикальный сайлентблок поперечного рычага, и через шаровый шарнир, тоже в подрамник.

На проекциях ниже представлена гоночная версия данной подвески, отличающаяся от дорожной тем что все сайлентблоки заменены на шаровые шарниры, ради большей точности отклика на рулевые воздействия, и в ущерб комфорту.

У двухрычажки для реализации вращения переднего колеса присутствует шаровая не только нижнего, но и верхнего рычага. Макферсону для этого нужен дополнительный подшипник в верхней опоре, и, увы, он изнашивается со временем.

Так как пружинно-амортизаторная стойка крепится у Макферсона прямо в кулак, на который приходят возмущения от дороги, то уровень вибраций и толчков передаваемых через верхнюю опору на кузов оказывается выше, чем с двухрычажкой, у которой стойка крепится в нижний рычаг через сайлентблок. Их передачу в случае Макферсона можно снизить, до определённого предела, специальной конструкцией верхней опоры.

 

[Touring]

Тойота свой первый Лексус, LS 89-го, и последующие модели LS семейства делала с передней двухрычажкой из трёх компонент на колесо и полноценным задним мультилинком на 4 компоненты (5 тяг).

Вдобавок, спецвтулки верхних рычагов, и гидравлические сайлентблоки нижних тяг передней подвески, для снижения уровня передаваемых вибраций. Ну и опциональные пневмобаллоны, чтобы убрать передачу вибраций и мелких толчков по пружинам, и дать оптимальные характеристики пружина-амортизатор вне зависимости от загрузки и типа пружины.

 

[Touring]

С тех пор ничего не изменилось, передняя двухрычажка с высоким кулаком и верхним рычагом над колесом и задний 5-тяговый мультилинк это лучшее сочетание кинематических схем для бытовой машины, и лучшее по комфорту, но дорогое в реализации.

Тойота, реализовав его на Лексусе LS в 89-м году, спустила в средний размерный сегмент E на GS этой же марки в 91-м, и в нижний размерный сегмент D на IS в 98-м.

Бенц впервые реализовал его на W140 в 91-м году, спустил в средний размерный сегмент E на W210 в 96-м, а в нижний сегмент D на W202 аж в 93-м, что было реальным достижением на то время.

Правда, в 99-м году в W203-м ради удешевления он упростил переднюю подвеску, вернувшись к Макферсону, подобному W201-му. Таким же упрощённым был и следующий W204. Возврат обратно к передней двухрычажке в нижнем сегменте D случился у него в 2014-м году с W205, унифицированном по платформе с машиной среднего класса, W213.

Вдобавок W205 класса D тогда получил в виде опции пневмобаллоны вместо пружин, технологию, задуманную для W140 ещё в 80-х, но впервые реализованную только на W220 98-го. Нынешний W206 такой же технически совершенный.

У БМВ это сочетание впервые появилась на 7-ке F01 в 2008-м, потом на соплатформенной ей 5-ке F10 среднего сегмента в 2009-м. Их 3-ка нижнего сегмента D не получила его до сих пор, сидит на переднем улучшенном Макферсоне, несмотря на задний 5-элементный мультилинк, появившийся начиная с E90 образца 05-го.

 

[Touring]

По платформам Фиата размерного класса В/С.

Седан Linea, это Grande Punto образца 2005-го года с отдельным багажником, с его колеёй 1.46 метра, и увеличенной с 2.51 до 2.60 метра колёсной базой. Платформа, Small, размерного класса В, это значит кузов полностью в стали, передний вертикальный Макферсон в стали, на стальном подрамнике, и задняя торсионная балка в стали, без подрамника. Всё предельно дешёвое, так как разрабатывалось под недорогой сегмент, и рынки развивающихся стран. Только турбодизели 1.3 и 1.6, которыми эти машины комплектовались, и коробка фиатовская 6-ступенчатая, недёшево сделаны.

Хэтч, седан и универсал Tipo II/Egea, это та же платформа, класса В, только шире по колее, 1.54, и длиннее по базе, 2.64. Они поэтому назвали её Small Wide Long Wheelbase. Там ровно те же дешёвые подвески, так как предназначение для рынков развивающихся стран не поменялось. Из хорошего, те же недешевые фиатовские турбодизели, и 6-ступенчатая коробка. Новый фиатовский 1.5 турбобензин тоже не сказать что дёшево сделан, и робот гетраговский электрифицированный 7-ступенчатый, идущий к нему, классный, как и почти всё от этой немецкой компании.

Американский Dodge Dart, это эволюция фиатовской платформы размерного класса С, Compact, дебютировавшей в Европе на модели Alfa Giulietta в 2010-м. Платформа в их терминологии "полупремиальная". Колея Giulietta, 1.55, база 2.63. Колея Dart, 1.57, база 2.70. Но важны не эти параметры, а наполнение, и, как по мне, оно лучшее, что Фиат осуществлял в этом размерном классе за всё время. Ниже, техническое описание.

