2. Вследствие легкости неподрессоренных деталей жесткость упругих элементов подвески можно уменьшить, не опасаясь ударов в раму. Езда на гоночных автомобилях, снабженных независимой подвеской, менее утомительна.

3. Отсутствие общей оси исключает взаимодействие колес при их перемещениях, обусловленных профилем дороги, и способствует устранению опасных колебательных движений передних колес относительно осей, вокруг которых колеса совершают повороты под действием рулевого механизма. Это весьма существенный момент, так как появление таких колебаний на высокой скорости может привести к потере управляемости.

4. Малая масса неподрессоренных деталей и мягкость подвески обеспечивают постоянный контакт между шиной и дорогой, другими словами, колеса не подскакивают на препятствиях, а все время сохраняют соприкосновение с полотном дороги. На поверхности контакта ведущих колес с дорогой приложено окружное усилие, необходимое для преодоления всех видов сопротивления встречаемых автомобилем (сопротивление качению, воздуха, подъема и инерции). Следовательно, постоянный контакт между шиной и дорогой означает, что сила тяги действует непрерывно. При жесткой подвеске, когда колеса подскакивают, сила тяги получается прерывистой. Благодаря хорошему сцеплению с дорогой автомобили с независимой подвеской имеют более интенсивный разгон и лучше тормозятся, а на неровном пути даже могут показать более высокую максимальную скорость. Хорошее сцепление управляемых колес благоприятно отражается на маневренности автомобиля.

Рис. 1. Подвеска передних колес автомобиля «Бребем» F2

5. Постоянный контакт с дорогой уменьшает износ резины. Если ведущее колесо теряет соприкосновение с дорогой, то происходит неизбежная пробуксовка,^ока не устанавливается соответствие между скоростью поступательного движения автомобиля и угловой скоростью колеса. Чтобы сократить износ шин, некоторые фирмы строили машины без дифференциала, но в таком случае пробуксовка появляется на поворотах, ибо колеса проходят пути различной длины.

Рис. 2. Подвеска передних колес с верхним рычагом, сваренным из штампованных деталей

Независимые подвески можно разделить на две основные группы:
1) с качанием колес в плоскости, перпендикулярной к продольной оси автомобиля;
2) с качанием колес в плоскости, параллельной продольной оси автомобиля.

На современных гоночных автомобилях почти всегда применяется первая система, т. е. колеса подвешиваются к раме на поперечных рычагах. Подвески такого типа для передних колес начали распространяться сразу после того, как были оставлены неразрезные передние оси.

На рис. 1 показана подвеска переднего колеса на двух сварных поперечных рычагах треугольной формы, изготовленных из трубчатых деталей. Внутренние концы рычагов шарнирно соединены с кронштейнами рамы автомобиля. Наружные концы рычагов соединены шаровыми шарнирами со стойкой, составляющей одно целое с поворотной цапфой, т. е. здесь использовано бесшкворневое поворотное устройство. К стойке крепится суппорт с тормозными цилиндрами дискового тормоза. Шарниры рычагов подвески снабжены резьбовым устройством, позволяющим регулировать поперечный наклон оси поворота колеса. Регулирующие приспособления отмечены стрелками. Кроме того, предусмотрена регулировка длины плеча стабилизатора поперечной устойчивости.

Рычаги подвески передних колес могут быть выполнены литыми из легкого сплава или сварными из штампованных деталей; в последнем варианте детали штампуют из листовой стали.

Стойка поворотной цапфы также может быть изготовлена путем отливки из легкого сплава или стали. Известны конструкции стоек, сваренных из штампованных деталей.

В качестве упругого элемента для подвески как передних, так и задних колес на гоночных автомобилях чаще всего применяют винтовые пружины и реже — стержневые торсионы. Преимущества этих упругих элементов заключаются в том, что они обладают малой массой, не требуют смазки и могут быть удобно расположены поперек или вдоль рамы автомобиля. В то же время винтовые пружины и торсионы не обладают амортизирующим эффектом из-за отсутствия трения, подобного трению между отдельными листами в обычных рессорах. Последнее обстоятельство в известном смысле является недостатком, так как амортизаторы должны быть выполнены более мощными.

