Торсионная подвеска - принцип работы, устройтсво, схема

Торсионная подвеска принцип работы, устройство и преимущества независимой подвески автомобиля

Продолжая рубрику устройства ходовой части современного автомобиля, нельзя не затронуть тему подвески, а точнее одной из ее разновидностей, основанной на принципе торсиона, которая не покидает автомобильную индустрию уже порядка 80 лет и встречается на большинстве бюджетных моделей современности.

История появления торсионной подвески

Впервые торсионную подвеску начали использовать на задней оси в первой половине XX века. Первопроходцами были Citroen, а позднее ее можно было встретить на всех автомобилях Porsche. Следом устройство оценили Renault, Chrysler, наш отечественный ЗиЛ и прочие.

Такое широкое распространение обусловлено по большей части отсутствием аналогов, которые могли бы обеспечивать схожую плавность хода (главная проблема тех лет), простоту, надежность и, что было важно в послевоенные годы — дешевизну, главный фактор и по сей день.

Правда в 1989 году торсионная подвеска окончательно отжила свое и с того года все уважающие себя компании перешли на системы МакФерсона и многорычажки (не считая откровенно бюджетных авто).

Принцип работы торсиона в автомобиле

Как понятно из названия, в основе системы заложен принцип торсиона — металлический стержень скручивается вокруг своей оси, погашая неровности на дороге.

Когда нагрузка увеличивается, рычаг получает нагрузку, которую забирает на себя стержень. Он начинает скручиваться, уводя за собой рычаг колеса. Когда неровность минует, торсионный вал разгибается.

Сила сопротивления при скручивании рассчитывается специально под каждый автомобиль, чтобы при максимально допустимой нагрузке вал не лопнул, а при езде «налегке» обеспечивал оптимальное гашение неровностей дороги.

Также торсионы играют роль стабилизаторов. Аналогично сегодня в автомобилях проектируется система поперечной устойчивости.

Устройство

Сам механизм выглядит следующим образом. В соответствии с инженерными решениями, металлический вал размещается продольно или поперечно к кузову автомобиля. На концах нарезаны шлицы для надежного соединения.

Один конец стержня крепится к рычагу, а другой непосредственно к кузову или лонжеронам. Чтобы система работала, инженеры устанавливают вал с отклонением в несколько градусов, так, чтобы во время нагрузки обеспечивался допустимый уровень скручивания. Чем больше градус, тем сильнее будет «эффект».

Во многом устройство торсионной подвески напоминает рессорную, но в отличие от последней, стержень скручивается быстрее, обеспечивая тот самый знаменитый плавных ход, который так оценили автолюбители.

Типы подвесок

За годы применения, система видоизменялась для установки на разных осях автомобилей. Также в некоторых случаях конструкция требовала продольной или наоборот поперечной установки упругого элемента относительно рамы.

Из такого множества можно выделить три вида конфигурации, которые были и до сих пор остаются популярными.

Передняя на поперечных рычагах

Единственный вариант данной системы, встречающийся на передней оси. С одной стороны, упругий элемент крепится к поперечным рычагам (верхнему или нижнему в зависимости модели), а с другой к раме или кузову автомобиля.

Торсион располагается продольно. Рычаги передают нагрузку на скручивающийся элемент, который в свою очередь дополнительно выполняет роль стабилизатора.

Данную систему часто можно было встретить на рамных внедорожниках и коммерческих автомобилях. Такая конфигурация освобождала много места спереди, например, для установки полного привода.

Задняя с поперечными торсионами

Система на поперечных торсионах сегодня не применяется ввиду не лучших характеристик управления и необходимости устанавливать задние колеса на разном расстоянии относительно передней оси (разница составляла до 5 см).

С другой стороны, данный вариант позволял значительно увеличить объем багажника, что для старых европейских автомобилей было приоритетной задачей. Суть механизма аналогична первому. Одна сторона торсиона крепилась к рычагу, вторая к раме.

