Торсионная подвеска
Содержание
Торсионная подвеска: что это такое
История появления торсионной подвески берет начало еще в 30-х годах минувшего столетия, благодаря многократному усовершенствованию она остается актуальной до сих пор и успешно используется не только в гражданской, но и в военной технике. Причем технология востребована не какими-то скромными фирмами, а стоит на вооружении компаний, признанных лидерами отрасли, таких как Volkswagen, Ferrari, Citroen, Toyota, Jaguar и др. В свое время отечественные производители также оценили торсионную подвеску и впервые испытали её на легендарном Запорожце, в котором передняя подвеска включает пару торсионов квадратной формы. Ввиду такого положения вещей полезно было бы подробнее рассмотреть, что такое торсионная подвеска и почему интерес к ней оказался таким устойчивым.
Что такое торсионная подвеска
Базовый элемент торсионной подвески – торсион (в пер. с франц. torsion – скручивание), – элемент, выполненный в виде цилиндрического стержня повышенной упругости, работающий на скручивание в одну сторону. Форма торсиона не подчинена единому стандарту, поэтому в поперечном сечении он бывает в основном квадратным или круглым. Еще один менее распространенный вариант – пластинчатый торсион, имеющий многослойную структуру, также рассчитанный на кручение, обеспечиваемое совместной работой нескольких пластин.
С целью повышения пружинистости при скручивании используемая в производстве торсионов сталь проходит сложную многоэтапную термообработку. Благодаря этому интенсивные крутящие напряжения и значительные углы закручивания не создают подвеске проблем. Оба конца торсиона подвижны, что достигается за счет использования подшипников и шлицевых соединений, восполняющих изменения, вызванные рабочими нагрузками.
Находящаяся под кузовом торсионная балка может занимать как продольное, так и поперечное положение. Продольный вариант встречается преимущественно в грузовиках, где ходовая часть постоянно испытывает значительные нагрузки. Поперечная торсионная подвеска устанавливается на легковые автомобили, особенно заднеприводные.
Торсионные валы имеют разную толщину, что сказывается на эксплуатационных показателях и мягкости подвески. Во избежание ржавления торсиона защищен устойчивой антикоррозионной краской или же прорезинен.
Принцип работы торсионной подвески
Схема торсионной подвески автомобиля Hummer H2: 1. Ступица колеса; 2. Приводной вал; 3. Нижний поперечный рычаг; 4. Верхний поперечный рычаг; 5. Амортизатор; 6. Стабилизатор поперечной устойчивости; 7 Передний дифференциал; 8. Продольный торсион; 9. Подрамник
Принцип работы торсионной подвески достаточно прост. Через шлицевое соединение какой-то из концов торсиона посредством рычага подвески соединен с колесной ступицей, а другой – фиксируется к автомобильной раме. Ось рычага и ось закручивания торсиона располагаются в одной плоскости. В случае вертикального перемещения колеса торсион скручивается, что вызывает пружинящий эффект.
Напряжение в период действия сил поднятия-опускания сохраняется. При этом происходит смягчение и перераспределение нагрузки, которая направляется на кузов, что позволяет предохранить автомобиль от воздействий высокой жесткости, в том числе ударных.
Прекращение внешнего воздействия сопровождается возвращением колеса в нормальное положение. Это происходит в результате раскручивания торсиона. Механизм напоминает работу пружины, но эффективность торсиона заметно выше.
Где используется торсионная подвеска
Использование подобной подвески широко практиковалось в период Второй мировой войны. Это касалось танков и другой бронетехники. После такой апробации технологию приняли на вооружение все ведущие европейские автопроизводители и компании США. На передней подвеске торсионы впервые появляются в 1961 году в модели Jaguar E-Type. В СССР помимо Запорожцев их интегрировали в ЗИЛы и ЛУАЗы. Позже из-за своей специфики торсионы перестали использоваться в пассажирском транспорте. Хотя некоторые внедорожники и грузовики таких производителей как GM, Ford, Dodge Mitsubishi до сих пор выпускаются с подвеской именно на базе торсионов.
Несмотря на свою более чем 80-летнюю историю торсионы использовались и используются в производстве нескольких видов подвесок:
- на продольных рычагах – находила применение в задней подвеске малогабаритных авто, а сегодня уже неактуальна;
- независимая система на двойных поперечных рычагах – в настоящее время успешно поддерживает работоспособность некоторых моделей внедорожников;
- полузависимая (полунезависимая) – широко используется в легковом транспорте классов «А», «В» и «С».
Читайте также: Вибрация руля на скорости 100-120 км/час — возможные причины.
Плюсы и минусы
Независимо от типа используемой торсионной подвески её наличие помогает автомобилю эффективно справляться со многими задачами:
- плавный ход;
- хорошее поглощение рамных и колесных вибраций;
- стабилизация ведущей колесной пары;
- возможность регулировки степени жесткости подвески;
- нормальная управляемость при крене.
