Торсионная подвеска

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.

Торсионная подвеска автомобиля. Особенности использования и ремонта.

Что такое подвеска автомобиля, знают практически все. Она представляет собой крепкую и мощную конструкцию, которая служит для выполнения трех основных функций:

1) Контроль положения кузова автомобиля.
2) Сцепление дорожного покрытия с колесами.
3) Минимизирование нагрузки на автомобильные колеса.

Рынок сегодня постоянно пополняется различными новинками, а развитие технологий все время приятно удивляет автолюбителей своими совершенствованиями.

Особенности торсионной подвески

Сегодня на автомобилях можно встретить много видов подвески — рессорные, пружинные, пневматические и некоторые другие. Среди них все большую популярность набирает торсионная подвеска.

Ее главная особенность состоит в одном основном элементе, который называется торсион. Он представляет собой упругий металлический стержень с круглым или квадратным сечением, имеющий по краям шлицевые соединения.

Торсионы конструктивно включают в себя балки различного сечения, нескольких пластин и стержней. Одна из его особенностей — это способ крепления: одной из сторон торсион прикрепляется к направляющему узлу, а другой к кузову автомобиля. В качестве первого часто выступает рычаг.

В процессе поворота колес торсион, как бы скручивается, и таким своеобразным способом происходит формирование крепкой связи колес автомобиля с его кузовом.

История

Свое начало торсионы берут в 1934 году во Франции. Тогда подвеска очень похожей конструкции была впервые использована компанией «Ситроен» на автомобиле модели Traction Avant. Примерно в одно время данную идею также поддержали немецкие инженеры компании «Фольксваген» и установили торсионную подвеску на свой знаменитый массовый автомобиль «Жук».

Со времени своего первого появления и применения торсионы претерпели много изменений и усовершенствований. Очень большой вклад сделал профессор из Чехии Ледвинк. Он разработал уникальную торсионную конструкцию, которая массово применялась на автомобилях и до сегодняшнего дня почти не изменилась.

Первое свое применение разработанная чешским мастером торсионная подвеска нашла в грузовиках марки «Татра» в 30-х годах прошлого столетия. Вскоре Фердинанд Порше подхватил эту идею в 1938 году.

Очень большой популярностью пользовались торсионы в военной технике во время Второй мировой войны. После ее завершения большинство известных автопроизводителей начали применять торсионную подвеску на своей продукции. Особо выделялись среди них компании «Фольксваген», «Пежо» и «Ситроен». Тем не менее вскоре их перестали устанавливать на автомобилях по причине сложной технологии изготовления. Несмотря на это, американские компании «Ford» и «Dodge» устанавливают торсионную подвеску на своих джипах и грузовиках до сегодняшнего времени.

Типы торсионных подвесок

Среди всего разнообразия торсионных подвесок можно выделить три основных типа:

1) С двойными рычагами поперечного направления.

Торсионы в таком случае расположены поперек кузова автомобиля. Благодаря такой конструкции подвеску можно регулировать в широком диапазоне.

Конструктивная особенность этого типа торсионной подвески состоит в способе ее крепления. Она прикрепляется одной из сторон к поперечному рычагу, который размещается внизу автомобиля, а другой непосредственно к кузову транспортного средства.

Торсионы подобного типа широко используются на различных моделях внедорожников, поэтому они так полюбились американскими и японскими производителями.

2) С двойными рычагами продольного направления.

Главное отличие этого типа торсиона от предыдущего — это соединение его с поперечными рычагами. Поэтому он уже располагается не поперек кузова, а вдоль. Торсионная подвеска подобного типа сегодня используется на легковых автомобилях небольшого размера.

3) С продольными связанными рычагами.

Этот тип подвески с каждым днем становится все более популярным и ему уделяют особое внимание. Главная его особенность заключается в особом направляющем узле, в качестве которого выступает пара рычагов в продольном направлении.

Они одной своей стороной крепятся к кузову автомобиля, а другой к ступицам колесной пары. Сама балка также имеет особую конструкцию с U-образным сечением.

Благодаря такой ее особенности подвеске придается очень высокая жесткость на изгиб. При этом практически не наблюдается жесткости на кручение.

Как считает большинство, это существенная недоработка, но как раз это и была задумка разработчиков. За счет такой особенности колеса автомобиля могут вертикально двигаться сколько угодно и при этом они совсем не зависят друг от друга.

Подобные конструкции включают в себя такие элементы, как витая пружина, ступица колеса, металлический или резиновый шарнир, саму торсионную балку, амортизатор и продольный рычаг.

Преимущества и недостатки

Любые сложные конструкции имеют как преимущества, так и недостатки. Это относится также и к торсионам.

Преимущества торсионной подвески следующие:

— простота в эксплуатации

Согласно практике, эта разновидность подвески ремонтируется очень легко и просто, и при этом все работы может спокойно сделать даже новичок.

— легкая регулировка жесткости

Торсионную подвеску всегда можно настроить именно под свою манеру управления автомобилем. При этом нет необходимости посещать автосервис, поскольку всю работу можно сделать абсолютно самостоятельно в своем гараже с помощью инструментов.

Подвеска торсионного типа намного легче по сравнению с аналогичными устройствами.

Каждый узел подвески размещен очень продумано, поэтому подвеска очень компактна.

— возможность автоматический регулировки

Подобная опция есть в наличие не у каждой модели автомобилей, тем не менее ее стараются добавлять в свою продукцию все большее количество автопроизводителей. Автоматическая регулировка намного удобнее по сравнению с ручным способом.

— длительный срок эксплуатации

Торсионы без проблем и максимально надежно могут прослужить очень долгий период времени.

Вместе с преимуществами есть также ряд недостатков:

— сложная технология производства

Это объясняется стремлением производителей подвесок обеспечить высокую прочность и упругость конструкции. Как результат, их конечная стоимость получается довольно-таки высокой, по причине которой не все производители соглашаются ставить на своих автомобилях торсионные подвески.

— слишком большая чувствительность при поворотах

Это одна из самых важных проблем, решения которой еще до сих пор не найдено. Автомобиль при резком повороте моментально разворачивает, поэтому такие случаи требуют от водителя особого мастерства вождения.

— ограниченность ресурса игольчатых подшипников

Данный вид подшипников широко используется в торсионных подвесках, но они довольно быстро становятся неисправными от незначительного попадания воды, пыли и грязи. Это и является причиной частого выхода подшипников из строя. Средний срок их службы составляет до 70 тысяч километров пробега автомобиля.

История торсиона в бронетехнике

Этот тип подвески широко применяется в бронетехнике еще до сих пор. Торсион выполняется в виде сплошного или полого вала. Все другие его виды в производстве бронетехники не используются.

Торсионы соединяются с другими частями автомобильного кузова за счет применения специальных головок со шлицами разной формы, например, трапеции, прямоугольника или треугольника. Если взять один из наиболее известных во время Второй мировой войны танков «Пантера», то в нем соединение выполнялось при помощи головок с лысками и специального клиновидного болта.

Разработчики бронетехники ставили перед собой одну основную задачу — это добиться как можно большей ее прочности. Это им вскоре удалось благодаря увеличению диаметра торсионной головки. Установка подвески осуществлялась довольно просто за счет резьбы на торце торсиона.

Подвеска для бронированной военной техники изготовляется в основном из хромированной или кремниевой стали. Также в этот сплав часто добавляют никель, молибден, ванадий и некоторые другие металлы.

Хромированная сталь для придания ей необходимой устойчивости подвергается обработке высокой температурой, достигающей 800-850 C.

Кроме прочности, другой важный параметр бронетехники — это скорость ее движения. Данный параметр также удалось значительно повысить за счет так называемого заневоливания. Это закрутка торсиона в раскаленном состоянии до определенного уровня выше предела его упругости и выдержка в таком состоянии на протяжении некоторого времени.

Как результат, подвеска становится очень прочной, которая может выдержать большие рабочие нагрузки. Данный метод обработки торсиона широко используется в выпуске танков Т-72, при котором заневоливание выполняют два раза.

История торсиона для бронированной техники начинается еще в 1940 году. В то время советским инженерам был дан приказ максимально оптимизировать боевой танк Т-34. Примерно через год уже появились первые советские танки с подвеской торсионного типа.

Подобное нововведение позволило увеличить объем топлива на машинах до 750 литров и увеличить количество боевой команды танка. В последующие годы по причине военных действий все работы относительно улучшения торсиона приостановились.

Кроме советских специалистов, отличились также в то время английские мастера, производившие монтаж гидравлических амортизаторов вместе с пружинами. Благодаря такому нововведению удалось повысить плавность движения бронетехники и минимизировать колебания кузова в продольном направлении.

Как упоминалось выше, подвеску можно регулировать под свои потребности.

Главное преимущество торсионных подвесок — это отсутствие необходимости посещать СТО и тратить на это деньги. Все это можно сделать абсолютно самостоятельно при помощи всего лишь нескольких ключей.

Например, поклонники спортивного стиля вождения очень часто занижают подвеску на задних колесах автомобиля. Это позволяет значительно повысить жесткость посадки машины и ее устойчивость на дороге, особенно на поворотах.

Вместе с этим здесь кроется довольно серьезная опасность. Дело в том, что слишком сильное занижение торсионной подвески значительно увеличивает нагрузку на нее, что приводит к быстрому износу и выходу торсиона из строя.

Чтобы изменить высоту посадки подвески, необходимо изменить так называемую «звезду» торсиона. Так называют шлицевой оконцеватель на его корпусе.

Торсионы по краям имеют шлицевые разъемы. Одна сторона подвески при этом закрепляется с основой балки, а другая соединяется со шлицевым разъемом.

Шлицы имеют специальные метки, которые обозначают их стандартные позиции. Поэтому можно относительно нее поднимать или опускать на необходимое расстояние торсион и таким образом усиливать или ослабевать подвеску.

Подвески данного типа с каждым годом становятся все более популярными. Как говорилось выше, их устанавливают на внедорожниках и грузовиках. Но в последнее время наблюдается тенденция к использованию торсионов на легковых автомобилях.

Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что мировые производители автомобилей все время стараются довести торсионные подвески до совершенства и уменьшить себестоимость их производства. Активно к этому процессу подключают сегодня различные компьютерные программы и современное технологическое оборудование. Как утверждают некоторые специалисты в области подвесок для транспортных средств, торсионы в скором времени по популярности смогут догнать своих конкурентов.

Тем не менее многие производители пока еще не решаются на массовое применение торсионов в производстве автомобилей. Объясняется это несколькими факторами, о которых речь шла немного выше.

Так или иначе надежда всегда есть, что тенденция скоро изменится в лучшую сторону, так как торсионная подвеска является очень уникальной конструкцией, которая стоит того, чтобы на нее обращали должное внимание.

Устройство и принцип работы торсионной подвески

В конструкциях современных независимых подвесок наряду с пружиной или пневмобаллоном в качестве основного упругого элемента может также применяться и торсион (torsion – кручение, в переводе с французского). Торсионная подвеска обеспечивает автомобилю ряд преимуществ, главными из которых являются высокая плавность хода и компактность подвески. Однако ее существенные недостатки в виде худшей управляемости и валкости автомобиля не позволяют применять торсионы в основной массе современных легковых автомобилей.

История появления

Торсионная подвеска начала применяться еще с середины 1930-х годов на автомобилях французской марки Citroen. В 1940-х торсионы использовались на гоночных автомобилях Porsche.

Впоследствии их применяли и многие другие автопроизводители. Например, Renault, ЗиЛ и Chrysler. Применение торсионной подвески было обусловлено в первую очередь хорошими показателями плавности хода и простотой конструкции.

Что такое торсион?

Устройство торсиона представляет собой металлический вал или стержень, работающий на скручивание в одном направлении. В поперечном сечении торсион может быть круглым или квадратным, реже пластинчатым – состоящим из нескольких слоев, совместно работающих на кручение.

Один из концов торсиона жестко прикреплен к несущему рычагу подвески посредством шлицевого соединения, второй аналогичным образом фиксируется на кузове или раме автомобиля. Ось вращения рычага и ось закручивания торсиона находятся на одной линии. Обладая рассчитанным сопротивлением к скручиванию под нагрузкой, торсион удерживает вес автомобиля и обеспечивает эффективное упругое соединение подвески и кузова при перемещениях рычага. Принцип работы торсиона используется также в стабилизаторе поперечной устойчивости при противоположных ходах подвески одной оси.

Сплав стали, из которого изготавливается торсион, обладает высокими характеристиками упругости и выносливости, способен выдерживать длительные нагрузки без ухудшения своих свойств. Длина и толщина вала также влияет на рабочие характеристики и мягкость подвески. Для защиты от ржавчины и разрушения поверхность торсиона покрывают специальным антикоррозийным составом, либо прорезиненным покрытием.

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.

Виды торсионных подвесок

Передняя независимая торсионная подвеска на поперечных рычагах

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. , компенсирующий крены кузова при движении.

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.

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

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.

Преимущества торсионной подвески

• Высокая плавность хода.
• Компактность и малый вес.
• Высокая ремонтопригодность.
• Простота и надежность конструкции.

Недостатки торсионной подвески

• Сложность производства торсионов.
• Посредственная управляемость автомобиля.

В настоящее время передняя независимая подвеска, где в качестве упругих элементов устанавливаются торсионы, применяется при производстве грузовиков и внедорожников, не предназначенных для динамичной езды. Кроме этого, торсионная подвеска успешно используется в конструкциях шасси танков и другой специальной гусеничной техники.

Источник https://www.drive2.ru/b/1752515/

Источник https://automend.ru/articles/torsionnaya_podveska_avtomobilya/

Источник https://techautoport.ru/hodovaya-chast/podveska/torsionnaya-podveska.html