Рис. 3. Подвеска передних колес с пружинами внутри кузова

В амортизаторах предусматриваются устройства для регулирования их характеристики в соответствии с условиями работы подвески.

Нередко применяются подвески с характеристикой, при которой сопротивление пружин резко возрастает к концу хода. С этой целью используют пружины переменного шага или пружины из проволоки, шлифованной на конус (титановые пружины «Порше»), а также кинематические свойства механизмов подвески.

Винтовые пружины подвески могут быть расположены снаружи кузова, как показано на рис. 1. Телескопические амортизаторы чаще всего устанавливают внутри пружин подвески. Нередко используется и расположение пружин передней подвески внутри кузова. При этом верхний рычаг подвески имеет внутреннее плечо, которое действует на пружину и соосный с ней амортизатор.

Перенесение пружин подвески в кузов уменьшает завихрения воздуха на боковых поверхностях кузова и улучшает обтекаемость автомобиля. Такое же преимущество легко получить при использовании продольных торсионов (рис. 105). В этом случае торсион одним концом соединяют с осью качания рычага, а другим — закрепляют в кронштейне на лонжероне рамы.

Сравнительно редко на гоночных автомобилях встречается пневматическая подвеска колее, в которой упругим элементом служит сжатый воздух или инертный газ; такие системы довольно сложны, но обладают существенным преимуществом — широкими возможностями регулирования за счет изменения давления воздуха. Зато в последнее время часто применяют газонаполненные амортизаторы, выпускаемые специализированными фирмами.

Подвеска задних колес претерпела несколько иную эволюцию, нежели подвеска передних колес. Когда определились все преимущества передней независимой подвески, у конструкторов появилось вполне естественное стремление использовать тот же принцип для задних колес. Многие гоночные автомобили выпуска начала 30-х годов были снабжены так называемыми качающимися полуосями. Сущность этой системы состоит в том, что дифференциал с главной передачей жестко закрепляется на раме, а колеса получают вращение посредством двух полуосей, снабженных карданным шарниром около картера главной передачи. Такое устройство позволяет задним колесам совершать вполне независимые качания относительно центра, совпадающего с центром карданного шарнира. Разумеется, движения колес направляются не полуосями, а специальными балансирными рычагами, рессорами или качающимися кожухами с шарнирами по бокам картера главной передачи. Недостаток подобной конструкции состоит в том, что при колебаниях колес концы полуосей описывают в поперечной плоскости дуги относительно малого радиуса, ширина колеи меняется, и, стало быть, перемещается точка соприкосновения шины с дорогой. Помимо того, меняющийся наклон колеса вбок вызывает гироскопический момент, действующий в горизонтальной плоскости. В сумме оба эффекта стремятся отклонить автомобиль от направления его движения, т. е. нарушают устойчивый ход и управляемость. Можно ослабить эти недостатки, увеличив жесткость подвески и тем самым ограничив амплитуду колебания колес, но такое мероприятие равносильно отказу от одного из основных достоинств независимой подвески.

Рис. 4. Подвеска задних колес автомобиля «Лотос» F1

После того как выявились все дефекты подвески с качающимися полуосями, эволюция подвески задних колес вступила в новую фазу. Перед второй мировой войной по примеру фирмы «Мерседес-Бенц»” на большинстве гоночных автомобилей была введена система подвески, известная под названием подвески типа «де Дион». По этой системе картер дифференциала и главной передачи укреплен на раме, а колеса насажены на общую трубчатую ось изогнутой формы. Крутящий момент передается колесам от дифференциала при помощи поперечных карданных валов с шарнирами по обоим концам. Толкающие усилия и реактивный момент при торможении воспринимаются упорными тягами.

Подвеска системы «де Дион» на практике оказалась хорошим компромиссным решением между независимой подвеской с качающимися полуосями и старой системой с неподрессоренной главной передачей. С одной стороны, конструкция «де Дион» позволяет намного снизить массу неподрессоренных частей и тем самым сохранить основные преимущества независимой подвески, а с другой — отпадают недостатку, свойственные трансмиссиям с короткими качающимися полуосями. Фирма «Феррари» продолжила эксперименты с такой системой подвески в 1976 г.

Рис. 6. Подвеска передних колес на продольных торсионах («Порше» F1)

В связи с использованием широких шин в последние годы стремятся к тому, чтобы подвеска всегда обеспечивала вертикальное положение колес без развалов; только при этом условии удается реализовать преимущества увеличенной площади контакта шины с дорогой.

У большинства гоночных автомобилей теперь принята независимая подвеска с двумя поперечными и двумя продольными рычагами для каждого из задних колес. Верхние и нижние рычаги образуют два горизонтальных треугольника с широкими основаниями. Такое устройство рычагов необходимо для того, чтобы они могли воспринимать значительные тяговые усилия и реактивные моменты тормозов. Внутренние концы рычагов шарнирно крепятся к соответствующим кронштейнам рамы, а внешние — к стойке, несущей подшипники для ступицы колеса и наружного конца двухшарнирного ведущего вала. Рычаги изготовляют из стальных труб. Нижний поперечный рычаг обычно изготовляется вильчатым или треугольным. Его вершину в большинстве конструкций шарнирно соединяют с рамой, а основание со стойкой.

В некоторых конструкциях применяют два прямых поперечных рычага. Успешно эксплуатировались и системы подвески с одним продольным рычагом. Так же как в передней подвеске, пружины и амортизаторы могут быть расположены снаружи или внутри кузова, стойку обычно изготовляют из отливки легкого сплава. В качестве упругого элемента иногда используют торсионы.

Во время работы задней подвески ведущие валы колес должны иметь возможность изменять свою длину. Для этого внутренние шарниры валов снабжают скользящими соединениями. Трение в таких соединениях должно быть минимальным; в противном случае при передаче больших крутящих моментов ведущие валы делают подвеску задних колес более жесткой и препятствуют ее нормальной работе. Для легкой работы скользящего соединения в его пазы, передающие крутящий момент, иногда устанавливают ряды роликов.

Рис. 7. Подвеска задних колес автомобиля «Бребем» F1

Рис. 8. Подвеска задних колес автомобиля «Марч» группы 6

Переднюю и заднюю подвески гоночных автомобилей, как правило, снабжают обычными стабилизаторами поперечной устойчивости.

В принципе желательно иметь возможность менять сопротивление амортизаторов на ходу по мере расходования запасов топлива, т. е. по мере изменения нагрузки. С этой целью иногда применяли централизованную регулировку амортизаторов или жесткости подвески с места водителя (так называемый телеконтроль).

Некоторые автодромы овальной формы имеют кривизну во всех точках. Двигаясь по такому автодрому, автомобиль все время находится под действием центробежной силы и перегружает рессоры на стороне, внешней по отношению к центру кривизны траектории движения.

Для того чтобы избежать наклона кузова, на специальных трековых автомобилях правые рессоры иногда делают более жесткими, чем левые, так как движение по треку всегда происходит против часовой стрелки, если смотреть сверху.

Для выравнивания нагрузки на правые и левые колеса трековые автомобили часто делают несимметричными. Тяжелые компоненты смещают влево или весь кузов перемещают влево за счет укорачивания левых поперечных рычагов подвески и соответствующего удлинения правых рычагов. При этом статическая нагрузка на левые колеса может на 70—80 кг превышать нагрузку правых колес. При движении по треку нагрузка на обе стороны выравнивается.