Фиатовские платформы размерных классов А, В, С по состоянию на 2010-й: Mini, Small, Compact.

Платформа Compact, и её основные подсистемы.

В основании кузова, от предыдущей платформы 147-й (Tipo2 версии 3), идущей ещё от Фиата Типо 1988-го, не осталось почти ничего, кроме участка панелей пола, и модифицированных продольных и поперечных профилей жёсткости, из-за ужесточившихся омологационных требований по ударам.

Кроме части основания кузова, всё новое.

В основании кузова 147-й было 35% обычных сталей, 65% высоко- и сверхвысокопрочных, ноль ультравысокопрочных горячего формования, а также ноль алюминия и пластиков.

У Giulietta 3% обычных сталей, 84% высоко- и сверхвысокопрочных, 7% ультравысокопрочных, а также 4% алюминия и 2% пластиков.

Передняя траверса алюминий, как и нижние продольные элементы, задняя траверса пластик, на всём этом срезали по отношению к стали 12.5 кг.

Основание кузова предполагало колею в 1.55-1.57 метра, и переменную колёсную базу, за счёт удлинения вставки сзади. Для хэтча Giulietta, в основном из-за условий парковки в городах, приняли базу равной 2.63 метра, для американского седана Dart, 2.70.

У Compact магниевая передняя траверса крепления передней панели салона, как и у более старшей и предыдущей 156-й, что даёт лучший вибрационный комфорт, из-за собственной частоты её резонанса в 38 Гц, к тому же на магнии к стали срезали 4 кг.

Задние сиденья с пластиковыми внутренними структурами, за счёт этого срезали 8 кг.

 

[Touring]

Подвески и остальное.

На передней оси у Compact стоит Макферсон, вместо двухрычажки с высоким кулаком у 147-й (её изображение ниже).

Фактически, передняя подвеска 147-й, а также 156-й и 166-й, есть ни что иное, как версия классической альфовской двухрычажки "в колесе", их машин разработки до середины 80-х годов, с задним приводом (на рисунке ниже), адаптированная к наличию полуосей переднего.

Поэтому её верхний рычаг вынесен над колесо, и развёрнут, чтобы это обеспечить, кулак сделан гораздо более высоким, вместо наклонного амортизатора и продольного торсиона появилась амортизационно-пружинная стойка, к ней добавлена вилка, всё, чтобы обойти валы привода. Получилось дороже, тяжелее и с меньшей жёсткостью на скручивание, но, зато, появилась возможность реализовать передний либо полный привод. В этой подвеске 147-й из алюминия верхний рычаг, его брекет-опора в чашку, а также вилка амортизационной стойки.

Увы, на передней подвеске Compact по отношению к предыдущему поколению в Фиате скроили, и там появился более компромиссный Макферсон.

В качестве компенсации, здесь не менее жёсткие чем предыдущие кулаки, уже алюминиевые а не чугунные, поэтому более лёгкие. А также новые, более жёсткие ступичные подшипники, что позволяет соблюсти углы установки колёс, и позитивно влияет на точность реакций и устойчивость.

Алюминиевые кулаки, к слову, позволили срезать 4 кг по отношению к стали, и вся подвеска оказалась заметно легче предыдущей двухрычажки, что особенно приятно по неподрессоренным массам, их снижение всегда уменьшает амплитуду колебаний колёс, и за счёт этого повышается комфорт.

Продуманные по конструкции верхние опоры передних стоек Макферсона уменьшают передачу на кузов вибраций и ударов, пусть и не так хорошо как в предыдущей двухрычажке, где это делают сайлентблоки нижних рычагов, в которые крепятся вилки стоек, и сайлентблоки верхнего рычага.

Составной нижний рычаг Макферсона, прессованный стальной, с алюминиевым корпусом шаровой, даёт околонулевое плечо обката, что приближает эту подвеску к двухрычажке по уровню отсутствия паразитной отдачи в руль.

Чуть смещённые оси амортизаторов и пружин уменьшают трение и гистерезис, приближая эту подвеску к двухрычажке по сохранения оптимального развала при движении колеса вверх и вниз. Эти меры не могут обеспечить прогрессивности отклика машины с двухрычажкой на рулевые воздействия во всех углах от очень малых до больших, но всё же, они работают.

В качестве компенсации, в задней подвеске Compact, более важной для устойчивости, чем передняя, большие изменения по отношению к 147-й.

