Устройство и принцип работы торсионной подвески

Есть несколько видов подвесок: пневматическая, пружинная, рессорная, но речь сегодня пойдет о торсионной подвеске. А знаете ли вы, что разрабатывалась эта модель подвески для танков и используют ее в бронемашинах до сегодняшнего дня? И только со временем ее модифицировали и установили на легковые автомобили и внедорожники. По какому принципу работает данная подвеска, и какими плюсами и минусами она наделена? Давайте попробуем разобраться.

История создания и развития торсионной конструкции

Принято считать, что первыми торсионно-рычажную подвеску на автомобиль установили немцы в 30-х годах прошлого столетия на Volkswagen Beetle. Но это не так, французы их опередили и впервые установили модель подвески подобного типа на автомобиль Citroen Traction Avant, и было это в 1934 году. Наиболее удачно торсионы в подвеске применяла американская компания «Крайслер». А в Советском Союзе торсионные подвески ставили на автомобили ЗиЛ и ЛуАЗ, а также «Запорожец».

Усовершенствованием подвески занимался чешский профессор Ледвинка и уже в 1938 году подобие его торсионной подвески начали массово использовать в KdF-Wagen автомобильной компании Фердинанд Порше. Немецкому изобретателю больше всего приглянулся малый вес подвески. Он понимал, как важен этот момент в строительстве военной техники и спортивных автомобилей. И этот преимущество подвески актуально на сегодняшний деть. Это подтверждается использованием торсионной подвески в таких марках как Феррари и Тойота Лэндкруизер.

Во временна Второй мировой войны торсионная подвеска применялась в бронетехнике, а именно в немецких и советских танках. Из самых знаменитых немецких танков, которые имели торсионную модель подвески, были КВ-1 и Pz. V «Panther». А после окончания войны торсионные подвески использовались большинством европейских производителей авто. Пиком использования торсионных подвесок были 50-60-е года. Внимание привлекала простота изготовления устройства и его компактность. В 1961 году торсионную балку впервые применили на передней подвеске. Автомобиль, на котором решили провести эксперимент, был Jaguar E-Type. Со временем производители отказались от такого вида подвесок, так как это стало не рентабельно. Но некоторые производители, например, Ford, Dodge, General Motors, Mitsubishi Pajero, до сих пор предпочитают устанавливать торсионную подвеску на свои внедорожники и грузовики.

Разработчики во всем мире усердно работают над усовершенствованием торсионной подвески и снижением ее себестоимости. К процессу активно подключается современное оборудование и новейшие компьютерные программы. Некоторые специалисты даже заявляют, что через несколько лет торсионная подвеска догонит по популярности своих конкурентов. Но большинство производители пока массово не используют торсионные подвески в изготовлении автомобилей. В любом случае остается надежда, что тенденция измениться к лучшему. Ведь торсионная подвеска – уникальная разработка достойная особого внимания.

 Устройство и принцип работы торсионной балки

Торсионная балка — это вид подвески, в которой роль рабочего элемента играют торсионы. Торсион – это металлический рабочий элемент, который работает на закручивание. Обычно он состоит из металлических стержней, а реже пластин, круглого или квадратного сечения, которые совместно работают на скручивание. В автомобиле торсионы могут использоваться как упругий элемент, или в качестве вспомогательного устройства – стабилизатора поперечной устойчивости. Закрепляясь на ступичном узле левого колеса стабилизатор поперечной устойчивости, проходит к шарнирному узлу в виде резинометаллического шарнира.

Далее к параллельному борту автомобиля в поперечном направлении, где крепится к другому борту в зеркальном положении. Роль рычагов при работе подвески в вертикальном направлении выполняют отрезки торсионов. В современных автомобилях торсионная балка может применяться поперечно или продольно. При этом на легковых автомобилях применяется поперечная балка. А продольная больше подходит для грузовиков. В обоих случаях она призвана облегчить плавность хода и скорректировать крен при повороте. На современных моделях торсионная балка используется с электродвигателем при выравнивании в автоматическом режиме. Подвеска, которая может регулировать высоту колес может использоваться при замене колеса. В таком случае три колеса приподнимают автомобиль, а четвертое колесо поднимается без помощи домкрата.