Задняя полузависимая

А вот этот тип подвески дожил до наших дней и успешно используется производителями при проектировании бюджетных моделей с передним приводом.

В данном случае колеса надежно связаны между собой с помощью скручивающиеся балки, которая не сколько работает на гашение неровностей дороги, сколько является стабилизатором.

Амортизируют здесь все те же поперечно расположенные торсионы, которые соединяются с рычагами и крепятся к втулке в центре. Так нивелируется необходимость в установке колес на разном расстоянии и сохраняется необходимая жесткость.

Подвеска считается полузависимой, так как колеса задней оси не могут полноценно двигаться отдельно друг от друга. Движение одного влияет на другое, хоть и не в значительной мере.

Плюсы и минусы

Как уже понятно, главное преимущество торсионной системы в современном ее облике — это дешевизна производства, но есть и другие:

  • Небольшое количество деталей, соответственно, повышенная надежность;
  • Отличная амортизация;
  • Легкость в обслуживании из-за небольшого количества деталей;
  • Снижение нагрузки на подшипники;
  • Компактность;
  • Можно самостоятельно регулировать клиренс автомобиля.
Читайте также:  Самодельный гусеничный минитрактор особенности и фото

Но с недостатками автомобильная индустрия смирится не может.

  1. Во-первых, само производство упругих элементов достаточно сложный и трудоемкий процесс.
  2. Во-вторых, они начинают скрипеть.
  3. В-третьих, торсионная система не дает той управляемости, которую могут предложить современные системы.

Что лучше торсионная балка или многорычажная подвеска?

Многорычажная система однозначно стала большим скачком вперед в плане технологичности. В отличие от торсиона, многорычажка дает каждому колесу двигаться независимо друг от друга, при этом не вызывает кренов кузова и скрипа.

Что положительно сказывается на сцеплении с дорогой, управляемости и уровне комфорта пассажиров, с которым не сравнится даже система МакФерсона.

Но сложность конструкции значительно повлияла на ее конечную стоимость в производстве и ремонтопригодности (любой элемент заменяем, но процесс крайне трудоемкий из-за запрессовки сайлентблоков и пр.).

Принцип работы и устройство торсионной подвески

Основной элемент торсионной подвески – это торсион, который представляет собой цилиндрический металлический стержень, обладающий большой упругостью. 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 подвижной ходовой частью. Для повышения надёжности соединительных узлов и защиты от ударных перегрузок используются дополнительные спиральные пружины и гидравлические амортизаторы. 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 достоинство этой подвески – 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:

  • обеспечение плавного хода автомобиля;
  • максимальное поглощение механических колебаний колёс и рамы;
  • стабилизация положения управляемых колёс;
  • регулировка угла крена на поворотах.
Читайте также:  Гудит ГУР на холодную или постоянно причины и ремонт гидроусилителя рулевого управления

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 один гаечный ключ. 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 амортизирующие рычаги. 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 различных подвесок 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.

Все о торсионной подвеске: преимущества и недостатки

На сегодняшний день, для автомобилей существуют два типа подвесок – независимая (торсионная) и всем известная зависимая. Если рассматривать обе эти подвески совершенно отдельно, то первым делом следует обратить внимание на зависимую подвеску. Причем стоит заметить, что ярким ее представителем является в первую очередь торсионная балка. По сути дела, она является неким элементом задней подвески, который в большинстве случаев относится к зависимым.

Читайте также:  Отдых с детьми н в ноябре – события и мероприятия - Отдых с детьми самостоятельно

История торсионной подвески насчитывает не один десяток лет. У нее простая конструкция, хорошие ходовые качества и ряд других преимуществ, благодаря которым, данная подвеска устанавливается на значительную часть выпускаемых в мире машин.

