Устройство торсионной подвески. Принцип работы торсионной подвески, ее устройство, плюсы и минусы

Вы слышали такое понятие, как «торсионная подвеска»? Не знаете, о чем идет речь? Это такая разновидность подвески, где главным элементом является торсион.

Устройство и принцип работы

Торсион выполнен из , его работа осуществляется на скручивании. Он представляет собой стальной стержень, соединенный со шлицем на концах. Также эта деталь может состоять из балки конкретного сечения, набора пластин.

Крепление торсиона производится к кузову автомобиля или к его раме, а другой конец присоединяется к рычагу. Когда колеса перемещаются, он закручивается, поэтому происходит неразрывная связь между кузовом и колесом. Так выглядит торсионной подвески.

Вращаются торсионы исключительно односторонне. Другая не менее важная особенность подобного элемента состоит в том, что он также используется для определения высоты кузова. Работа торсионной подвески осуществляется в процессе вращения. Для того чтобы понять ее специфику можно представить вытянутую руку с вращающимся запястьем.

Виды независимых подвесок

Независимая торсионная имеет несколько видов:

• На двойных поперечных рычагах.

Здесь торсион находится параллельно кузову, поэтому его длина поддается регуляции в широком пределе. Так, один конец подвески крепится к поперечному рычагу, а второй – к раме машины. Эту конструкцию часто можно встретить на внедорожниках, где она выступает в виде передней подвески.

• На продольных рычагах.

В этом случае торсионы располагаются в поперечной зоне кузова. Их в основном используют для создания задней подвески автомобилей.

• Связанные продольные рычаги.

В этом варианте направляющими являются 2 рычага продольного типа, которые соединены друг с другом при помощи балки. Так создается задняя подвеска торсионная в автомобилях переднего привода.

Иногда такая необходима для обеспечения выравнивания в автоматическом режиме с применением мотора, стягивающего балки для увеличения жесткости.

Немного из истории

Торсионная подвеска автомобиляприменяется с давних пор. Впервые она была использована на машине Citroen Traction Avant. Затем немецкие производители выпустили известный Volkswagen Beetle, где главной деталью выступал торсион. Такая конструкция получила широкую популярность во многом благодаря простой схеме изготовления и компактному размеру.

Позже ее стали применять на машине «Запорожец», где она выступала в виде передней подвески с двумя торсионами квадратного сечения. Поэтому не стоит удивляться тому, что сегодня такая конструкция особенно популярна.

Преимущества и недостатки подвески

Для того чтобы понять, что же у нее такого особенно, необходимо рассмотреть плюсы и минусы. Но вначале мы определим положительные характеристики, свойственные торсионной подвески:

• Малая масса конструкции;
• Можно регулировать жесткость дорожного просвета и подвески;
• Простой ремонт и сервисное обслуживание.

Среди отрицательных характеристик следует выделить такие, как:

• Необходимость наличия дорогих технологий в процессе производства;
• Ограничение нагрузки по причине напряжения в сварном шве.
• Неспособность создавать прогрессивное увеличение упругости.

Торсионная подвеска в большинстве случаев используется на внедорожниках и грузовых машинах

Торсионная подвеска разболталась? Ничего страшного в этом нет. Достаточно всего лишь исправить ее положение с помощью гаечного ключа, подтянув болты. Но действовать нужно осторожно, чтобы чрезмерно перетянутые детали при передвижении машины не создали большую жесткость ухода. На самом деле регулировать торсионную подвеску просто, сложнее это производить, если речь идет о пружинных конструкциях.

Сегодня этот тип подвески в большинстве случаев используется на внедорожниках и грузовых машинах известных марок – Додж, Дженерал Моторс и Форд.

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.

История появления

Виды торсионных подвесок

Задняя независимая подвеска с поперечным расположением торсионов

Полузависимая задняя торсионная балка

Преимущества торсионной подвески

Недостатки торсионной подвески

Автомобильная промышленность развивается стремительными темпами. Каждый год компании придумывают все новые системы и технологии. Сегодня все привыкли к автомобилям с независимой Но не так давно машины выпускались только с торсионной подвеской («Рено» - не исключение). Что она собой представляет и как работает? Рассмотрим в нашей сегодняшней статье.