Принцип работы данной подвески довольно прост. Концы торсионной балки жестко закреплены на раме или кузове автомобиле. Метал из которого он сделан имеет особый сплав и это позволяет ему работать как пружинный элемент. Во время движения на него действует сила скручивания и вал стремиться вернуть колесо на место. Если вал установлен в автомобиле вместе с дополнительным электромотором, то у водителя есть возможность в ручном режиме изменять жесткость подвески. Можно сказать, что принцип работы данной подвески аналогичен подрессоренной и пружинной.

Рекомендуем:  Преимущества и недостатки газомаслянных стоек для автомобилей ВАЗ

Плюсы и минусы торсионной балки

Со времен создания торсионная балка прошла множество стадий модификаций. При этом усовершенствовались ее положительные качества и по возможности убирались недостатки. Но убрать все недостатки невозможно. Давайте же рассмотрим все плюсы и минусы современной торсионной подвески.И так начнем с задач, которые должна выполнять подвеска:

1. обеспечить плавный ход автомобиля;

2. стабилизация колес;

3. регулировка угла крена на поворотах;

4. поглощение колебаний колес и рамы.

К преимуществам торсионной подвески мы можем отнести:

1. Подвеска очень проста в эксплуатации. Она очень простая и это позволяет легко провести ремонт подвески. При этом ремонт может провести даже начинающий автолюбитель.

2. Очень проста и понятная регулировка жесткости. Это позволяет автолюбителю самостоятельно увеличить жесткость подвески и нарастить торсионы под свой стиль езды.

3. По сравнению с другими видами подвесок она имеет весьма небольшой вес и компактно размещается под кузовом автомобиля.

4. Возможность автоматически влиять на подвеску есть не у всех автомобилей, но производители стараются добавить данную опцию в новые модели. И это понятно, ведь гораздо удобней регулировать жесткость и высоту подвески нажатием кнопки с салона автомобиля.

5. Самым приятным плюсом данной подвески для автомобилиста является ее долговечность. Вся конструкция и торсионы способны отслужить весь период эксплуатации без видимых проблем. А если подвеска потеряла былую жесткость, то ситуацию поможет исправить гаечный ключ.

Есть у такой подвески и ряд недостатков, а именно:

1. Одной из самых больших проблем торсионной подвески, которую до сих пор не могут решить производители – это излишняя поворачиваемость автомобиля. На резком повороте автомобиль начинает разворачивать и от водителя требуется определенные навыки, чтоб удержать его на дороге. Отечественные автомобилисты могли сталкиваться с этой проблемой управляя «Запорожцем».

2. Еще одним минусом являются дополнительные вибрации, которые с помощью подвески перекладываются с колес на кузов. Это способствует низкому комфорту пассажиров задних сидений. Также невозможно сделать качественную шумоизоляцию.

3. Недостатком торсионного вала есть также наличие игольчатых подшипников. Они имеют ограниченный ресурс пробега около 60-70 тис. км. И это обвязывает водителей чаще заглядывать под днище автомобиля. Подшипники защищены резиновыми сальниками и прокладками, но из-за воздействия агрессивной среды и старения резина дает трещины. Через них просачивается вода с пылью и грязью и выводит подшипник из строя. В свою очередь вышедший из строя подшипник развальцовывает посадочные места торсионной балки и это изменяет вал колес.

4. Одной из причин по которой производители отказываются ставить торсионную подвеску на свои автомобили, это высокая себестоимость изготовления подобного вала. Дело в том, что сложной является технология изготовления и обработки торсионов. Чтоб предотвратить появление трещин на их поверхности, необходимо использовать пластических осадок и других технологий. Все это повышает стоимость торсионной подвески, кроме того, максимальная нагрузка на сам вал не очень велика.

