Как устроена торсионная подвеска, её плюсы и минусы
Современные автомобили очень отличаются от тех, которые были распространены ещё во времена молодости наших родителей. Тем не менее, основные элементы конструкции сохранились. Они были лишь улучшены до того уровня, чтобы быть готовыми к нормальной повседневной эксплуатации. В качестве примера можно привести подвеску.
Какие бывают виды подвески
Сегодня можно встретить модели авто с пневматической или пружинной подвеской, а также такие, которые эксплуатируют рессорный тип подвески. Но, темой нашего сегодняшнего разговора станет то, что же такое, и как работает торсионная подвеска.
Торсионная подвеска на реальном автомобиле
Общие термины
Торсионной подвеской называют особые металлические валы торсионного типа, которые работают на кручение.
Один из их концов закрепляется на шасси, тогда как другой устанавливается на рычаг, который закрепляется полностью перпендикулярно, и связан с осью. Подвеска рассматриваемого типа производится из стали, которая была предварительно обработана в соответствующем температурной режиме. Благодаря этому, при кручении, подвеска способна выдерживать значительные нагрузки. По сути, основным принципом работы данной подвески можно считать воздействие на изгиб.
Как правило, торсионная балка располагается продольно или же поперечно. Если мы говорим о продольном типе размещения, то оно применяется на больших автомобилях. Чаще всего, речь идёт о грузовиках, в которых предусмотрена значительная нагрузка на ходовую часть. А вот легковые автомобили, в основном, применяют поперечное расположение данной подвески, да ещё и на заднем приводе.
Встречается такая подвеска и на других транспортных средствах
Но, в обоих случаях, подобная подвеска помогает обеспечить достаточно плавное движение, а также провести регуляцию крена при прохождении поворотов. Этим самым обеспечивается максимальное значение затухания колебаний, как колёс, так и кузова. К тому же, проводится уменьшение колебания колёс, которые являются в данном случае управляемыми.
Некоторые модели автомобилей эксплуатируют торсионную подвеску для того, чтобы проводить автоматическое выравнивание посредством мотора. Он, как бы, стягивает балки, придавая дополнительную жёсткость. Конкретная эффективность определяется скоростью движения и состоянием дороги.
Подвеска, в которой может проводиться регулировка высоты, может применяться во время замены колёс. Дело в том, что автомобиль или другое транспортное средство приподымается посредством трёх колёс, тогда как четвёртое колесо будет поднято без помощи домкрата.
Преимущество торсионной подвески
Как и у любой технологии, у торсионной подвески есть свои преимущества. Мы говорим о том, что эксплуатация автомобилей с таким типом подвески оказывается одной из самых долгих. Это является результатом того, как устроена торсионная подвеска.
Регулировка высоты
К тому же, вы можете очень легко проводить регулировку высоты. А компактность по ширине сослужит хорошую службу, как автомобильным производителям, так и тем, кто будет заниматься непосредственным обслуживанием авто.
Экономия места
Подвеска подобного типа, как правило, занимает значительно меньше места, нежели пружинная подвеска, которая имеет название МакФерсон. Ну и, конечно же, важно вспомнить о том, что торсионная подвеска является одной из самых простых в эксплуатации и техническом обслуживании.
Схематическое изображение торсионной подвески
В той ситуации, когда такая подвеска разболталась, то провести её регулировку можно очень просто. Для этого используется обычный гаечный ключ. Вам нужно лишь забраться под автомобиль, чтобы подтянуть необходимые болты. Но, тут нужно помнить, что чрезмерная затяжка болтов чревата очень жёстким ходом автомобиля в дальнейшем. В этом и заключаются основные плюсы и минусы торсионной подвески.
Но, что же такое торсион?
Теперь нужно разобраться с тем, что же представляет собой этот торсион, который и стал основой столь популярной подвески. По сути, это всего лишь упругий элемент из металла, который работает, как мы уже говорили, на скручивание.
В основном, это стержень из металла, который имеет круглое сечение со специальным соединением шлицевого типа на своих концах. В некоторых случаях, торсион может состоять из набора пластин и стержней, а также балки, которая имеет нужное сечение.