Если принять во внимание удобства в эксплуатации и обслуживании, можно отдельно выделить, что для приведения подвески в норму во многих случаях достаточно лишь гаечного ключа, необходимого, чтобы в меру подтянуть крепежные болты. Кроме этого следует учесть и другие положительные моменты торсионных подвесок:
- компактные размеры и малый вес;
- отсутствие сложностей в установке;
- беспроблемная регулировка клиренса, не требующая внесения изменений в подвеску;
- большой рабочий ресурс и ремонтопригодность.
Что касается недостатков торсионной подвески, то здесь нужно сфокусировать внимание вот на чем:
- необязательно, но возможно появление тряски, особенно на заднем сидении, что связано с жестки креплением, следствием чего является передача сильных вибраций;
- появление шумов, что объясняется проблематичностью защиты кузова от колебаний и обусловлено это также жестким креплением;
- есть вероятность чрезмерной поворачиваемости, особенно при небольших размерах авто;
- ресурс пробега игольчатых подшипников, расположенных в месте соединения торсионной балки и рычагов ограничен 70 тыс. км пробега.
В сравнении с продуктами автопрома на иных типах подвески приобретение автомобиля на торсионах, как правило, обходится не так дорого, при этом затраты на поддержание его в порядке нельзя назвать чрезмерными.
Читайте также: Что такое пневмоподвеска и для чего она нужна.
Торсионная подвеска
Торсион представляет собой металлический упругий элемент, работающий на скручивание. Как правило, это металлический стержень круглого сечения со шлицевым соединением на концах. Торсион может состоять из набора пластин, стержней, балки определенного сечения.
Конструктивно торсион одним концом крепиться к кузову или раме автомобиля, а другим – к направляющему элементу – рычагу. При перемещении колес торсион закручивается, чем достигается упругая связь между колесом и кузовом.
Особенностью торсионов является вращение только в одну сторону – в направлении скручивания. Другой особенностью является то, что торсион может использоваться для регулировки высоты кузова.
Торсионы применяются в различных видах независимых подвесок: на двойных поперечных рычагах, на продольных рычагах, со связанными продольными рычагами (торсионной балке).
В торсионной подвеске на двойных поперечных рычагах торсионы располагаются параллельно кузову, благодаря чему их длину, а соответственно упругие свойства можно регулировать в широком пределе. Один конец торсиона крепиться к нижнему поперечному рычагу (реже к верхнему рычагу), другой конец – к раме автомобиля. Данная конструкция торсионной подвески используется в качестве передней подвески легковых автомобилей повышенной проходимости – некоторых моделей американских и японских внедорожников.
В торсионной подвеске на продольных рычагах торсионы соединены с продольными рычагами и, соответственно, расположены поперек кузова. Данная конструкция торсионной подвески применяется в качестве задней подвески некоторых моделей легковых автомобилей малого класса.
Особое место в конструкциях торсионных подвесок занимает т.н. торсионная балка или подвеска со связанными продольными рычагами. Направляющим устройством данной подвески являются два продольных рычага, жестко соединенных между собой балкой. Продольные рычаги с одной стороны крепятся к кузову, с другой – к ступицам колес. Балка имеет U-образное сечение, поэтому обладает большой жесткостью на изгиб и малой на кручение. Это свойство позволяет колесам двигаться вверх-вниз независимо друг от друга.
Торсионная балка в настоящее время широко применяется в качестве задней подвески переднеприводных автомобилей малого и среднего класса. Благодаря своей конструкции подвеска с торсионной балкой занимает промежуточное положение между зависимым и независимым типом подвесок, поэтому другое ее название полунезависимая подвеска.
Торсионная подвеска – для чего нужна, как работает и где применяется
Получайте на почту один раз в сутки одну самую читаемую статью. Присоединяйтесь к нам в Facebook и ВКонтакте.
Во многих автомобилях используются независимые системы подвесок, в которых вместо пружины или пневмобаллона установлен торсион. Подобная конструкция предоставляет ряд плюсов, среди которых – повышенная мягкость и легкость ходовой части. Но присутствуют и отрицательные качества, такие как ухудшение маневренности и валкость транспортного средства. Разберемся, что являет собой торсионная подвеска, как она устроена и для каких целей применяется.
1. История появления
Нынешний прототип ходовой на базе торсионной балки появился в результате многолетней работы по усовершенствованию конструкции, изготовленной для Volkswagen Beetle в 30-х гг. прошлого века. Инженер из Чехии Ледвинка внес корректировки в торсион и начал устанавливать его на машины марки Tatra.
Официальные факты серийного использования торсионной подвески появились еще в 1930-х гг. Ее можно было встретить на моделях французского концерна Citroen. Спустя 10 лет торсионы появились на болидах и спорткарах Porsche. Знаменитый инженер из Австрии быстро оценил главное преимущество таких деталей для гоночного транспорта – небольшой вес.