При всех основных ее особенностях, которые определяют характер работы, считается колесная зависимость одной оси от другой. Как правило, они полностью состоят в сцепке жесткой направленности. При всем этом, если на дороге имеется какая-нибудь неровность, влияющая на положение одного колеса, то второе колесо, так же будет ее ощущать.

Так же к числу зависящих видов можно отнести и жесткую заднюю подвеску, которая в целом свойственна заднеприводным автомобилям, а также прицепам.

А вот что касается непосредственно независимой подвески, то она, в первую очередь подразумевает под собой работу каждого колеса со своей стороны на одной оси. То есть по сути дела, если на дороге автомобиль наедет на какие-то неровности, к примеру, правым колесом, то в этом случае вибрация передастся только на правую часть подвески, в то время как левая не изменит своего состояния. В результате всего этого, принцип работы подразумевает под собой схему другого устройства подвески.

  • Независимые подвески, по своей сути полностью исключают соединения жесткого плана колес одной оси между собой;
  • Торсионная подвеска обеспечивает плавное движение автомобиля по дороге, хорошо гасит колебания кузова при движении по неровным участкам и одновременно служит стабилизатором, уменьшающим крены на поворотах;
  • Этот вид подвесок сегодня является самым хорошим вариантом.

Ремонт и реставрация торсионной балки

Также легко и без лишних затрат производится ремонт и обслуживание. Благодаря простой конструкции, регулировка производится в зависимости от потребностей, при этом отличаясь солидным сроком эксплуатации. Вы можете поднять или опустить ее, в зависимости условий дороги. Впервые аналог был использован на автомобилях еще в конце 30-х годов, и за все время существования она не раз подвергалась различным доработкам, что на сегодняшний день позволило избавить данную ходовую часть от ряда серьезных недостатков.

Да, по сравнению с зависимой подвеской, она обеспечивает больший диапазон действия, но это не делает ее такой эффективной, как независимая. Из-за этого, торсионная подвеска по третьему типу является полунезависимой, но лишь в способе действия, а не по конструкции. Данная технология характерна как для наших, так и для импортных машин, а потому каких-либо серьезных различий между ними нет.

Ввиду того, что передняя подвеска оборудована торсионной балкой жестко закрепленной к кузову, при нагрузках происходит эффект свертывания. Торсионная балка делается из специальных сплавов, которые обеспечивают ей пружинные свойства. Создаваемая при нагрузке на торсионы сила возвращает колесо в исходное положение, из чего следует вывод, что торсионная подвеска приносит тот же эффект, что пружинная и рессорная подвески.

Плюсы и минусы

С учетом вышеизложенного, торсионная подвеска вполне могла бы считаться золотой серединой, если бы не одно «но» – можно спокойно регулировать ее жесткость без дополнительных доработок, что является большим плюсом. Все, что нужно – подкрутить необходимые болты или нажать на соответствующие кнопки, если имеется электродвигатель, и в результате конфигурация подвески изменится до неузнаваемости.

Что же касается недостатков данного устройства, то прежде всего это высокая стоимость. Причем не только при покупке, но и в дальнейшей эксплуатации.

Однако при всем этом, у такого рода подвески, существует определенное количество недостатков, которые самым прямым способом влияют на основные ее черты. Например, зависимые подвески, прежде всего, имеют отличия, касающиеся громоздким и большим весом, что в целом может негативно влиять на качество ходовой части. Помимо этого, колеса обеих сторон полностью зависят друг от друга, и подвесочный диапазон работы становится ниже, что самым прямым способом сказывается на работе автомобиля.

И последнее, зависимая подвеска, не такая комфортная, нежели независимая. Связано это в первую очередь с тем, что зависимая, более жесткая, да и к тому же она хуже поглощает всевозможные неровности на дороге.

В виду вышеизложенного, независимая и зависимая подвеска, при учете своих собственных достоинств и недостатков, считаются по-своему хорошими. Однако при покупке мало кого заботит, каким типом подвески обладает тот или иной автомобиль.

Ссылка на основную публикацию
Adblock detector