Характеристика и устройство

Торсионная подвеска - это разновидность подвески, где функцию рабочего элемента выполняют торсионы. Что это за элементы? Торсион представляет собой металлический механизм, действующий на закручивание. Состоит из пластин или стержней круглого (реже - квадратного) сечения. Эти пластины работают совместно на скручивание. Торсион может использоваться в качестве вспомогательного устройства (как стабилизатор поперечной устойчивости) либо как упругий элемент. Крепится элемент на ступичном узле колеса и проходит в виде резинометаллического шарнира к шарнирному узлу. Отрезки торсионов выполняют роль рычагов подвески.

Сама балка может применяться продольно либо поперечно. Последний вариант используется чаще всего на легковых автомобилях. Продольный вариант встречается на грузовиках. Но вне зависимости от типа расположения, балка призвана скорректировать крен при повороте и увеличить плавность хода при прохождении неровностей.

В целом, система состоит из следующих элементов:

• Привода.
• Тормозного диска.
• Нижнего и верхнего рычага.
• Моста.
• Торсиона.
• Балки.
• Тяги поперечной устойчивости.
• Амортизатора.

Как это работает?

Принцип работы торсионной подвески весьма прост. Так, концы балки жестко крепятся на кузове или раме автомобиля (если это легковой автомобиль или грузовик). При движении на балку действует сила скручивания. При этом вал стремится вернуть колесо на место. Если он установлен с дополнительным электромотором, водитель может иметь возможность корректировать жесткость подвески. Таким образом, работа торсионной подвески аналогична пружинной либо подрессоренной. Система выполняет несколько задач:

• Регулирует угол крена в повороте.
• Обеспечивает плавность хода.
• Поглощает колебания от колес и от рамы.
• Производит стабилизацию колес.

Где применяется?

Такую подвеску можно встретить на старых рамных внедорожниках. К таким относятся «Митсубиси-Паджеро», а также американские «Субурбаны» и «Тахо». На легковых авто такая схема подвески практически не используется (во времена СССР такая конструкция применялась на «Запорожце»). Среди знаменитых иномарок стоит отметить «Рено-Лагуну» и «Пежо 405». Использовать многорычажную подвеску тогда было сложно и дорого, а торсионная обеспечивала высокую плавность хода.

Преимущества

Среди плюсов торсионной подвески автомобиля стоит выделить простоту эксплуатации. Так, система устроена очень просто, что позволяет легко проводить ремонт и обслуживание. Также данная подвеска может настраиваться по жесткости. Автолюбитель самостоятельно может нарастить торсионы под свой стиль езды, сделать ходовую часть более мягкой либо жесткой.

Следующее преимущество касается массы. Такая подвеска весит гораздо меньше, чем ее аналоги. При этом отличается небольшими размерами. Данная особенность позволяла применять торсионную подвеску на «Пежо» и других малолитражных автомобилях.

Одно из самых значимых преимуществ - это надежность. Такая ходовая часть практически не требует ремонта. А если это торсионная подвеска прицепа, то она и вовсе вечная. За весь период эксплуатации владельцы сталкивались лишь с необходимостью регулировки жесткости.

Особенности

Среди прочих особенностей нужно отметить возможность регулировки клиренса. Такая возможность есть далеко не на каждом современном авто. При этом для настройки дорожного просвета использовался один ключ. Необходимо было открутить либо закрутить необходимый регулировочный болт внутри поперечной балки. При подъеме рычага клиренс автомобиля возрастает. При опускании дорожный просвет уменьшается. Как показывает практика, клиренс можно изменить на 5-7 сантиметров.

Недостатки

Теперь отметим минусы торсионной подвески. Они достаточно серьезные, а потому такая система больше не применяется на автомобилях. Итак, почему торсионная подвеска ушла в прошлое?

Первая проблема - это излишняя поворачиваемость автомобиля. По сравнению с современными многорычажными аналогами, данная ходовая часть лишь незначительно снижает крены. Удержать такой автомобиль на скорости очень трудно. Особенно это касается рамных внедорожников, которые имеют высокий центр тяжести и огромную снаряженную массу.

Следующий недостаток - это постоянные вибрации, которые передаются на кузов и на раму в случае проезда неровностей. Особенно это ощущают задние пассажиры. Комфортной такую подвеску назвать нельзя.

Далее стоит отметить игольчатые подшипники. Они являются неотъемлемой частью торсионного вала. Ресурс данных подшипников составляет 70 тысяч километров. Элементы защищены прокладками и резиновыми сальниками, однако из-за постоянного воздействия агрессивной среды данные уплотнения дают трещины. Сквозь них начинают просачиваться грязь и вода. В результате подшипник выходит из строя. Это развальцовывает посадочные места балки. Данное явление способствует изменению вала колес. Если запустить проблему, придется менять полностью балку.

