Что значит торсионная подвеска
Устройство и принцип работы торсионной подвески
В конструкциях современных независимых подвесок наряду с пружиной или пневмобаллоном в качестве основного упругого элемента может также применяться и торсион (torsion – кручение, в переводе с французского). Торсионная подвеска обеспечивает автомобилю ряд преимуществ, главными из которых являются высокая плавность хода и компактность подвески. Однако ее существенные недостатки в виде худшей управляемости и валкости автомобиля не позволяют применять торсионы в основной массе современных легковых автомобилей.
История появления
Торсионная подвеска начала применяться еще с середины 1930-х годов на автомобилях французской марки Citroen. В 1940-х торсионы использовались на гоночных автомобилях Porsche.
Впоследствии их применяли и многие другие автопроизводители. Например, Renault, ЗиЛ и Chrysler. Применение торсионной подвески было обусловлено в первую очередь хорошими показателями плавности хода и простотой конструкции.
Что такое торсион?
Устройство торсиона представляет собой металлический вал или стержень, работающий на скручивание в одном направлении. В поперечном сечении торсион может быть круглым или квадратным, реже пластинчатым – состоящим из нескольких слоев, совместно работающих на кручение.
Один из концов торсиона жестко прикреплен к несущему рычагу подвески посредством шлицевого соединения, второй аналогичным образом фиксируется на кузове или раме автомобиля. Ось вращения рычага и ось закручивания торсиона находятся на одной линии. Обладая рассчитанным сопротивлением к скручиванию под нагрузкой, торсион удерживает вес автомобиля и обеспечивает эффективное упругое соединение подвески и кузова при перемещениях рычага. Принцип работы торсиона используется также в стабилизаторе поперечной устойчивости при противоположных ходах подвески одной оси.
Сплав стали, из которого изготавливается торсион, обладает высокими характеристиками упругости и выносливости, способен выдерживать длительные нагрузки без ухудшения своих свойств. Длина и толщина вала также влияет на рабочие характеристики и мягкость подвески. Для защиты от ржавчины и разрушения поверхность торсиона покрывают специальным антикоррозийным составом, либо прорезиненным покрытием.
Принцип работы торсионной подвески
Торсионная подвеска работает аналогично пружинной, рессорной или пневматической. В качестве пружинного элемента выступает стальной стержень – торсион. При работе подвески на торсион передается усилие от несущего рычага, заставляющее стержень скручиваться до определенного предела. После этого упругий элемент возвращается в исходное состояние, выравнивая и положение рычага.
Виды торсионных подвесок
Передняя независимая торсионная подвеска на поперечных рычагах
Передняя торсионная подвеска на поперечных рычагах (один или два в зависимости от конструкции) состоит из следующих элементов:
Компактность передней торсионной подвески на поперечных рычагах позволяет эффективно использовать свободное пространство. Например, для установки массивных приводов колес. В связи с этим торсионы получили распространение при производстве рамных внедорожников, сочетающих повышенную проходимость с мягкостью подвески. Например, Toyota Land Cruiser 100 (крепление торсиона к нижнему рычагу) и Toyota Hilux Surf (торсион на верхнем рычаге). Также торсионы применяются на передней оси коммерческих автомобилей.
Задняя независимая подвеска с поперечным расположением торсионов
В конструкциях задних подвесок с продольным расположением рычагов торсионы устанавливаются поперечно. Легендарный французский автомобиль Renault 16, выпускавшийся до 1990-х годов, оснащался передней подвеской с продольно расположенными торсионами, а задней – с поперечно.
Особенностью упругих элементов задней подвески было их расположение – один находился позади другого, что конструктивно влекло разность в колесной базе по сторонам автомобиля (одно из колес находилось ближе к переднему на несколько сантиметров). Управляемость и устойчивость автомобиля оставляла желать лучшего, однако именно компактность торсионной подвески позволила значительно увеличить объем багажного отделения, что в значительной степени определило популярность модели. В настоящее время подобная схема подвески автопроизводителями не применяется.
Полузависимая задняя торсионная балка
Полузависимая торсионная балка U-образного сечения, имеющая в составе интегрированный упругий стержень, становится более прочной на изгиб. При этом она позволяет колесам одной оси незначительно перемещаться друг относительно друга при проезде неровностей. Этим достигается улучшение управляемости и устойчивости автомобиля. Данная подвеска применяется на задней оси большинства бюджетных переднеприводных автомобилей.
Преимущества торсионной подвески
Недостатки торсионной подвески
В настоящее время передняя независимая подвеска, где в качестве упругих элементов устанавливаются торсионы, применяется при производстве грузовиков и внедорожников, не предназначенных для динамичной езды. Кроме этого, торсионная подвеска успешно используется в конструкциях шасси танков и другой специальной гусеничной техники.
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.
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.
Понравилась статья? Тогда поддержи нас, жми:
Что такое торсион в подвеске автомобиля и как он устроен
Торсионная подвеска появилась на автомобилях еще в 30-х годах прошлого века. Подобные подвески на основе упругого элемента, который работает на скручивание, применялись не только в легковых машинах, но и на тяжелой бронетехнике и грузовиках. Легкость, прочность, компактность – все про него. Торсион что это такое и принцип его работы разберем на следующем примере.
Что такое торсион в автомобиле
Торсион это металлический стержень круглого, квадратного или составного сечения, один конец которого жестко закреплен на кузове, а второй крепится к рычагу подвески. Таким образом, при наезде на препятствие происходит его скручивание вокруг своей оси. Самым распространенным примером торсиона на машине является любой стабилизатор поперечной устойчивости.
Диаметр упругого элемента точно рассчитывается под заданные характеристики автомобиля, а по типу расположения торсион может быть продольным или поперечным. Важную роль в работе оказывает состав стали, из которой он сделан. Металл должен быть в меру податливым и упругим, но при этом выдерживать сотни тысяч скручиваний. Для защиты от коррозии поверхность покрывают специальной эластичной краской или полимером.
Примером использования торсионной полунезависимой подвески в легковом автомобиле являются некоторые модели от Пежо, Рено, Ситроен, пикапы и внедорожники Тойота, Исудзу, Мазда.
История появления торсионной подвески
С момента своего появления в 1930-х годах на машинах марки Citroen торсион в подвеске использовался почти всеми крупнейшими производителями: Рено, Пежо, Крайслер, Форд, ЗИЛ, Мазда, ЛуАЗ и другие. Прежде всего привлекала компактность и простота как передней, так и задней подвески авто. Благодаря этому, стало возможным создать компактный переднеприводный автомобильчик, например Ситроен 2CV или Рено 16. Ресурс металлических стержней также был выше у амортизаторов и пружин того времени, а понятие управляемости отличалось от современных представлений об эталонном поведении автомобиля.
В настоящее время торсионная подвеска продолжает массово использоваться на французских машинах. Например, Ситроен Ксара удачно совмещает торсион в задней балке и современный Макферсон в передней.
Принцип работы торсионной подвески
Упругий металлический стержень размещают продольно в раме автомобиля или поперечно между рычагами подвески. Концы торсиона снабжены шлицевым соединением для надежной фиксации и имеют возможность регулировки. Для этого изменяют на несколько градусов начальный угол установки стержня, что увеличивает или уменьшает упругую силу скручивания.
Под нагрузкой усилие от колеса передается на рычаг, который в свою очередь начинает закручивать упругий элемент до достижения предельного значения. После снятие нагрузки колесо возвращается в исходное положение. Устройство торсиона в этом аналогично рессорной подвеске, когда происходит сжатие полосы металла. Но в отличие от рессоры, торсион быстрее реагирует на различные неровности и обеспечивает лучшую плавность хода.
Типы торсионных подвесок
У конструкторов появилось новое техническое средство для реализации различных компоновочных схем автомобиля. Поэтому сейчас можно встретить полностью независимые и полузависимые подвески, которыми оснащаются автомобили самых разных классов.
Передняя независимая
Данный тип получил распространение на гоночных автомобилях (например, Porsche), коммерческих грузовиках и внедорожниках. Для крепления колеса и ступичного узла используют двойные рычаги, а роль пружины выполняет размещенный вдоль кузова торсион. Регулируя его длину, толщину и угол установки можно поднимать или опускать кузов, настраивать подвеску для конкретных дорожных условий.
В дополнение к основному торсиону устанавливают амортизаторы для гашения колебаний, стабилизатор поперечной устойчивости. По управляемости автомобиль с передней независимой подвеской не уступает, а иногда даже превосходит машины с амортизаторной стойкой типа МакФерсон.
