Торсионная подвеска – для чего нужна, как работает и где применяется

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.

Отписаться можно в любой момент.

Торсионная подвеска/ Фото: auto-ru.ru

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

Volkswagen Beetle 30-х годов/ Фото: dw.com

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

Схемы торсионной подвески и балки/ Фото: avtomotospec.ru

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.

Схематичное изображение торсиона/ Фото: amastercar.ru

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

Крепление торсионов к раме автомобиля/ Фото: techautoport.ru

В автомобильной индустрии применяется три типа подвесок на базе торсиона:

4. Достоинства и слабые стороны торсионной подвески

Торсионная подвеска в машине/ Фото: dvd-auto.ru

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:

Нижний опорный рычаг подвески, стержень торсиона, крепление к раме/ Фото: dvd-auto.ru

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:

Ремонт торсионной подвески/ Фото: fastmb.ru

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.

Важной информацией также может быть контроль «мёртвых» зон автомобиля .

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:

• 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.

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.).

Торсионная подвеска: как устроена, для чего нужна?

Для комфортной езды по неровным дорогам необходима упругая связь между колесами и кузовом автомобиля. Одним из способов обеспечения такой связи является применение торсионной подвески. Её активно используют в автомобилестроении благодаря компактности, простоте конструкции и высокой надежности.

Торсионная подвеска — что это такое?

Торсион представляет собой вал, изготовленный из специальной пружинящей стали, обработанной термически. К сплаву предъявляются весьма жесткие требования. Он должен выдерживать продолжительные нагрузки, не теряя при этом свои первоначальные свойства. От этого зависит надежность и долговечность подвески в целом. Для уменьшения негативного воздействия внешней среды торсион покрывают антикоррозийным составом и краской. Наиболее защищены от появления ржавчины валы, которые покрыты прорезиненным составом.

Популярные марки:

Во время преодоления автомобилем неровностей торсионы работают на скручивание в одном направлении. В зависимости от конструктивных особенностей они бывают:

• круглые;
• квадратные;
• прямоугольные;
• набранные из нескольких слоев металла.

Концы торсиона жестко крепятся к:

• несущему рычагу;
• кузову или раме автомобиля (в зависимости от конструкции).

Фиксация происходит посредством шлицев. Крепление к кузову может быть реализовано при помощи профиля, отличного от круглого. Для нормальной работы подвески ось вращения рычага и ось торсиона должны лежать на одной линии.

Сопротивление скручиванию рассчитывается таким образом, чтобы торсион удерживал вес автомобиля, но при этом позволял двигаться рычагу, обеспечивая упругое соединение колес с кузовом. На жесткость подвески влияют форма, упругость сплава, длина и прочие рабочие характеристики торсиона.

Устройство и принцип работы

На рисунке ниже изображена торсионная подвеска, принцип работы которой заключается в защите кузова автомобиля от чрезмерных нагрузок, передаваемых от колес, путем их гашения пружинящим валом. В процессе преодоления автомобилем неровности дорожного покрытия торсион скручивается, обеспечивая максимальную плавность хода. По завершении переезда через помеху торсион возвращается в исходное положение.

Нагрузка равномерно распределяется по всему механизму. По принципу действия это похоже на пружину — но при этом торсион демонстрирует лучшую эффективность.

Устройство торсионной подвески предполагает постоянное наличие напряжения скручивания на упругом валу во время действия сил поднятия‐опускания на колесо. Поэтому отсутствие деформационных изменений в торсионе является главным требованием к изделию.

Виды подвесок

Есть 2 варианта расположения торсионов:

Поперечное расположение торсионного вала нашло свое применение в легковом транспорте. Обычно данного вида подвеска используется в автомобилях с задним приводом. Ее особенностью является размещение валов вдоль кузова машины.

Продольные торсионы применяются на больших, тяжелых грузовиках. Были попытки использовать их и на легковом транспорте, но широкого распространения эта практика не получила.

На данный момент в автомобилестроении используются подвески 3‐х основных конструкций:

1. Передняя независимая с использованием поперечных валов.
2. Задняя независимая с поперечными торсионами.
3. Полузависимая задняя.

Передняя независимая

Передняя независимая торсионная подвеска включает в себя следующие элементы:

• Продольно расположенный торсион. Обеспечивает высокую плавность хода.
• Рычаг. Передает усилие и вызывает скручивание торсиона.
• Амортизатор. Служит для гашения колебаний, возникающих в ходовой части автомобиля.
• Стабилизатор поперечной устойчивости. Минимизирует крен кузова машины во время движения. Улучшает управляемость автомобиля.

Передняя независимая торсионная подвеска применяется на тяжелых внедорожниках. За счет этого освобождается место для мощного привода колес.

Задняя независимая

Поперечные торсионы задней подвески устанавливаются в паре с продольными рычагами. Пример конструкции приведен на изображении ниже.

Интересным примером автомобиля с поперечными торсионными валами и продольными рычагами является Renault 16. Машина имеет различную колесную базу справа и слева. Расстояние между передним и задним колесами справа и слева отличается на несколько сантиметров. Причиной такого инженерного решения является последовательное расположение валов один за другим. Это слегка ухудшило управляемость автомобиля, но позволило увеличить багажное отделение.

Полузависимая задняя

В основе подвески данного типа лежит торсионная балка, которая имеет U‐образную форму. Продольные рычаги располагаются по одному с каждой стороны. Балка соединяет их между собой. Рычаги крепятся одной стороной к кузову, а второй к ступице колеса.

Балка хорошо сопротивляется изгибу. При этом ее форма абсолютно не мешает ей скручиваться. Колеса могут немного перемещаться в вертикальной плоскости относительно друг друга. Расположение торсионной балки можно посмотреть на рисунке ниже.

Полунезависимая подвеска используется в бюджетных машинах с передним приводом. Обусловлено это простотой конструкции и низкой ценой таких машин.

Плюсы и минусы применения торсионов

Торсионная подвеска имеет свои достоинства и недостатки. Преимуществами торсионной подвески являются:

• плавность хода авто;
• возможность регулировки высоты, благодаря чему легко изменить дорожный просвет;
• компактность и простота;
• хорошая ремонтопригодность;
• меньшая нагрузка на подшипники колес;
• надежность.

• большая зависимость жесткости подвески от качества торсионов;
• сложность изготовления упругих валов;
• управлять автомобилем сложно — повороты осуществлять слишком просто.

Заключение

Торсионная подвеска активно применяется в тяжелой технике, внедорожниках, а также в автомобилях бюджетного сегмента. Ее простота, надежность, долговечность и отменные прочие эксплуатационные характеристики позволили использовать ее на транспортных средствах, не требующих хорошей управляемости на высокой скорости, так как для спортивной, динамичной езды такого типа подвеска, к сожалению, совсем не подходит.

Источник https://novate.ru/blogs/221221/61618/

Источник https://autovogdenie.ru/chto-takoe-torsionnaya-podveska.html

Источник https://ddcar.ru/blog/poleznoe/torsionnaya-podveska-kak-ustroena-dlya-chego-nuzhna