В военное время торсионы эксплуатировались в служебных автомобилях и спецтехнике. Например, на базе такой конструкции производились немецкие «Пантеры» и «КВ» советского производства. После благополучных испытаний в бою системы распространились по всему миру.
Их неоднократно выбирали и другие известные концерны, включая Renault, Chrysler и даже отечественный ЗИЛ. Основными аргументами в пользу описанного типа ходовой стали лучшие параметры плавности и более простое обслуживание из-за примитивного устройства.
2. Как устроен торсион
Торсион изготовлен в виде стержня или вала из металлического сплава, который работает на скручивание в одном положении. В разрезе изделие имеет круглое или квадратное сечение (в редких случаях встречаются пластинчатые изделия, выполненные из определенного количества слоев).
Один конец торсиона удерживается на рычаге с помощью шлицевой фиксации. Вторая часть – идентичным способом на раме или кузове. Ось вращения и закручивания торсиона расположены на одной линии. Торсион имеет грамотно подобранное сопротивление к скручиванию, из-за чего уверенно выдерживает массу машины, гарантируя стабильное упругое соединение кузова и подвески при смещении рычага.
Принцип действия торсиона задействован и в стабилизаторах поперечной устойчивости. Для изготовления конструкции применяют высокопрочные сорта стали, обладающие повышенной стойкостью к нагрузкам без потери начальных свойств. На рабочие параметры и плавность подвески влияют толщина и длина вала. С целью защиты поверхности от ржавчины ее обрабатывают специальным веществом или наносят слой резины.
Чтобы торсион имел пружинящие свойства при скручивании, материал его изготовления проходит особую термическую обработку. В результате он становится устойчивым к повышенным крутящимся напряжениям и выдерживает большие углы закручивания без деформации.
На отдельных моделях авто торсионная подвеска позволяет автоматически выравнивать положение машины с внедрением силового агрегата, стягивающего балки для повышения жесткости с учетом специфики движения и состояния покрытия.
Системы с изменяемой высотой удобны при замене колесных покрышек или дисков, поскольку подъем кузова осуществляется с помощью трех колес, а четвертое поднимается самостоятельно без применения домкрата.
3. Основные разновидности торсионных подвесок
В автомобильной индустрии применяется три типа подвесок на базе торсиона:
4. Достоинства и слабые стороны торсионной подвески
Размещение балки под конструкцией кузова бывает поперечным и продольным. Второй вариант распространен на крупногабаритной и увесистой технике. На легких моделях более востребованы компактные торсионы задней подвески. В двух случаях они решают такие задачи:
Подвески с поперечным расположением балки имеют ограничения по длине на фоне ширины колеи автомобиля. Их рабочие концы соединены по бокам с рычагами ходовой части. Из-за этого плавность хода становится ограниченной. В свою очередь, у продольных конструкций нет жестких ограничений по длине, поэтому их мягкость сопоставима с мягкостью пружин и рессор. Также продольные конфигурации имеют улучшенные технологические параметры для крупногабаритных кузовов.
Среди основных достоинств торсионной подвески следует выделить:
Работы по обслуживанию заключаются в подтягивании крепежных элементов. Это можно сделать с помощью одного гаечного ключа. Но не стоит руководствоваться правилом: чем сильнее, тем надежнее. Чрезмерная затяжка крепежей может привести к повышению жесткости ходовой части.
Что касается недостатков конструкций на торсионных балках, то к ним относят следующие пункты:
Для предотвращения подобных неприятностей необходимо регулярно смотреть под днище автомобиля и проводить обслуживание. Обычно автовладельцу достаточно менять сальники или подшипники. Если проблема усугубилась, придется ремонтировать или устанавливать новую балку, поскольку поврежденные подшипники вызывают развальцовывание посадочных мест и нарушение развала. Средний ресурс этих компонентов составляет 60-70 тыс. км пробега.
К основным причинам, которые ограничивают сферы эксплуатации торсионных подвесок, относят технологические сложности по производству полностью независимых конструкций с повышенным уровнем комфорта. Тем не менее, торсионная балка позволяет сконструировать свободную подвеску, особенно если на ее концах закреплены вращающиеся рычаги для амортизации.
Это обеспечивает независимость колес и повышенную плавность хода. Система незаменима на крупногабаритных и увесистых авто типа Peugeot 405 и Renault Laguna. Если речь идет о более легких моделях, то установка торсиона не оправдывает себя.
На фоне технологического прогресса и появления на рынке разных типов подвесок, торсионные модели потеряли прежний спрос. Встретить их на пассажирских авто – настоящая редкость, что связано с высокой стоимостью производственного процесса и рядом ограничений по эксплуатации. Основные сферы применения торсионов – грузовой транспорт и внедорожники фирм General Motors, Ford, Dodge, Mitsubishi.
Источник https://avtonov.com/%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%81%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B2%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0-%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%8D%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5/
Источник https://www.drive2.ru/b/1752515/
Источник https://novate.ru/blogs/221221/61618/