А вот так выглядит сам торсион
Внешний вид торсиона от автомобиля Митсубиси Паджеро
Очень важной особенностью торсиона можно считать то, что он может использоваться для регулировки высоты кузова. Конечно же, в высокотехнологичных автомобилях этот параметр сложно назвать очень важным, но многие классические транспортные средства, а также те автомобили, которые призваны обеспечивать возможность проезда в самых сложных условиях, отлично используют эту возможность.
Говоря о торсионной балке, которая занимает особое место в конструкции подвески, нужно сказать, что её направляющим устройством считается пара продольных рычагов, которые с одной стороны крепятся к кузову, а с другой — к колёсным ступицам. Сама же балка располагает U-образным сечением, так что вы можете рассчитывать на максимальную жёсткость и прочность. На изгиб прочность будет сильнее, нежели на кручение. Поэтому, колёса могут двигаться по вертикали, независимо друг от друга.
Короткое видео, рассказывающее о том, что такое торсионная подвеска:
2 ≫
Торсионная подвеска берет свое начало в физическом свойстве металла противостоять скручиванию. Вспомните, как оно бывает, если взять металлическую спицу и попробовать ее скрутить: потребуется приложить немалое усилие, которое при увеличении угла поворота только возрастает, при этом, если отпустить один конец спицы, она быстро вернется в свое первоначальное положение. На данном эффекте как раз и завязан принцип работы торсионной подвески. А теперь детальнее.
Торсионная балка – чаще всего круглый в сечении металлический стержень (балка, вал и др.), который одним концом жестко зафиксирован на усиленном элементе кузова или раме автомобиля, а вторым концом крепится непосредственно у ступицы колеса. При работе подвески, вертикальном движении колеса, торсион подвергается скручиванию и постоянно стремиться вернутся в исходное положение – идет гашение колебаний.
Торсионы в зависимости от конструкции подвески, могут располагаться, как в продольном, так и в поперечном положении. Продольное расположение торсионов чаще всего можно встретить на грузовой и военной технике, поперечное в основном применяют на задней подвеске легковых автомобилей. Чаще же всего балуют своих клиентов задней торсионной подвеской французские производители легковых автомобилей.
Габариты и стоимость.
Торсионная подвеска завоевала свое место в машиностроении в первую очередь благодаря простоте и мало занимаемому месту. Два этих правила позволили данной подвеске стать безоговорочным лидером в бронетехнике.
В легковых автомобилях торсионная подвеска чаще всего удел бюджетного класса, ведь использование торсионной подвески снижает себестоимость и вес автомобиля, при этом увеличивает полезный объем перевозимых грузов. К примеру, в легковых автомобилях нет необходимости предусматривать «стаканы» под стойки амортизатора. Это увеличивает объем багажника.
Шумность и вибрация.
При всех своих казалось бы плюсах, главный минус торсионной подвески – снижение комфорта передвижения в силу передачи вибрации из-за жестко защемленных элементов конструкции. Борьба с данным шумом не всегда эффективна в экономическом плане – проще заложить в автомобиль другую конструкцию подвески. В этом и кроется ответ, почему легковые автомобили бюджетного класса обзавелись данной подвеской, в них меньше требования к шумности и вибрациям.
Ремонтопригодность.
В ремонтопригодности торсионная подвеска, к слову, в силу своей простоты чаще всего выигрывает другим видам подвески, так как количество деталей отличается в разы, соответственно, риск поломки и ремонта уменьшается.
Минусом же в этом плане можно назвать лишь дороговизну самой торсионной балки (вала), который значительно дороже пружин. Кроме того, как и пружина, в силу усталости металла торсион может «просесть» или даже лопнуть.
Возможности эксплуатации.
В эксплуатации одним из плюсов торсионной подвески является возможность регулировки ее жесткости. Это достигается предварительным напряжением или ослаблением торсиона. В современных авто данное действие выполняется электродвигателями, а сама регулировка производится в автоматическом режиме в зависимости от скорости движения, манеры езды, покрытия дороги и других собираемых бортовым компьютером данных.