Задняя независимая
Задняя независимая торсионная подвеска отличается от такой же передней. Типичным представителем авто с такой схемой является Рено 16. В нем была реализована конструкция с двумя поперечными упругими стержнями, причем один из них находился позади другого. Соответственно точки крепления рычагов подвески левого и правого колеса были несколько смещены относительно друг друга.
В результате получилась очень компактная и прочная подвеска, увеличилось багажное отделение, но управляемость из-за разной базы задних колес оставалась неважной. Другим примером задней независимой подвески является использование продольных штанг и отдельные рычаги для левого и правого колеса. На легковых машинах большого распространения данная схема не получила, зато часто встречается на легковых прицепах и спецтехнике.
Задняя полузависимая
Гибридная конструкция, сочетающая упругие свойства торсиона и жесткой поперечной балки. В этом случае два продольных рычага соединены одним упругим улементом, поэтому при сжатии одного колеса усилие частично передается на второе. Это не дает полной свободы обоим колесам, но управляемость и поведение автомобиля на дороге заметно улучшается в сравнении с полностью зависимой.
U-образная торсионная балка всегда работает в сочетании с пружиной и амортизатором. В настоящее время широко применяется на всех бюджетных переднеприводных автомобилях – ВАЗ, Тойота, Фольксваген, Рено и многих других.
Совет! Чтобы точно узнать какой тип подвески на вашем автомобиле достаточно просто заглянуть под машину. Длинные штанги торсионов невозможно спутать ни с чем другим.
Плюсы и минусы торсионной подвески
Несмотря на то, что такие торсионы на автомобиле уже давно и успешно применяются, у подвески такого типа есть немало отличительных особенностей, которые мешают массовому внедрению.
Начнем с преимуществ:
Большинство этих свойств было актуально в середине прошлого века, когда от легковушки требовалось простота и надежность конструкции, тогда как другие качества отходили на второй план.
На современном ТС недостатки торсиона становятся очевидны:
Применение торсиона в современном автопроме
Наибольшее распространение торсионы в подвеске получили в бронетехнике, гусеничной технике и в тяжелых грузовиках. Определяющим фактором стало свойство торсиона выдерживать очень большие нагрузки и при этом занимать мало место в трансмиссионном отсеке. Управляемость и стоимость изготовления подвески в этом случае отходит на второй план. По этой схеме построены все современные танки и бронетранспортеры.
Второе направление использования торсионов – это легкие коммерческие автомобили. Тут уже определяющим фактором служит объем грузового отсека и грузоподъемность. Поэтому максимально компактная и простая задняя подвеска пришлась как нельзя кстати. Сегодня такой тип можно увидеть на: Пежо Партнер, Ситроен Берлинго, Рено Меган, Рено Кангу.
Примерная цена работ по обслуживанию подвески такого типа. Стоимость самого упругого стержня для машин бюджетного класса около 6-7 тысяч рублей, держатели и сайлентблоки обойдутся еще в 700-1000 рублей. Замена в сервисе будет стоить еще пару тысяч, но можно сделать все работы своими руками при наличии специального ключа и съемника.
Совет! Далеко не все сервисы берутся за эту работу, поэтому стоимость может сильно отличаться от указанной. Как правило, самые адекватные цены у официальных дилеров.
Регулировка торсионной подвески своими руками
Необходимость регулирования натяжки торсиона возникает из-за их неравномерного износа или после каждой замены. Визуально этот параметр определяется методом измерения от земли до кузова автомобиля или в контрольных точках, которые указаны производителем в руководстве по эксплуатации. Периодичность проверки для внедорожников – каждые 10 тыс. км.
Простую подтяжку торсионов можно сделать своими руками. Для этого потребуется смотровая яма или подъемник, линейка (штангенциркуль), домкрат, набор ключей.
Важно! подтягивать гайку натяжителя можно только на приподнятом авто, каждый раз измеряя изменение клиренса.
Торсионная подвеска хоть и несколько непривычна для обычного автолюбителя, но достаточно широко распространена. Поэтому при выборе авто всегда следует обращать внимание на данную особенность и учитывать во время дальнейшей эксплуатации. Как показывает практика, современный торсион на легковом ТС – это надежный и ремонтопригодный узел и боятся его не стоит.
Что такое Торсионная подвеска 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:
Но с недостатками автомобильная индустрия смирится не может.
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.).