У 147-й, как и у старшей 156-й, там был Макферсон с тремя разделёнными тягами, двумя поперечными и одной продольной на колесо, с передними гидравлическими сайлентблоками продольных тяг, и с креплением поперечных на стальной штампованный подрамник (изображение ниже). В случае 156-й подрамник был литой, алюминиевый.

Эта схема идёт от первой Лянчи Дельты образца 79-го, и хорошо оптимизирована Фиатом с тех пор, на основе опыта побед Абарта, его спорт-подразделения, в гонках в 80-х и 90-х, начиная от Лянчи Дельты в ралли, заканчивая Альфой 155 в кольце (Superturismo и DTM).

Задняя подвеска настоящей раллийной Дельты, или Abarth SE045, на фото ниже. Тяги и подрамник из сварных стальных труб, кулаки кованый алюминий. Такое решение вынесет раллийное использование, и тем более любое бытовое. Но в быту и на асфальтированной дороге оно избыточно, поэтому все элементы утоньшают и облегчают.

В платформе Compact вместо этого, довольно простого решения, появляется заметно более дорогая в производстве многорычажка.

Основа её, большие продольно-диагональные рычаги, составляющие единое целое с кулаками, и опорами пружин. Их передние сайлентблоки гидравлического типа, размерные, что позволяет эластично оттягивать колесо на неровностях назад, снижая за счёт этого вертикальную компоненту возмущения, и повышая комфорт. Рычаги эти выполнены из алюминия, по недешёвой технологии пустотного литья, что позволило создать прочную, жёсткую, при этом лёгкую конструкцию, уровня Порше.

Направляют эти рычаги-кулаки два диагональных рычага на колесо, стальные прессованные, поэтому одновременно достаточно жёсткие, и лёгкие, верхний и нижний, с креплением в подрамник. За счёт выбора их взаимного расположения при движении колеса вверх и вниз сохраняется оптимальным развал, поэтому, сохраняется площадь пятна контакта. Отсюда, сохраняется устойчивость машины, это основной плюс любой многорычажной системы с отдельным верхним рычагом.

Подбором угловой жёсткости сайлентблоков данных рычагов, а также сайлентблоков больших продольных, на внешнем заднем колесе в повороте под действием поперечной силы создаётся увеличение схождения, это приводит к плавному вкручиванию в поворот при добавлении газа, или же "пассивному подруливанию". А также, к отсутствию развития избыточной поворачиваемости, при резком его сбросе в повороте.

Что особенно важно, и подтвердилось на основе гоночного опыта, это жёсткий подрамник. Он здесь вдобавок лёгкий, также выполнен из алюминия, по недешевой технологии, она позволяет получить низкую пустотность, и поэтому большую прочность при заданной толщине рёбер, делая подрамник легче стального. Тоже решение на уровне Порше.

Завершающий штрих, более жёсткие ступичные подшипники, что позволяет соблюсти углы установки колёс, и позитивно влияет на точность реакций и устойчивость.

Данная подвеска подходит для реализации опционального полного привода без её модификаций, и позволяет срезать 10 кг по отношению к типичному для сегмента С четырёхрычажному мультилинку типа фольксвагеновского.

Электроусилитель Compact, который, по моим ощущениям, не дотягивает по качеству калибровки до гидравлического 147-й, идёт от желания сэкономить сто грамм топлива на сотню, и реализовать функционал ADAS. Также присутствует заданно складывающаяся при ударе рулевая колонка.

Тормозная система Compact полностью дисковая, на передней оси вентилируемая, размер дисков, колодок и суппортов варьируется следом за отдачей моторов. Задние суппорты с корпусами из алюминия, передние 235-сильной старшей версии, тоже из алюминия.

Безопасность: в базе 6 подушек с преднатяжителями, и ABS/ESP.

Двигатели: в базе, турбочетвёрка 1.4 (c фактическими 130 силами на 5,000, и 220 Нм на 2,500). Опционально, она же с бесступенчатым вариатором фаз и высоты подъёма клапанов на впуске, Multiair (170 сил на 5,500, и 235 Нм на 3,000). И верхняя турбочетвёрка, объёмом 1.7, с двойным бесcтупенчатым вариатором фаз VVT (235 сил на 5,500, и 330 Нм на 2,500).

А также, два коммон-рейл турбодизеля, объёмом 1.6 (115 сил на 3,000, и 320 Нм на 2,000), и 2.0 (170 сил на 3,750, и 350 Нм на 2,000).

Трансмиссия: в базе фиатовская 6-ступенчатая механика. Опционально, она же в роботизированном варианте с двумя сухими сцеплениями.

Базовая 130-сильная Giulietta с 6-ступенчатой механикой в Европе в последнем году её производства, 2020-м, стоила до налогов 18 тысяч долларов. С НДС, это 21.5 тысяч (19 тысяч евро).