Если перед вами стоит выбор автомобиля с данным видом подвески, первое, что стоит сделать, – это его тест-драйв. Он лучше всего скажет вам, комфортна или нет торсионная подвеска именно для вас.
3 ≫
Типы подвесок:
- Торсионная подвеска
- Пневматическая подвеска
- Зависимая подвеска
- Независимая подвеска
- Комбинированная подвеска
Торсионная подвеска – это тип подвески, основным элементом которой является металлический стержень цилиндрической формы (торсион). Этот элемент обладает большой упругостью и отменно пружинит при скручивающих воздействиях. Обычно торсионы изготавливают из специальный сталей высокой прочности, которые проходят предварительную термическую обработку. Торсион выдерживает феноменальные механические нагрузки, отлично сопротивляется большим крутящим напряжениям и практически не подвержен деформации при больших углах закручивания. Торсионные стержни бывают круглыми или квадратными в сечении, могут быть наборными (из нескольких металлических пластин).
Торсион одной своей стороной жестко крепится к раме автомобиля, а другой стороной через рычаг соединен с колесной ступицей. Перемещения колеса в вертикальной плоскости вызывают скручивание торсиона (торсион пружинит). В итоге получается прочная и упругая конструкция, которая соединяет кузов автомобиля и его подвижную ходовую часть. Для того, чтобы повысить надежность и долговечность торсионных подвесок, основные соединения и узлы оснащают защищающими от ударных нагрузок элементами (газовыми или масляными амортизаторами или дополнительными пружинами спиральной формы).
История появления торсионной подвески.
Впервые такая подвеска использовалась на знаменитом автомобиле Фольксваген Жук (выпуск стартовал в 1930-х годах). Нынешний вариант торсионной схемы, который применяется на современных автомобилях это эволюционное детище множества доработок и усовершенствований конструкции этой подвесочной схемы.
Сразу после появления новой для тех лет конструкции подвески она начала дорабатываться инженерами европейских и американских автомобильных компаний под установку на различные выпускаемые ими автомобили. Чех Ледвинка придумал модернизированный торсион, который использовался на большегрузных автомобилях Tatra. После нескольких лет испытаний именно конструкция Ледвинки стала массово устанавливаться на автомобили, сходящие с конвейера компании Фердинанда Порше.
Сам Фердинанд Порше очень тепло отзывался о торсионной схеме подвески. Она легкая и прочная. Эти два главных преимущества способствовали тому, что практически все хорошие автомобили того времени (спортивные, внедорожные и армейские) имели торсионную подвеску. Сейчас торсионы применяют в нескольких моделях Феррари, в конструкции подвески внедорожника Toyota Landcruiser и в других моделях японского автогиганта, в подвесках большинства тяжелых авто. Порше продолжал работать над оптимизацией торсионов. Он разработал торсионы с двойными рычагами (поперечные стержни в них скрывались внутри стальных труб, которые располагались друг за другом), вместе они составляли первую в истории автомобилестроения торсионную балку.
Французские автомобилестроители тоже работали над собственными торсионными системами подвесок. Андре Лефэвр из компании Citroen придумал как использовать зависимость жесткости подвески от длины торсионной балки. Чем длиннее был торсион, тем комфортнее получалась подвеска. Помимо этого, длинный вал торсиона отлично распределяет нагрузку от дорожного покрытия по всему кузову автомобиля. Это существенно повышается устойчивость машины на трассе и улучшает её управляемость.
Во время Второй мировой войны торсионам нашли применение в конструкции танков и тяжёлых армейских броневиков. Торсионной подвеской оснащались отечественные танки «КВ», знаменитые гитлеровские «Пантеры». Реальные боевые условия еще раз подтвердили – торсионная схема работает успешно и надежно. В послевоенные годы практически весь мировой автопром переключился на выпуск автомобилей с торсионами в подвеске. Долгое время (до 1960 годов) торсионы ставили только на заднюю подвеску, но фирма Jaguar впервые применила передние торсионы на знаменитом E-Type. В США торсионами комплектовали автомобили Chrysler и Cadillac. В СССР с такой подвеской выпускались автомашины ЗИЛ, Запорожец и ЛУАЗ.
Основные достоинства и недостатки торсионной подвески.
Торсионная балка может быть размещена под кузовом автомобиля как в продольном, так и в поперечном направлении. Продольная схема больше подходит для тяжелых и крупных машин. На легковушках ставят легкие и компактные поперечные торсионы задней подвески.
Торсионная подвеска решает следующие задачи:
- Гарантирует плавный ход.
- Максимально сглаживает и поглощает механические колебания рамы и колес автомобиля.
- Способствует стабилизации положения колес.
- Регулирует угол крена в поворотах.
Торсионы, устанавливаемые поперечно, ограничиваются шириной колеи автомобиля. По бокам кузова рабочие края торсионных стержней соединяются с рычагами подвесок. Следовательно, сделать бесконечно плавную и мягкую подвеску не получается (из-за ограниченных физических размеров торсионов).
Продольные торсионы не имеют серьезных ограничений по длине. По уровню обеспечиваемой мягкости и плавности хода продольные торсионные балки легко могут соперничать с пружинами и рессорами. К тому же, установка продольного торсиона технологически более простой процесс.
Преимущества торсионной подвески:
- Малый вес и габариты в сравнении с пружинами.
- Простота ремонта, замены и обслуживания.
- Возможность изменять величину дорожного просвета без вмешательства в конструкцию других деталей подвески.
- Высокая надежность.
- Простота настройки и регулировки.
- Длительные межсервисные интервалы.
По факту все операции по обслуживанию торсионной подвески сводятся лишь к проверке болтов крепления (момента их затяжки). Для регулировки торсионной схемы мастеру нужен всего один гаечный ключ. Общий совет – строго соблюдать момент затяжки болтов, указанный в техническом описании. Если болты перетянуть, то подвеска станет жесткой и некомфортной.
Недостатки торсионной схемы:
- Автомобиль приобретает «излишнюю поворачиваемость». От водителя требуется особенная концентрация в поворотах. Да, машина кренится меньше, но и развернуться вместо того, чтобы повернуть – вполне может. Особенно сильно этот недостаток проявляется в небольших автомобилях. — Процесс производства торсионов сложен и дорог. Сталь нужна специальная, предварительно подготовленная. Именно это гарантирует прочность и упругость торсиона. К таким сталям приходится добавлять немало различных присадок, использовать дорогостоящие технологии проверки качества. Тем не менее, нередко именно торсионная схема используется для обеспечения комфортной езды по любым покрытиям (автомобили-вседорожники).
- Применение игольчатых подшипников в местах крепления торсионов к рычагам ограничивает ресурс торсионной балки. Подшипники портятся от постоянного воздействия соли, влаги, дорожных реагентов. Особенно быстро это происходит тогда, когда в сальниках есть трещины. Торсионная балка может выйти из строя даже быстрее, чем состарятся резиновые элементы подвески. Это зависит именно от условий эксплуатации, а не от агрессивного стиля вождения, как считают многие. Совет при такой беде один – как можно чаще инспектировать подвеску. Если проблему вовремя определить, то ремонт обойдется лишь заменой сальников и подшипников. Если же ситуацию запустить, то неисправные подшипники быстро разобьют посадочные места, и тогда торсионную балку нужно будет ремонтировать целиком. Обычно ресурс подшипников колеблется в диапазоне 60-70 тысяч километров пробега.
Сейчас торсионные подвески применяют не столь массово. Основная проблема – довольно сложно обеспечить полностью независимую колесную подвеску с высоким уровнем комфорта. Однако, с другой стороны, торсионная схема все же позволяет строить достаточно свободные подвески, особенно на тяжелых автомобилях (Renault Laguna и Pegeout 405).
Многорычажные подвески постепенно вытеснили торсионную схему. Её продолжают использовать только на настоящих внедорожника (Dodge, Mitsubishi Pajero, Ford) и на грузовых автомобилях.
Источник http://car-avz.ru/glavnaya/ustanovka/2791-kak-ustroena-torsionnaya-podveska-ejo-plyusy-i-minusy