Определимся, что представляет собой автомобильная подвеска. Это устройство, обеспечивающее упругое сцепление автомобильных колес с несущей системой, а еще регулирующее положение кузова при движении, уменьшающее нагрузку на колеса.
На сегодняшний день предлагаются различные типы подвесок: рессорные, пневматические, пружинные, торсионные и т.д. Так, торсионный тип - это торсионные валы из металла, которые работают на кручение, при этом один конец прикрепляется к шасси, другой — к специальному рычагу, стоящему перпендикулярно и связанному с осью.
Изготовление такой детали производится из термически обработанной стали, непосредственно позволяющей выдержать большие нагрузки в момент кручения.
Главным принципом действия подвески считается работа на изгиб.
Применение торсионной модели
Расположение торсионной балки возможно продольно и поперечно. Расположение продольное используется на больших, тяжелых грузовых авто. На легковых авто используют поперечное расположение, обычно на заднем приводе.
В этих двух случаях механизм предназначен для обеспечения плавности хода, регулирования крена при повороте, обеспечения оптимальной величины затухания колебаний колес, кузова, уменьшения колебаний управляемых колес.
Для некоторых автомобилей торсионную подвеску применяют для автоматического выравнивания с применением мотора, стягивающим балки для дополнительной жесткости, зависимо от скорости, а также состояния покрытия дороги.
Конструкцию с регулируемой высотой можно использовать при замене колес. Это когда транспортное средство приподымают с помощью трех колес, а 4-е поднимается с помощью домкрата. Основным преимуществом такого вида подвесок считается долговечность, легкость в регулировке высоты, а также компактность по ширине транспорта.
Она занимает намного меньше пространства, чем пружинные подвески. Безусловно, торсионная конфигурация легка в эксплуатации, а еще в техническом обслуживании.
Процесс работы
Из данного видео, вы узнаете, как работает торсионная подвеска.
Благодаря тому, что торсионный вал закрепляется жестко на кузове либо раме авто, на него при работе подвески воздействуют силы скручивания. Но торсионный вал производится из особого сплава и обладает определенной закалкой, что позволяет работать в виде пружинного элемента.
В момент скручивания вал стремится вернуть автомобильное колесо в первоначальное положение. Так, принцип работы подобен пружинной либо подрессоренной разновидности данной детали авто. Полунезависимая подвеска представляет собой систему подрессоривания, выполненную в виде двух продольных рычагов соединенных поперечиной продольных рычагов.
Основные достоинства такого механизма:
- легкость монтажа;
- малый вес;
- компактность.
Ключевой недостаток — возможность применения лишь на не ведущем мосту.
Регулировка подвески
В случае разболтавшейся подвески отрегулировать положения возможно при помощи обыкновенного гаечного ключа. Вполне достаточно добраться вниз автомобиля, подтянуть необходимые болты. Главное не переусердствовать с целью избежания излишней жесткости хода в момент движения. Регулировка торсионной запчасти легче регулировки пружинных типов.
Производителями автомобилей меняется торсионная балка для регулирования положения движения зависимо от веса двигателя.
Ключевые свойства ремонта
Рассматривая все проблемы торсионных балок, вполне можно сделать вывод, что обслуживание, а также ремонт торсионной подвески связан с такими ситуациями:
- Регулирование высоты конструкции.
- Демонтаж либо замена торсионов.
- Замена игольчатых подшипников.
- Замена пальцев, осей задней балки.
- Ремонт рычагов задней балки.
Регулирование высоты задней подвески не стоит рассматривать в виде ремонта всей конструкции. Это обычно происходит из-за того, что хозяин авто хочет осуществить поднятие задней часть авто.
Иногда изменение высоты балки предусмотрено в целях повышения жесткости и уменьшения осадки автомобильной задней части, при максимальной загрузке. Надо знать, что торсион задней балки не способен работать при изменении высоты задней балки, эксплуатироваться будет при более агрессивной нагрузке, а это может сказаться на его ресурсе.
Процесс изменения высоты заключен в изменении положения торсиона, вернее его шлицевого конца, а также звездочки. У торсиона на концах имеются шлицевые разъемы. Торсион одним концом крепится в шлицевой разъем, рычаг задней балки.
А другим — в разъем на корпусе балки. Если осуществляется ремонт данного типа подвески, тогда понадобится демонтаж торсионов.
В данной ситуации важно сделать в задней балке родное положение торсионов, чтобы в момент монтажа было понятно, что, а также куда вставляется. С целью демонтажа торсиона в процессе стягивания из шлицевого соединения используется инерционный съемник.
Шпильку съемника вкручивают в резьбу на торце торсиона, может быть, эту резьбу стоит почистить.
Часто шлицевые соединения «закисают» либо «прикипают», в таком случае, стандартный съемник не поможет, выручить сможет только обычная кувалда.
Часто ремонт торсионной подвески связан с процессом замены игольчатых подшипников задней балки. Согласно некоторых данных, процесс замены игольчатых подшипников нужен после 80 000 км пробега.
При замене подшипников понадобится демонтаж торсионов, а также рычагов балки. Каждая сторона балки содержит два подшипника. Самой опасной проблемой задней балки является износ игольчатого подшипника, ведь обычному автолюбителю это определить затруднительно.
При отсутствии диагностики авто эксплуатируется и при рассыпавшимся подшипнике, этим усугубляя проблему. В результате изнашивается ось. Безусловно, оси задней балки возможно заменить, но это весьма затруднительно в «домашних» условиях, поскольку помимо знаний и опыта требуется специальное оборудование и приспособления.
Станции технического обслуживания не заменят оси, а предлагают лишь новую балку в сборке с новыми осями, а это весьма дорогое предложение.
Наиболее тяжелым случаем при ремонте конструкции торсионного типа является разрушение посадочного места подшипника в рычаге. Такое происходит редко, в очень «запущенной» ситуации.
Разрушение посадочного места происходит по тем причинам, что палец задней балки, хотя гораздо реже, поскольку это место защищается внешней обоймой подшипника. Процесс ремонта рычага: восстановление посадочного места на металлорежущем оборудовании.
Главной проблемой реставрации рычага балки является поиск требуемого оборудования, такая работа осуществляется на токарно-расточном станке.
Галерея
В данном разделе, находятся фото торсионных подвесок для танка, прицепа и других.
Эволюция автомобиля развивается по двум основным направлениям. Улучшение экономических и эксплуатационных характеристик и повышение комфорта водителя и пассажира. Удачное конструктивное решение удовлетворяет обоим критериям. Например торсионная подвеска. Опробована она была на автомобиле Volkswagen Beetle в далеких 30-х годах прошлого века. Система успешно прижилась в автомобилестроении и дожила до наших дней.
Что такое торсион?
В прямом переводе с французского языка слово «торсион» означает скручивание . Именно этот эффект, вернее способность металлической детали с особыми упругими свойствами возвращаться в первоначальное положение, явился причиной применения его в конструкциях многих машин. Деталь представляет собой стальной сегмент круглой или профильной формы. Иногда применяется скомплектованный их отдельных пластин набор, обладающий специфическими характеристиками. Ниже будут рассмотрены виды, принцип работы и характеристики механизма.
Принцип работы
До появления конструкций независимых подвесок торсион был самым эффективным способом обеспечения упругого контакта колеса с дорожным покрытием. Впрочем, конструктора не прекращают и по сегодняшний день совершенствовать этот механизм. Поэтому встретить его можно на весьма престижных и дорогих моделях. Причиной такого долголетия стал принцип работы:
- Изменение положение колеса приводит в действие механизм, частью которого является торсион. Под воздействием усилия он скручивается.
- Напряжение сохраняется во время действия силы поднимающей или опускающей колесо.
- Нагрузка смягчается и передается на силовую часть кузова, уберегая его от жесткого ударного воздействия.
- При прекращении внешнего усилия, раскручиваясь в первоначальное положение, торсион возвращает колесо в базовое состояние.