О ремонте

Так как со временем данная подвеска теряет упругость, уменьшается клиренс машины. Чтобы его возобновить до заводских значений, требуется выполнить регулировку подвески при помощи ключа. Также к ремонтным операциям можно отнести замену:

• Торсионов задней балки.
• Рычагов задней балки.
• Игольчатых подшипников.
• Пальцев задней балки.

В случае капитального ремонта балки требуется выполнить демонтаж торсионов. Чтобы при сборке не было проблем, требуется предварительно наметить положение торсиона на балке. Для извлечения самого торсиона требуется снять его из шлицевого соединения. Чтобы это сделать, необходим инерционный съемщик. Иногда необходимо зачистить резьбу на шлицевом соединении. Этот участок закисает, и произвести демонтаж торсиона не так просто.

При ремонте такой подвески чаще всего выполняют замену игольчатых подшипников. Для этого требует извлечь такие элементы:

• Рычаги задней балки.
• Торсион.

Всего в системе есть два подшипника (по одному с каждой стороны). Проблема заключается в том, что определить исправность элемента самостоятельно невозможно. А дальнейшая эксплуатация балки с изношенным подшипником приводит к необратимому изнашиванию оси. Ремонт рычага задней балки - наиболее сложная операция. Она выполняется на специальном Самостоятельно выполнить подобную работу нельзя. Это требует наличия навыков и знаний.

А найти хорошего специалиста в данной области с нужным оборудованием довольно трудно.

Обратите внимание

Перед тем как произвести регулировку данной подвески, стоит выполнить диагностику ходовой части. Часто на старых автомобилях есть скрытые дефекты по ходовой. Именно они влияют на работу торсионов. Также следует проверить развал-схождение. Торсионы встанут на нужную высоту только тогда, когда углы соответствуют норме. В противном случае владелец столкнется с такой проблемой, как жор протектора резины. Также следует изменить расстояние от центра оси передка до края крыла. Данный параметр должен составлять порядка 50 сантиметров. Если все хорошо, можно приступать к настройке. Сам регулировочный болт находится по центру и немного утапливается в раму.

Вместо заключения

Итак, мы выяснили, что собой представляет торсионная подвеска. Как видите, она имеет как положительные, так и отрицательные стороны. Но какой бы надежной она ни была, большинство автопроизводителей отдают предпочтение пружинной независимой подвеске. Сейчас ее ресурс стал не меньше, чем у торсионной. А уровень комфорта не сравнить.

Основной элемент торсионной подвески – это торсион, который представляет собой цилиндрический металлический стержень, . Чтобы торсион хорошо пружинил при скручивании, он изготавливается из прочной стали, прошедшей специальную термическую обработку. При этом он выдерживает высокие механические крутящие напряжения и допускает без остаточной деформации большие углы закручивания. Торсионные стержни могут иметь круглое или квадратное сечение, а также состоять из металлических пластин.

Устройство торсионной подвески

Торсионная балка с одного конца жёстко закреплёна на раме автомобиля, а другой его конец через рычаг соединяется со ступицей колеса. Вертикальные перемещения колеса приводят к скручиванию торсиона и появлению пружинящей реакции. Таким образом, обеспечивается прочное и упругое соединение кузова автомобиля с его . Для повышения надёжности соединительных узлов и защиты от ударных перегрузок используются дополнительные спиральные пружины и . Такая система подвески широко использовалась до недавнего времени во многих типах автомашин.

Как развивалась торсионная подвеска

Современная система торсионной подвески, применяемая на нынешних автомобилях, является результатом большого количества усовершенствований той детали, которая была использована впервые на автомашине Volkswagen Beetle, появившейся в 30-х годах 20-го века. Чешский учёный Ледвинка первым модернизировал торсион и применил его на автомобилях марки Tatra в тех же 30-х годах. Уже в 1938 году подобие ледвинкского торсиона стало массово применяться в KdF-Wagen автомобильной компании Фердинанда Порше.

Знаменитый австрийский инженер быстро оценил основное – её малый вес, которое так необходимо и востребовано на армейских и спортивных автомобилях, а также внедорожниках. Там, где существуют строгие требования по весу и габаритам авто. И в настоящее время это преимущество торсионной подвески актуально и действенно, что подтверждается их применением на таких тяжеловесах, как Феррари F2001, Тойота Лэндкруизер, МАЗ-547 и др. Фердинанд Порше также разработал торсионы с двойными рычагами, поперечные стержни которых помещались в стальные трубы, расположенные друг над другом и исполняли роль торсионной балки.

Французский инженер Андре Лефевр, конструктор автомобиля Citroen TA, использовал такое достоинство торсиона, как зависимость жёсткости подвески от длины торсионной балки. Чем длиннее торсион, тем мягче получается подвеска. Кроме того, длинный вал, располагаясь вдоль продольной оси автомашины, позволяет распределить получаемую от дорожного полотна динамическую нагрузку по всей её раме. Это повышает устойчивость и управляемость машины.

Во время второй мировой войны торсионы активно использовались в бронетанковой и автомобильной военной технике. Торсионная подвеска устанавливалась на немецких «Пантерах» и советских «КВ». Успешно пройдя испытания в боевых условиях, эти подвески получили широкое распространение в послевоенное время. Их использовали практически все производители автомобилей в Европе и Америке. А 1961 год знаменателен тем, что торсион впервые был применён на передней подвеске. Этим автомобилем стал Jaguar E-Type. В Америке такая подвеска использовались на автомобилях марки «Крайслер» и «Паккард», а в Советском Союзе они устанавливались на ЗИЛах, ЛУАЗах и Запорожцах.

Плюсы и минусы

Расположение торсионной балки под кузовом может быть как продольное, так и поперечное. В большинстве своём продольное расположение применяется на крупных и тяжелых автомашинах. На легковой технике чаще используются компактные поперечные торсионы задней подвески. В обоих случаях подвеска предназначена для решения следующих задач:

• максимальное поглощение механических колебаний колёс и рамы;
• стабилизация положения управляемых колёс;
• регулировка угла крена на поворотах.

Поперечно расположенная подвеска ограничена по длине шириной колеи машины. По бокам кузова рабочие концы поперечных торсионов соединены с рычагами подвесок. Поэтому мягкость таких подвесок также получается ограниченной. В отличие от поперечных продольные балки не имеют жёстких ограничений по длине, поэтому по мягкости такие подвески не уступают рессорам и пружинам. Кроме того, продольная конструкция подвесок создаёт дополнительные технологические удобства при сборке кузова больших автомобилей.

К основным преимуществам торсионной подвески относится следующее:

• она более компактна по сравнению с пружинной системой и занимает гораздо меньшее пространство;
• простота установки и обслуживания;
• небольшой вес;
• она даёт возможность просто и быстро устанавливать необходимый дорожный просвет, не изменяя деталей конструкции подвески;
• высокая надёжность и ремонтопригодность;
• большая периодичность обслуживания и простота регулировки;
• она обеспечивает лучшую управляемость автомобиля при возникновении крена.

Всё обслуживание торсионной подвески в основном сводится к подтяжке крепёжных болтов, которое можно выполнить, имея с собой только . Однако при этом не следует пользоваться принципом «чем сильнее, тем надёжнее», так как излишняя затяжка болтов может стать причиной повышенной жёсткости подвески.

Торсионная подвеска, кроме тяжелых автомобилей, применяется в производстве легковых авто. Пример: Toyota Corolla Fielder, где используется задний торсион.

Основными недостатками подвесок на торсионных балках считаются:

• Склонность автомобиля с такой подвеской к излишней поворачиваемости. На поворотах такие автомобили начинает разворачивать, что требует повышенного внимания водителя. Наиболее характерна и заметна такая склонность на автомобилях марки ЗАЗ, которые имеют небольшие размеры.
• Сложная технология производства и обработки торсионов, обеспечивающих необходимую высокую прочность и упругость материала. Чтобы обеспечить устойчивость металла к возникновению поверхностных трещин торсионы проходят специальные процедуры по упрочнению поверхности с использованием пластических осадок и других технологий. Все эти технологические операции повышают стоимость подвески. Несмотря на это, они находят применение в современной автомобильной технике, чтобы обеспечить им высокий уровень комфортабельности при езде по различным типам дорожных покрытий.
• Наличие игольчатых подшипников в узлах крепления рычагов к концам торсионной балки с ограниченным ресурсом пробега. Подшипники имеют свойство выходить из строя по причине попадания пыли, воды и грязи через трещины в сальниках и прокладках. Причём это происходит более часто из-за старения резинового материала и воздействия агрессивных сред, нежели от стиля вождения и его интенсивности. Основная панацея от этой беды – почаще заглядывать под днище автомобиля. Своевременное обслуживание позволит обойтись заменой сальников или подшипников. В худшем случае предстоит ремонт или замена балки, так как вышедшие из строя подшипники развальцовывают посадочные места, что приводит к изменению развала колёс. Ресурс подшипников составляет от 60 до 70 тыс. км.

Одной из причин, ограничивающих использование торсионов, является сложность получения полностью независимых колёсных подвесок, обеспечивающих высокий уровень комфорта. Однако наличие торсионной балки даёт возможность получить достаточно свободные подвески, если использовать на концах балки, вращающиеся . Этим достигается большая независимость колёс и большая плавность хода при езде. Особенно эффективна такая подвеска на тяжёлых машинах типа Peugeot 405 и Renault Laguna, у которых она испытывает большую нагрузку, что способствует улучшению комфортабельности езды. На более лёгких машинах Peugeot 106, 206, 306 такая подвеска будет менее эффективна и комфортабельна.

С развитием технологий производства со временем торсионные системы перестали применяться на пассажирском транспорте в связи с дороговизной изготовления торсионных балок и спецификой эксплуатации пассажирских автомобилей. Сейчас они используются в большинстве случаев на грузовиках и внедорожниках таких фирм, как Dodge, General Motors, Mitsubishi Pajero, Ford.

Зачем нужна?

Торсионная подвеска - это важный для любого автомобиля вариант наряду с рессорными, пружинными, пневматическими и другими.

Напомним, что подвеска автомобилю нужна для того, чтобы обеспечить амортизацию при соединении колес автомобиля и его несущей системы. Подвеска выполняет еще одну важную функцию: она уменьшает нагрузку на колеса, оказываемую со стороны дорожного покрытия, стабилизируя положение кузова при движении.

Немного предыстории

В первой половине прошлого столетия, примерно в 30-х годах, автомобильный производитель "Фольксваген" на свою модель "Битл" установил любопытную в то время конструкцию. Как оказалось, она является своего рода прототипом современной торсионной подвески. В дальнейшем эта конструкция была усовершенствована ученым Ледвинком из Чехословакии, а затем была установлена на автомобилях "Татра".

Далее ею заинтересовался Фердинанд Порше, и уже в 40-х годах он воспроизвел данную идею профессора и внедрил в массовое производство под названием "KDF-Wagen". Далее во времена Второй мировой войны данная подвеска использовалась в конструкции танков и прочей военной техники. В послевоенные годы торсионами заинтересовались "Рено" и "Ситроен". Однако вскоре, несмотря на простоту эксплуатации, производство торсионов стало куда сложнее, поэтому от него отказались. В настоящее время торсионная подвеска получила широкое распространение на грузовых автомобилях и на внедорожниках некоторых японских и американских автопроизводителей.

Устройство

Торсионная подвеска состоит из металлических валов. Они работают на так называемое кручение. Так, один конец вала закреплен на шасси, а другой - на специальном рычаге, который в свою очередь связан непосредственно с осью автомобиля. Торсионный вал, как правило, изготавливается из высокотемпературной стали. Благодаря своей прочности этот материал может без вреда испытывать большие нагрузки. Торсионная балка (или вал) может иметь два расположения в зависимости от типа автомобиля. Например, в легковых машинах она размещена поперечно. Чаще всего торсионная подвеска встречается на заднеприводных легковых автомобилях. На грузовых же автомобилях балка имеет продольное расположение. Однако несмотря на различие в расположении, функции остаются прежними. Как и остальные подвески, торсионная влияет на плавность движения, отвечает за регулировку крена при поворачивании, за снижение колебаний управляемых колес. Одн

ако торсионная подвеска в ряде случаев выполняет еще и функцию автоматического выравнивания при помощи двигателя, который, в свою очередь, стягивает торсионные валы для придания дополнительной жесткости. Подобного рода конструкция может быть использована при замене колеса. В то время, пока все три колеса приподнимают автомобиль, четвертое можно заменить без использования домкрата.

Преимущества

Торсионная подвеска обладает некоторыми преимуществами по сравнению с другими видами. Например, срок службы такой конструкции гораздо больше, к тому же регулировка высоты происходит проще. Такая подвеска компактнее и проще в обслуживании, что является главным преимуществом. Ее при «разбалтывании» можно починить с помощью стандартного гаечного ключа, чего нельзя сказать о пружинной подвеске.