Эксплуатация торсионной подвески

Хоть торсионная балка и проста в эксплуатации, она все же требует некоторого ремонта. Ремонт подвески связан со следующими моментами: регулировка высоты подвески, замена игольчатых подшипников, замена торсионов задней балки, замена пальцев задней балки, ремонт рычагов задней балки.

Регулировку высоты торсионной подвески нельзя рассматривать как полноценный ремонт. Чаще всего это делают водители, исповедующие спортивный стиль езды. Им необходимо приподнимать заднюю часть автомобиля. Также изменение высоты подвески имеет смысл при увеличении жесткости подвески и меньшей осадки автомобиля при максимальной нагрузке. Но следует помнить, что тогда торсион работает в более агрессивных условиях и это, скорее всего, скажется на его ресурсе.

Если же производится ремонт самой торсионной балки, то наверняка понадобиться демонтаж торсионов. В этом случае необходимо точно наметить положение торсионна на балке, чтобы при монтаже было ясно, куда его вставлять. Чтобы демонтировать торсион, а именно снять его из шлицевого соединения, вам понадобиться специальный инструмент, инерционный съемщик. Может быть, придется почистить резьбу шлицевого соединения, на которую садиться торсион, для этого запаситесь метчиком. Довольно часто эти самые шлицевые соединения как говориться «закисают», и тогда снять торсион становится проблемой и инерционный съемщик не помогает. В таком случае выручит обычная кувалда.

Самым частым моментом в ремонте торсионной балки является замена изношенных игольчатых подшипников. Чтобы произвести их замену необходимо снять торсион и рычаги задней балки. С каждой стороны есть два подшипника. Самым опасным является то, что определить вышел ли подшипник из строя, самостоятельно невозможно. А эксплуатация неисправного подшипника приводит к изнашиванию оси. Замена самой оси возможна, но очень затруднительна в «домашних» условиях. Поэтому производители призывают водителей следить за работой подшипника и производить его замену вовремя, это сбережет ваши деньги и время. Еще более затруднительным является ремонт рычага задней балки. Он выходит из строя по тем же причинам что и палец задней балки, но ремонт его производиться на токарно-расточном станке. И тут проблемой становится поиск необходимого оборудования и мастера.

Рекомендуем:  Что такое кальциевый аккумулятор, его плюсы и минусы

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Без проблем из ХХ в ХХI век

Немного истории. Как мы уже сказали в начале статьи, этот вид подвесок появился не вчера. Если точнее, то в 30-х годах ХХ века, и первым автомобилем с похожей конструкцией стал легендарный Volkswagen Beetle. Удачное инженерное решение заметил и взял на вооружение в те же годы и Фердинанд Порше.

Затем, во времена Второй мировой войны торсионы оказались незаменимыми в бронетанковой технике, причём использовалась такая подвеска и у советских, и у немецких машин.

В послевоенные годы аналогичные системы стали настоящим хитом – они были и остаются на вооружении практически у всех крупных автопроизводителей в мире.

Как работает

Основные задания, которые выполняет торсионная подвеска:

  • плавность хода;
  • регулирование крена на поворотах;
  • снижение колебания управляемых колес;
  • обеспечение оптимального затухания кузова.

Хотя многие машины оборудованы такой подвеской с целью автоматического выравнивания. Для этого используется двигатель, который стягивает балки, придавая дополнительную жесткость. Все это происходит в зависимости от состояния покрытия дороги, а также скорости передвижения.

Если подвеска регулируемая, то ее можно использовать для замены колес. То есть, когда вам необходимо приподнять одну сторону вы можете обойтись без домкрата.

Виды торсионных подвесок

Передняя независимая торсионная подвеска на поперечных рычагах

Устройство и принцип работы торсионной подвески

Передняя торсионная подвеска на поперечных рычагах (один или два в зависимости от конструкции) состоит из следующих элементов:

  • Продольно расположенный торсион, работающий на скручивание и заменяющий пружину.
  • Воспринимающий основную нагрузку нижний или верхний рычаг, посредством которого происходит передача усилия на торсион.
  • Демпфирующий элемент  — амортизатор, выполняющий функцию гашения колебаний.
  • Стабилизатор поперечной устойчивости, компенсирующий крены кузова при движении.