Фактически выполняется функция пружины, но качественная разница существенна.
Динамика возрастания упругости выше и сравнима скорее с рессорой, у которой последовательно включаются в работу более короткие ламели. Но торсион более прост и надежен. Значительно компактнее и эффективнее.
Устройство торсионной подвески
Уникальные пружинные свойства специального сорта необходимо было использовать в реальном изделии. Абсолютно все торсионные подвески работают по единому алгоритму. А вот практическая реализация их может отличаться конструктивно, не нарушая принципиальную схему:
- Один конец жестко зафиксирован на корпусе. Автомобили с торсионной подвеской проектируются с учетом мощного воздействия в месте крепления. Силовой каркас рассчитан на эти нагрузки.
- Торсион подвижен с обоих концов. Обеспечивают это подшипники и шлицевые соединения, которые компенсируют геометрические изменения в процессе эксплуатации.
- Являясь важнейшей частью конструкции автомобиля, устройство торсионной подвески придает необходимые для контакта с покрытием качества. Механизм вертикального свободного хода колеса, таким образом, приобретает оптимальные значения.
Конструктивные решения отдельных элементов подвески могут значительно отличаться друг от друга в разных моделях. Изначальной задачей было смягчение ударных нагрузок , испытываемых колесами, на кузов. Принято разделять конструкции торсионных подвесок относительно движения машины на два вида:
- Продольные. Торсион расположен параллельно движению автомобиля. Чаще применяется для передних колес.
- Поперечные. Размер ограничен шириной автомобиля. Более сложная конструкция и чаще используется в задней подвеске совместно с другими элементами стабилизации и контроля над колесами.
Какова бы ни была конструкция торсионной подвески, она успешно справляется с поставленными задачами:
- Обеспечивает плавность хода.
- При поворотах оптимизирует положение колес и посредством жесткого крепления к корпусу стабилизирует крен;
- Эффективно гасит колебания кузова при движении по неровностям:
- Устраняет вибрацию колес при быстром изменении их положения.
Современные марки автомобилей оснащены новым поколением торсионных подвесок, автоматическими устройствами, где электроника задает необходимую упругость балке изменением ее базового положения.
Преимущества и недостатки
Опыт использования торсиона перевалил за 80 лет, но отказываться от его применения производители не торопятся. Причиной служат следующие соображения:
- Компактность. Небольшие размеры позволяют увеличить размеры других функциональных элементов автомобиля, например, багажник.
- Возможность регулировки подвески. Во многом эксплуатационные характеристики зависят от длины, что позволяет при проектировке машины закладывать необходимые качества.
- Недорогое обслуживание и ремонт. При производстве этот фактор также делает автомобиль дешевле конкурентов с другими типами подвесок.
- Малый вес. Благотворно влияет на ресурс машины и ее экономичность в процессе использования.
- Простота в производстве деталей и их установке.
Преимущества налицо, но не всегда можно реализовать поставленные перед конструкторами задачи, исключительно используя торсионную подвеску. Требования рынка чрезвычайно жестки. Покупатель требует нового качества, добиться которого при помощи торсиона сложно. Итак, что, прежде всего, тормозит применение подобных подвесок:
- Тряска. Особенно она чувствуется на заднем сидении. Жесткое соединение с кузовом передает вибрации и даже совершенные по конструкции торсионные подвески не справляются с ними. Более технологичные и эффективные механизмы работают лучше, но стоимость их существенно выше.
- Шум. Причина его также кроется в невозможности эффективно изолировать корпус от колебаний, из-за жесткого соединения. Системы шумоизоляции не в состоянии полностью исключить этот недостаток.
- Торсион не выдерживает экстремальные нагрузки. Сборная конструкция, где для фиксации отдельных частей используется сварка. Она не дает необходимой в некоторых случаях прочности, хотя современные конструкции устанавливаются и на внедорожниках, и на грузовом транспорте, но они сложны и дороги.
- Ремонт. Торсионы могут лопаться подобно пружинам. Если в простых конструкциях замена детали не ляжет непосильным грузом на владельца, то в некоторых современных автомобилях подвеска стоит не дешево и при высокой цене на запчасти можно приплюсовать и немалые расходы на работу.
Многие покупатели не задумываются при приобретении автомобиля о его конструктивных особенностях. Но сделать это необходимо по той причине, что впоследствии за ним придется ухаживать и ремонтировать.
Машина с торсионной подвеской в большинстве случаев будет стоить дешевле, а ее обслуживание также будет более экономичным.
Ремонт торсионной подвески
Обычно торсионная подвеска в эксплуатации неприхотлива. Уход за ней не сложен и главным образом заключается в визуальном осмотре. Однако при появлении посторонних звуков или необычной реакции на нагрузку следует немедленно обратиться к специалисту. Наиболее распространенные причины выхода из строя:
- Поломка подшипника. Самостоятельно устранить ее могут лишь опытные автовладельцы и то при наличии необходимого инструмента. Использующиеся игольчатые подшипники очень хрупки. Производители рекомендуют делать плановые замены примерно через каждые 60 000 км.
- Подвеска дает излишнюю вибрацию. Чаще всего это происходит из-за ослабления резьбовых соединений. Исправить проблему можно самостоятельно с помощью соответствующего ключа.
- Неполадки в работе торсионных подвесок последнего поколения. Тонкая настройки и сложность механизма не оставляют шансов отремонтировать устройство самостоятельно. Обращаться придется в специализированную мастерскую. Стоит это немало в большинстве случаев.
Окончательный выбор автомобиля и его комплектации остается естественно за покупателем, но информация выше наверняка даст ответы на многие вопросы, касающиеся ходовой части автомобиля и поможет верно сориентироваться при выборе машины.
Добрый день. Сегодня мы поговорим об одной из разновидностей 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.
1. 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.
2. Устройство и принцип работы торсионной балки
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.
3. 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.
4. 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.
Подписывайтесь на наши ленты в
История появления торсионной подвески берет начало еще в 30-х годах минувшего столетия, благодаря многократному усовершенствованию она остается актуальной до сих пор и успешно используется не только в гражданской, но и в военной технике. Причем технология востребована не какими-то скромными фирмами, а стоит на вооружении компаний, признанных лидерами отрасли, таких как Volkswagen, Ferrari, Citroen, Toyota, Jaguar и др. В свое время отечественные производители также оценили торсионную подвеску и впервые испытали её на легендарном Запорожце, в котором передняя подвеска включает пару торсионов квадратной формы. Ввиду такого положения вещей полезно было бы подробнее рассмотреть, что такое торсионная подвеска и почему интерес к ней оказался таким устойчивым.
Базовый элемент торсионной подвески – торсион (в пер. с франц. torsion – скручивание), – элемент, выполненный в виде цилиндрического стержня повышенной упругости, работающий на скручивание в одну сторону. Форма торсиона не подчинена единому стандарту, поэтому в поперечном сечении он бывает в основном квадратным или круглым. Еще один менее распространенный вариант – пластинчатый торсион, имеющий многослойную структуру, также рассчитанный на кручение, обеспечиваемое совместной работой нескольких пластин.
С целью повышения пружинистости при скручивании используемая в производстве торсионов сталь проходит сложную многоэтапную термообработку. Благодаря этому интенсивные крутящие напряжения и значительные углы закручивания не создают подвеске проблем. Оба конца торсиона подвижны, что достигается за счет использования подшипников и шлицевых соединений, восполняющих изменения, вызванные рабочими нагрузками.
Находящаяся под кузовом торсионная балка может занимать как продольное, так и поперечное положение. Продольный вариант встречается преимущественно в грузовиках, где ходовая часть постоянно испытывает значительные нагрузки. Поперечная торсионная подвеска устанавливается на легковые автомобили, особенно заднеприводные.
Торсионные валы имеют разную толщину, что сказывается на эксплуатационных показателях и мягкости подвески. Во избежание ржавления торсиона защищен устойчивой антикоррозионной краской или же прорезинен.
Принцип работы торсионной подвески
Схема торсионной подвески автомобиля Hummer H2: 1. Ступица колеса; 2. Приводной вал; 3. Нижний поперечный рычаг; 4. Верхний поперечный рычаг; 5. Амортизатор; 6. Стабилизатор поперечной устойчивости; 7 Передний дифференциал; 8. Продольный торсион; 9. Подрамник
Принцип работы торсионной подвески достаточно прост. Через шлицевое соединение какой-то из концов торсиона посредством рычага подвески соединен с колесной ступицей, а другой – фиксируется к автомобильной раме. Ось рычага и ось закручивания торсиона располагаются в одной плоскости. В случае вертикального перемещения колеса торсион скручивается, что вызывает пружинящий эффект.
Напряжение в период действия сил поднятия-опускания сохраняется. При этом происходит смягчение и перераспределение нагрузки, которая направляется на кузов, что позволяет предохранить автомобиль от воздействий высокой жесткости, в том числе ударных.
Прекращение внешнего воздействия сопровождается возвращением колеса в нормальное положение. Это происходит в результате раскручивания торсиона. Механизм напоминает работу пружины, но эффективность торсиона заметно выше.
Где используется торсионная подвеска
Использование подобной подвески широко практиковалось в период Второй мировой войны. Это касалось танков и другой бронетехники. После такой апробации технологию приняли на вооружение все ведущие европейские автопроизводители и компании США. На передней подвеске торсионы впервые появляются в 1961 году в модели Jaguar E-Type. В СССР помимо Запорожцев их интегрировали в ЗИЛы и ЛУАЗы. Позже из-за своей специфики торсионы перестали использоваться в пассажирском транспорте. Хотя некоторые внедорожники и грузовики таких производителей как GM, Ford, Dodge Mitsubishi до сих пор выпускаются с подвеской именно на базе торсионов.
Несмотря на свою более чем 80-летнюю историю торсионы использовались и используются в производстве нескольких видов подвесок:
- на продольных рычагах – находила применение в задней подвеске малогабаритных авто, а сегодня уже неактуальна;
- независимая система на двойных поперечных рычагах – в настоящее время успешно поддерживает работоспособность некоторых моделей внедорожников;
- полузависимая (полунезависимая) – широко используется в легковом транспорте классов «А», «В» и «С».
Плюсы и минусы
Независимо от типа используемой торсионной подвески её наличие помогает автомобилю эффективно справляться со многими задачами:
- плавный ход;
- хорошее поглощение рамных и колесных вибраций;
- стабилизация ведущей колесной пары;
- возможность регулировки степени жесткости подвески;
- нормальная управляемость при крене.
Если принять во внимание удобства в эксплуатации и обслуживании, можно отдельно выделить, что для приведения подвески в норму во многих случаях достаточно лишь гаечного ключа, необходимого, чтобы в меру подтянуть крепежные болты. Кроме этого следует учесть и другие положительные моменты торсионных подвесок:
- компактные размеры и малый вес;
- отсутствие сложностей в установке;
- беспроблемная регулировка клиренса, не требующая внесения изменений в подвеску;
- большой рабочий ресурс и ремонтопригодность.
Что касается недостатков торсионной подвески, то здесь нужно сфокусировать внимание вот на чем:
- необязательно, но возможно появление тряски, особенно на заднем сидении, что связано с жестки креплением, следствием чего является передача сильных вибраций;
- появление шумов, что объясняется проблематичностью защиты кузова от колебаний и обусловлено это также жестким креплением;
- есть вероятность чрезмерной поворачиваемости, особенно при небольших размерах авто;
- ресурс пробега игольчатых подшипников, расположенных в месте соединения торсионной балки и рычагов ограничен 70 тыс. км пробега.
В сравнении с продуктами автопрома на иных типах подвески приобретение автомобиля на торсионах, как правило, обходится не так дорого, при этом затраты на поддержание его в порядке нельзя назвать чрезмерными.
Видео на тему
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.