Основной элемент торсионной подвески – это торсион, который представляет собой цилиндрический металлический стержень, . Чтобы торсион хорошо пружинил при скручивании, он изготавливается из прочной стали, прошедшей специальную термическую обработку. При этом он выдерживает высокие механические крутящие напряжения и допускает без остаточной деформации большие углы закручивания. Торсионные стержни могут иметь круглое или квадратное сечение, а также состоять из металлических пластин.
Устройство торсионной подвески
Торсионная балка с одного конца жёстко закреплёна на раме автомобиля, а другой его конец через рычаг соединяется со ступицей колеса. Вертикальные перемещения колеса приводят к скручиванию торсиона и появлению пружинящей реакции. Таким образом, обеспечивается прочное и упругое соединение кузова автомобиля с его . Для повышения надёжности соединительных узлов и защиты от ударных перегрузок используются дополнительные спиральные пружины и . Такая система подвески широко использовалась до недавнего времени во многих типах автомашин.
Как развивалась торсионная подвеска
Современная система торсионной подвески, применяемая на нынешних автомобилях, является результатом большого количества усовершенствований той детали, которая была использована впервые на автомашине Volkswagen Beetle, появившейся в 30-х годах 20-го века. Чешский учёный Ледвинка первым модернизировал торсион и применил его на автомобилях марки Tatra в тех же 30-х годах. Уже в 1938 году подобие ледвинкского торсиона стало массово применяться в KdF-Wagen автомобильной компании Фердинанда Порше.
Знаменитый австрийский инженер быстро оценил основное – её малый вес, которое так необходимо и востребовано на армейских и спортивных автомобилях, а также внедорожниках. Там, где существуют строгие требования по весу и габаритам авто. И в настоящее время это преимущество торсионной подвески актуально и действенно, что подтверждается их применением на таких тяжеловесах, как Феррари F2001, Тойота Лэндкруизер, МАЗ-547 и др. Фердинанд Порше также разработал торсионы с двойными рычагами, поперечные стержни которых помещались в стальные трубы, расположенные друг над другом и исполняли роль торсионной балки.
Французский инженер Андре Лефевр, конструктор автомобиля Citroen TA, использовал такое достоинство торсиона, как зависимость жёсткости подвески от длины торсионной балки. Чем длиннее торсион, тем мягче получается подвеска. Кроме того, длинный вал, располагаясь вдоль продольной оси автомашины, позволяет распределить получаемую от дорожного полотна динамическую нагрузку по всей её раме. Это повышает устойчивость и управляемость машины.
Во время второй мировой войны торсионы активно использовались в бронетанковой и автомобильной военной технике. Торсионная подвеска устанавливалась на немецких «Пантерах» и советских «КВ». Успешно пройдя испытания в боевых условиях, эти подвески получили широкое распространение в послевоенное время. Их использовали практически все производители автомобилей в Европе и Америке. А 1961 год знаменателен тем, что торсион впервые был применён на передней подвеске. Этим автомобилем стал Jaguar E-Type. В Америке такая подвеска использовались на автомобилях марки «Крайслер» и «Паккард», а в Советском Союзе они устанавливались на ЗИЛах, ЛУАЗах и Запорожцах.
Плюсы и минусы
Расположение торсионной балки под кузовом может быть как продольное, так и поперечное. В большинстве своём продольное расположение применяется на крупных и тяжелых автомашинах. На легковой технике чаще используются компактные поперечные торсионы задней подвески. В обоих случаях подвеска предназначена для решения следующих задач:
- максимальное поглощение механических колебаний колёс и рамы;
- стабилизация положения управляемых колёс;
- регулировка угла крена на поворотах.
Поперечно расположенная подвеска ограничена по длине шириной колеи машины. По бокам кузова рабочие концы поперечных торсионов соединены с рычагами подвесок. Поэтому мягкость таких подвесок также получается ограниченной. В отличие от поперечных продольные балки не имеют жёстких ограничений по длине, поэтому по мягкости такие подвески не уступают рессорам и пружинам. Кроме того, продольная конструкция подвесок создаёт дополнительные технологические удобства при сборке кузова больших автомобилей.
К основным преимуществам торсионной подвески относится следующее:
- она более компактна по сравнению с пружинной системой и занимает гораздо меньшее пространство;
- простота установки и обслуживания;
- небольшой вес;
- она даёт возможность просто и быстро устанавливать необходимый дорожный просвет, не изменяя деталей конструкции подвески;
- высокая надёжность и ремонтопригодность;
- большая периодичность обслуживания и простота регулировки;
- она обеспечивает лучшую управляемость автомобиля при возникновении крена.
Всё обслуживание торсионной подвески в основном сводится к подтяжке крепёжных болтов, которое можно выполнить, имея с собой только . Однако при этом не следует пользоваться принципом «чем сильнее, тем надёжнее», так как излишняя затяжка болтов может стать причиной повышенной жёсткости подвески.
Торсионная подвеска, кроме тяжелых автомобилей, применяется в производстве легковых авто. Пример: Toyota Corolla Fielder, где используется задний торсион.
Основными недостатками подвесок на торсионных балках считаются:
- Склонность автомобиля с такой подвеской к излишней поворачиваемости. На поворотах такие автомобили начинает разворачивать, что требует повышенного внимания водителя. Наиболее характерна и заметна такая склонность на автомобилях марки ЗАЗ, которые имеют небольшие размеры.
- Сложная технология производства и обработки торсионов, обеспечивающих необходимую высокую прочность и упругость материала. Чтобы обеспечить устойчивость металла к возникновению поверхностных трещин торсионы проходят специальные процедуры по упрочнению поверхности с использованием пластических осадок и других технологий. Все эти технологические операции повышают стоимость подвески. Несмотря на это, они находят применение в современной автомобильной технике, чтобы обеспечить им высокий уровень комфортабельности при езде по различным типам дорожных покрытий.
- Наличие игольчатых подшипников в узлах крепления рычагов к концам торсионной балки с ограниченным ресурсом пробега. Подшипники имеют свойство выходить из строя по причине попадания пыли, воды и грязи через трещины в сальниках и прокладках. Причём это происходит более часто из-за старения резинового материала и воздействия агрессивных сред, нежели от стиля вождения и его интенсивности. Основная панацея от этой беды – почаще заглядывать под днище автомобиля. Своевременное обслуживание позволит обойтись заменой сальников или подшипников. В худшем случае предстоит ремонт или замена балки, так как вышедшие из строя подшипники развальцовывают посадочные места, что приводит к изменению развала колёс. Ресурс подшипников составляет от 60 до 70 тыс. км.
Одной из причин, ограничивающих использование торсионов, является сложность получения полностью независимых колёсных подвесок, обеспечивающих высокий уровень комфорта. Однако наличие торсионной балки даёт возможность получить достаточно свободные подвески, если использовать на концах балки, вращающиеся . Этим достигается большая независимость колёс и большая плавность хода при езде. Особенно эффективна такая подвеска на тяжёлых машинах типа Peugeot 405 и Renault Laguna, у которых она испытывает большую нагрузку, что способствует улучшению комфортабельности езды. На более лёгких машинах Peugeot 106, 206, 306 такая подвеска будет менее эффективна и комфортабельна.
С развитием технологий производства со временем торсионные системы перестали применяться на пассажирском транспорте в связи с дороговизной изготовления торсионных балок и спецификой эксплуатации пассажирских автомобилей. Сейчас они используются в большинстве случаев на грузовиках и внедорожниках таких фирм, как Dodge, General Motors, Mitsubishi Pajero, Ford.
Отличается от классической пружинной тем, что вместо пружин в ее конструкции используются торсионы. предельно проста и одновременно эффективна. Торсион представляет собой упругий вал, который одной стороной жестко закреплен на или , а другая сторона связана со ступицей колеса. В случае с переднеприводным автомобилем, торсион закреплен на нижнем поперечном рычаге.
Разновидности и устройство торсионной подвески
В автомобилях с передним приводом и поперечным расположением рычагов подвески торсионы закреплены вдоль кузова . В случае с продольными рычагами торсионы соответственно закрепляются поперек кузова автомобиля .
Наиболее распространенный пример торсионной подвески – задняя полунезависимая подвеска легковых автомобилей с передним приводом. Данная подвеска представляет собой два продольных рычага, которые соединены между собой U-образной балкой . Соединительная балка в силу своей конструкции имеет возможность работать на скручивание и позволяет колесам отрабатывать неровности независимо друг от друга.
Принцип работы торсионной подвески
За счет того что торсионный вал жестко закреплен на кузове или раме автомобиля, то при работе подвески на него воздействуют силы скручивания. Однако торсионный вал изготавливается из особого сплава и имеет определенную закалку, что позволяет ему работать в качестве пружинного элемента. При скручивании вал стремится вернуть в первоначальное положение. Принцип работы аналогичен пружинной или подрессоренной подвеске.
Преимущества торсионов
Несмотря на то, что принцип работы торсионной и пружинной подвески практически не отличается, торсионные валы имеют несколько преимуществ перед пружинами или рессорами :
- простое и компактное устройство подвески;
- легкость ремонта и обслуживания;
- возможность регулировки жесткости подвески.
Торсионные валы занимают весьма мало места, что позволяет сделать подвеску максимально компактной. Обслуживание и самостоятельный ремонт торсионной подвески не доставляют хлопот. Замена одного из торсионов производится с гораздо меньшими трудозатратами, нежели замена пружин.
Также стоит обратить внимание, что торсионная подвеска может регулироваться по жесткости , чего не позволяет делать классическая пружинная. На некоторых автомобилях регулировка жесткости подвески производится автоматически или вручную дистанционно при помощи электродвигателей, которые регулируют предварительное усилие торсионов.
Собираясь покупать машину, стоит узнать плюсы и минусы торсионной подвески, чтобы решить, выбирать авто именно с таким типом, или обратить свое внимание на более традиционное оснащение. Особенно популярна установка торсионной балки у французов – почти все модели Renault, Peugeot и Citroen оборудованы именно ею.
Зачастую этот механизм даже называют французской балкой, хотя основана она на идее, впервые воплощенной в машине Volkswagen Beetle (и случилось это в 30-е годы прошлого века), а совершенствовали деталь чех Ледвинка и немец Фердинанд Порше. Главной деталью в подвеске является торсион. Он представляет собой упругий сегмент из металла, предназначенный для работы на скручивание.
Чаще всего торсион – это круглая стержневая деталь со шлицевыми соединениями на окончании, однако он может быть сделан из балки или же сбора особых пластин. С одного бока механизм крепится к кузовщине или автомобильной раме, а с другого – к рычагу.В движении торсион скручивается, чем крепко связывает колеса с кузовом. Торсионная балка может быть ориентирована вдоль оси автомобиля (этот вариант используется в тяжелых грузовиках), а может быть и поперечной – именно такую монтируют на легковушках, и в основном – заднеприводных.
Плюсы и минусы торсионной подвески обусловлены именно особенностями ее строения. Давайте поподробнее разберем преимущества и недостатки подобной, ставшей уже довольно привычной и используемой во многих автомобилях, механической конструкции.
Что имеем в плюсе?
Самый главный выигрыш – в компактности такого типа сборки. За счет малой размерности появляется возможность соорудить довольно большой багажник и предоставить достаточно места для размещения задних пассажиров – то есть добавляется простор. Очень ценным качеством является также зависимость жесткости подвески от размеров торсиона: чем он длиннее, . К тому же регулировка по жесткости/мягкости очень проста и осуществима даже своими силами в домашних, так скажем, условиях.
Существует даже и возможность некоторой регулировки клиренса. Перераспределение динамической нагрузки от трассы по всей раме автомобиля повышает его устойчивость и делает машину более послушной в управлении и эксплуатации. В техобслуживании и ремонте торсионная подвеска (в большинстве случаев) проще и дешевле пружинной. Общий вес ее опять же значительно меньше, чем у традиционной, что хорошо сказывается на экономичности езды и сроке службы всего автомобиля (добавляется ресурс). На взгляд производителя, выигрышность торсионной подвески – в не слишком дорогом ее изготовлении и практической простоте установки.
Статьи по теме:
Что ушло в минус?
Однако ни одно устройство, как правило, не может быть совершенным и идеальным. Какие-то неприятные стороны имеются даже у самой удачной инженерной мысли. В торсионной подвеске найдены экспертами следующие, не совсем приятные недостатки:
- Самый основной и всеми отмечаемый минус – тряска на заднем сидении. На кузов идут дополнительные вибрации, которые сзади всеми пассажирами ощущаются очень хорошо;
- Качественной шумоизоляции добиться нельзя даже с добавочными мерами – все по той же причине, по которой людям сзади не слишком комфортно;
- Ездить придется более осторожно и аккуратно: наличие сварных швов и, соответственно, присутствие напряжения в них ограничивают максимальную допустимую нагрузку на подвеску;
- Торсионы имеют склонность лопаться не хуже пружин. А стоят они все же куда более существенно;
- Весьма относительной может стать и дешевизна ремонта с обслуживанием. Это уже зависит от конструктивных особенностей каждой модели. Если для ремонтных работ потребуется демонтировать всю балку при замене торсиона (а достаточное количество моделей сконструировано именно таким образом), то счет за услуги вам выставят довольно существенный. Если же предоставлена возможность подобраться к меняемой детали без глобального демонтажа – то да, цена будет ниже, чем при аналогичных работах с пружинной подвеской.
Вы слышали такое понятие, как «торсионная подвеска»? Не знаете, о чем идет речь? Это такая разновидность подвески, где главным элементом является торсион.
Устройство и принцип работы
Торсион выполнен из , его работа осуществляется на скручивании. Он представляет собой стальной стержень, соединенный со шлицем на концах. Также эта деталь может состоять из балки конкретного сечения, набора пластин.
Крепление торсиона производится к кузову автомобиля или к его раме, а другой конец присоединяется к рычагу. Когда колеса перемещаются, он закручивается, поэтому происходит неразрывная связь между кузовом и колесом. Так выглядит торсионной подвески.
Вращаются торсионы исключительно односторонне. Другая не менее важная особенность подобного элемента состоит в том, что он также используется для определения высоты кузова. Работа торсионной подвески осуществляется в процессе вращения. Для того чтобы понять ее специфику можно представить вытянутую руку с вращающимся запястьем.
Виды независимых подвесок
Независимая торсионная имеет несколько видов:
- На двойных поперечных рычагах.
Здесь торсион находится параллельно кузову, поэтому его длина поддается регуляции в широком пределе. Так, один конец подвески крепится к поперечному рычагу, а второй – к раме машины. Эту конструкцию часто можно встретить на внедорожниках, где она выступает в виде передней подвески.
- На продольных рычагах.
В этом случае торсионы располагаются в поперечной зоне кузова. Их в основном используют для создания задней подвески автомобилей.
- Связанные продольные рычаги.
В этом варианте направляющими являются 2 рычага продольного типа, которые соединены друг с другом при помощи балки. Так создается задняя подвеска торсионная в автомобилях переднего привода.
Иногда такая необходима для обеспечения выравнивания в автоматическом режиме с применением мотора, стягивающего балки для увеличения жесткости.
Немного из истории
Торсионная подвеска автомобиляприменяется с давних пор. Впервые она была использована на машине Citroen Traction Avant. Затем немецкие производители выпустили известный Volkswagen Beetle, где главной деталью выступал торсион. Такая конструкция получила широкую популярность во многом благодаря простой схеме изготовления и компактному размеру.
Позже ее стали применять на машине «Запорожец», где она выступала в виде передней подвески с двумя торсионами квадратного сечения. Поэтому не стоит удивляться тому, что сегодня такая конструкция особенно популярна.
Преимущества и недостатки подвески
Для того чтобы понять, что же у нее такого особенно, необходимо рассмотреть плюсы и минусы. Но вначале мы определим положительные характеристики, свойственные торсионной подвески:
- Малая масса конструкции;
- Можно регулировать жесткость дорожного просвета и подвески;
- Простой ремонт и сервисное обслуживание.
Среди отрицательных характеристик следует выделить такие, как:
- Необходимость наличия дорогих технологий в процессе производства;
- Ограничение нагрузки по причине напряжения в сварном шве.
- Неспособность создавать прогрессивное увеличение упругости.
Торсионная подвеска в большинстве случаев используется на внедорожниках и грузовых машинах
Торсионная подвеска разболталась? Ничего страшного в этом нет. Достаточно всего лишь исправить ее положение с помощью гаечного ключа, подтянув болты. Но действовать нужно осторожно, чтобы чрезмерно перетянутые детали при передвижении машины не создали большую жесткость ухода. На самом деле регулировать торсионную подвеску просто, сложнее это производить, если речь идет о пружинных конструкциях.
Сегодня этот тип подвески в большинстве случаев используется на внедорожниках и грузовых машинах известных марок – Додж, Дженерал Моторс и Форд.