Независимая передняя торсионная подвеска на двойных поперечных рычагах Toyota Hilux Surf

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.

Задняя подвеска с поперечным расположением торсионов

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

Задняя полузависимая U-образная 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.

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.

Рекомендуем:  Расшифровка маркировки M S на резине

Популярные марки:

Acura RSX , Citroen C5 , Skoda Yeti

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.

Торсионная подвеска принцип работы

Пришло время поговорить о вариантах исполнения. Торсионная подвеска принцип работы которой основан на скручивании, можно встретить в следующих конструкциях:

  • на двойных поперечных рычагах;
  • на продольных рычагах;
  • со связанными продольными рычагами или так называемой торсионной балке.

Первые два типа относятся к независимым подвескам. В случае с поперечными рычагами торсионы устанавливают параллельно кузову.

Такое позиционирование позволяет регулировать мягкость системы в широких пределах – чем длиннее стержень, тем мягче ход. Крепится он одной стороной к верхнему или нижнему рычагу, а второй к раме авто.

Используется такая конструкция, как правило, на передней оси внедорожников и кроссоверов. К примеру на Мерседесе М-класса 163-й серии.

В подвеске с продольными рычагами торсионы располагаются поперечно кузову и также одним из концов закреплены на рычагах. Стоит отметить, что такой вариант распространён на задней оси различных небольших легковушек.

Торсионная подвеска принцип работы которой, как нам известно, основан на скручивании, относится к так называемым полузависимым подвескам. Колёса на оси имеют жёсткую связь между собой, но в тоже время имеют возможность двигаться вверх и вниз по отдельности.

В основе системы лежит торсионная балка, соединяющая продольные рычаги каждого колеса (всего таких рычагов два). Встретить её можно у легковых автомобилей на задней оси.

Устройство

Торсион – это металлический стержень, который имеет форму цилиндра. Он характеризуется очень большой степенью упругости. Чтобы он хорошо пружинил во время скручивания, его делают из прочной стали. Стержни имеют круглое или квадратное сечение. Торсионная подвеска разработана таким образом, что валы работают на кручение. Один из валов крепится к шасси, а что касается второго – его размещают возле специального рычага. Последний имеет перпендикулярное расположение, его привязывают к оси.

В основе такой конструкции – сталь, которая обработана при помощи высокой температуры. Подобная технология помогает при работе под высокими нагрузками. Конструкция выдерживает кручение и многие другие процессы, которые влияют на детали во время движения автомобиля. Торсионная подвеска имеет принцип работы на изгиб.

Интересный факт, что торсионная подвеска прошла долгий путь прежде, чем стать такой, которую мы ее видим сейчас. Впервые ее использовали в машине Volkswagen Beetle в 30-х годах ХХ века. Это было достижение чешского ученого Ледвинка, который увидел возможности торсиона и начал их использовать на автомобилях Tatra. После это начинается длительный путь к совершенству. Вначале были разработаны двойные рычаги, затем началось использование такой характеристики, как жесткость.

Торсионная система получила широкое распространение благодаря малому весу. Эта характеристика была очень кстати при производстве спортивных, армейских машин. Прижилась она и в производстве внедорожников. Сегодня такая подвеска стоит на Феррари F2001, Тойоте Лэндкруизере, МАЗе-547.

Во время Второй мировой войны ее использовали очень широко при производстве военной техники. Торсионную балку могут размещать поперечно или продольно. Все зависит от целей, которые поставлены перед конструкцией. На легковых авто чаще всего используют поперечное расположение. Чаще всего он находится на заднем приводе. А вот продольно ставят подвески на тяжелых машинах. Но независимо от расположения задачи не меняются.

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.

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: