Торсионная подвеска: что это такое, принцип работы, плюсы и минусы

Торсионная подвеска: что это такое

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.

Что такое торсионная подвеска

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

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».

    Читайте также: Вибрация руля на скорости 100-120 км/час — возможные причины.

    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.

    Читайте также: Что такое пневмоподвеска и для чего она нужна.

    Устройство и принцип работы торсионной подвески

    устройство торсионной подвески

    Торсион это металлический стержень круглого, квадратного или составного сечения, один конец которого жестко закреплен на кузове, а второй крепится к рычагу подвески. Таким образом, при наезде на препятствие происходит его скручивание вокруг своей оси. Самым распространенным примером торсиона на машине является любой стабилизатор поперечной устойчивости.

    Диаметр упругого элемента точно рассчитывается под заданные характеристики автомобиля, а по типу расположения торсион может быть продольным или поперечным. Важную роль в работе оказывает состав стали, из которой он сделан. Металл должен быть в меру податливым и упругим, но при этом выдерживать сотни тысяч скручиваний. Для защиты от коррозии поверхность покрывают специальной эластичной краской или полимером.

    Примером использования торсионной полунезависимой подвески в легковом автомобиле являются некоторые модели от Пежо, Рено, Ситроен, пикапы и внедорожники Тойота, Исудзу, Мазда.

    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.

    История появления торсионной подвески

    С момента своего появления в 1930-х годах на машинах марки Citroen торсион в подвеске использовался почти всеми крупнейшими производителями: Рено, Пежо, Крайслер, Форд, ЗИЛ, Мазда, ЛуАЗ и другие. Прежде всего привлекала компактность и простота как передней, так и задней подвески авто. Благодаря этому, стало возможным создать компактный переднеприводный автомобильчик, например Ситроен 2CV или Рено 16. Ресурс металлических стержней также был выше у амортизаторов и пружин того времени, а понятие управляемости отличалось от современных представлений об эталонном поведении автомобиля.

    подвеска Рено 16

    В настоящее время торсионная подвеска продолжает массово использоваться на французских машинах. Например, Ситроен Ксара удачно совмещает торсион в задней балке и современный Макферсон в передней.

    Что ушло в минус?

    Однако ни одно устройство, как правило, не может быть совершенным и идеальным. Какие-то неприятные стороны имеются даже у самой удачной инженерной мысли. В торсионной подвеске найдены экспертами следующие, не совсем приятные недостатки:

    Самый основной и всеми отмечаемый минус – тряска на заднем сидении

    На кузов идут дополнительные вибрации, которые сзади всеми пассажирами ощущаются очень хорошо; Качественной шумоизоляции добиться нельзя даже с добавочными мерами – все по той же причине, по которой людям сзади не слишком комфортно; Ездить придется более осторожно и аккуратно: наличие сварных швов и, соответственно, присутствие напряжения в них ограничивают максимальную допустимую нагрузку на подвеску; Торсионы имеют склонность лопаться не хуже пружин. А стоят они все же куда более существенно; Весьма относительной может стать и дешевизна ремонта с обслуживанием

    Это уже зависит от конструктивных особенностей каждой модели. Если для ремонтных работ потребуется демонтировать всю балку при замене торсиона (а достаточное количество моделей сконструировано именно таким образом), то счет за услуги вам выставят довольно существенный. Если же предоставлена возможность подобраться к меняемой детали без глобального демонтажа – то да, цена будет ниже, чем при аналогичных работах с пружинной подвеской.

    Принцип работы торсионной подвески

    Упругий металлический стержень размещают продольно в раме автомобиля или поперечно между рычагами подвески. Концы торсиона снабжены шлицевым соединением для надежной фиксации и имеют возможность регулировки. Для этого изменяют на несколько градусов начальный угол установки стержня, что увеличивает или уменьшает упругую силу скручивания.

    Под нагрузкой усилие от колеса передается на рычаг, который в свою очередь начинает закручивать упругий элемент до достижения предельного значения. После снятие нагрузки колесо возвращается в исходное положение. Устройство торсиона в этом аналогично рессорной подвеске, когда происходит сжатие полосы металла. Но в отличие от рессоры, торсион быстрее реагирует на различные неровности и обеспечивает лучшую плавность хода.

    Что лучше торсионная балка или многорычажная подвеска?

    Эбу: принцип работы, достоинства и недостатки, причины поломок
    Многорычажная система однозначно стала большим скачком вперед в плане технологичности. В отличие от торсиона, многорычажка дает каждому колесу двигаться независимо друг от друга, при этом не вызывает кренов кузова и скрипа.

    Что положительно сказывается на сцеплении с дорогой, управляемости и уровне комфорта пассажиров, с которым не сравнится даже система МакФерсона.

    Но сложность конструкции значительно повлияла на ее конечную стоимость в производстве и ремонтопригодности (любой элемент заменяем, но процесс крайне трудоемкий из-за запрессовки сайлентблоков и пр.).

    Типы торсионных подвесок

    У конструкторов появилось новое техническое средство для реализации различных компоновочных схем автомобиля. Поэтому сейчас можно встретить полностью независимые и полузависимые подвески, которыми оснащаются автомобили самых разных классов.

    Передняя независимая

    Данный тип получил распространение на гоночных автомобилях (например, Porsche), коммерческих грузовиках и внедорожниках. Для крепления колеса и ступичного узла используют двойные рычаги, а роль пружины выполняет размещенный вдоль кузова торсион. Регулируя его длину, толщину и угол установки можно поднимать или опускать кузов, настраивать подвеску для конкретных дорожных условий.

    передняя торсионная подвеска

    В дополнение к основному торсиону устанавливают амортизаторы для гашения колебаний, стабилизатор поперечной устойчивости. По управляемости автомобиль с передней независимой подвеской не уступает, а иногда даже превосходит машины с амортизаторной стойкой типа МакФерсон.

    Задняя независимая

    Задняя независимая торсионная подвеска отличается от такой же передней. Типичным представителем авто с такой схемой является Рено 16. В нем была реализована конструкция с двумя поперечными упругими стержнями, причем один из них находился позади другого. Соответственно точки крепления рычагов подвески левого и правого колеса были несколько смещены относительно друг друга.

    задняя торсионная подвеска

    В результате получилась очень компактная и прочная подвеска, увеличилось багажное отделение, но управляемость из-за разной базы задних колес оставалась неважной. Другим примером задней независимой подвески является использование продольных штанг и отдельные рычаги для левого и правого колеса. На легковых машинах большого распространения данная схема не получила, зато часто встречается на легковых прицепах и спецтехнике.

    Задняя полузависимая

    Гибридная конструкция, сочетающая упругие свойства торсиона и жесткой поперечной балки. В этом случае два продольных рычага соединены одним упругим улементом, поэтому при сжатии одного колеса усилие частично передается на второе. Это не дает полной свободы обоим колесам, но управляемость и поведение автомобиля на дороге заметно улучшается в сравнении с полностью зависимой.

    U-образная торсионная балка всегда работает в сочетании с пружиной и амортизатором. В настоящее время широко применяется на всех бюджетных переднеприводных автомобилях – ВАЗ, Тойота, Фольксваген, Рено и многих других.

    Совет! Чтобы точно узнать какой тип подвески на вашем автомобиле достаточно просто заглянуть под машину. Длинные штанги торсионов невозможно спутать ни с чем другим.

    Виды подвески

    1. Зависимая. Принцип ее устройства очень прост. Когда колеса расположенные на одной оси, жестко связаны друг с другом, а изменение положения одного колеса вызывает адекватное смещение другого. Например, задний мост грузового автомобиля. Лучше работает на бездорожье. Но хуже удерживает колесо в контакте с дорогой на высоких скоростях. Такое устройство ходовой части чаще встречается у автомобилей повышенной проходимости и грузовиков, когда автомобиль не должен обладать высокой скоростью движения и комфортабельностью.
    2. Независимая. Когда колеса расположенные на одной оси и не связаны между собой: перемещение одного не вызывает изменения положения другого. Для уменьшения поперечного раскачивания автомобиля в движении рычаги колес, принадлежащих одной оси, связывают между собой системой тяг, называемой стабилизатором поперечной устойчивости. Примером такой подвески может служить передняя подвеска большинства легковых автомобилей. На хороших дорогах такая подвеска отлично работает даже при высокой скорости движения. На бездорожье помехой может быть короткий ход рычагов. В этом виде подвески для крепления ступицы к несущему элементу используются, в зависимости от назначения автомобиля, до пяти рычагов. Среди преимуществ многорычажной подвески – более точная управляемость автомобиля, большая надежность системы и длительное время безотказной работы, а также стабильное поддержание пятна контакта протектора с покрытием дороги. Недостатками многорычажной подвески является более короткий, нежели у системы с одним рычагом, ход. Потому езда на автомобиле, оборудованном такой подвеской, менее комфортна и сопровождается большим шумом. Поэтому такой ходовой оснащаются чаще всего спортивные автомобили, передвигающиеся по ровным дорогам и имеющие повышенные требования к управляемости и сниженные к комфортабельности езды.
    3. Полунезависимая. Два продольных рычага связанные между собой поперечной торсионной балкой. Например, задняя подвеска ВАЗ 2108 и следующих за ним моделей. Отличается простотой, надежностью, хорошей управляемостью и большой поперечной жесткостью. Минусы ее немногочисленны — невозможность установки в передней части автомобиля и сварное соединение рычагов с поперечной балкой, которое на практике дает о себе знать крайне редко. Принцип ее действия можно понять, если представить что балка играет роль стабилизатора поперечной устойчивости между двумя продольными рычагами.

    Преимущества торсиона в подвеске

    Торсионы в независимой подвеске имеют по сравнению с другими элементами упругости такие плюсы:

    • Большая плавность хода, достигающаяся благодаря лучшим характеристикам деформации. Это обеспечивает нелинейный рост жесткости, в зависимости от величины скручивания, то есть, в конце хода подвеска становится жестче, что смягчает ее удар в отбойник.
    • Простота конструкции.
    • Компактность.
    • Возможность ремонта подвески без стяжек и другого специального инструмента.
    • Доступность регулировки жесткости подвески и дорожного просвета.

    Торсионная балка в ходовой части автомобиля применяется в полунезависимой задней подвеске, которая тоже имеет несколько достоинств:

    • Так же проста, как и зависимая.
    • Работает немногим хуже независимой подвески, причем не нуждается в стабилизаторе поперечной устойчивости.

    Недостатки торсионов

    К недостаткам задних торсионных балок импортных автомобилей можно отнести, пожалуй, только игольчатые подшипники в креплении их к несущим элементам которые время от времени выходят из строя, так как их трудно защитить от коррозии под днищем кузова. Приятно отметить, что задняя балка нашего ВАЗ 2108, прикрепленная к кузову через резинометаллические шарниры, лишена этого недостатка.

    Плюсы и минусы торсионной подвески

    Несмотря на то, что такие торсионы на автомобиле уже давно и успешно применяются, у подвески такого типа есть немало отличительных особенностей, которые мешают массовому внедрению.

    Начнем с преимуществ:

    • компактное размещение под днищем или в пределах рамы;
    • простота эксплуатации и ухода за упругим элементом;
    • небольшой вес всего узла в сборе;
    • возможность ручной настройки на требуемые условия эксплуатации (изменение клиренса);
    • простой ремонт и замена на новый торсион (может потребоваться специальный инструмент);
    • срок службы рассчитан на весь срок эксплуатации машины;
    • хорошая плавность хода на плохой дороге;
    • высокая грузоподъемность.

    Большинство этих свойств было актуально в середине прошлого века, когда от легковушки требовалось простота и надежность конструкции, тогда как другие качества отходили на второй план.

    На современном ТС недостатки торсиона становятся очевидны:

    • регулировка и замена торсиона требует определенной квалификации и инструмента;
    • сложность производства упругих штанг, их высокая стоимость в сравнении с классическими пружинами и рессорами;
    • опорные игольчатые подшипники требуют регулярной замены или регулировки;
    • не терпят быстрой езды по разбитым дорогам;
    • в крутых поворотах требуют аккуратного и собранного вождения;
    • даже исправный торсион может лопнуть от неправильной эксплуатации.

    Применение торсиона в современном автопроме

    Наибольшее распространение торсионы в подвеске получили в бронетехнике, гусеничной технике и в тяжелых грузовиках. Определяющим фактором стало свойство торсиона выдерживать очень большие нагрузки и при этом занимать мало место в трансмиссионном отсеке. Управляемость и стоимость изготовления подвески в этом случае отходит на второй план. По этой схеме построены все современные танки и бронетранспортеры.

    Второе направление использования торсионов – это легкие коммерческие автомобили. Тут уже определяющим фактором служит объем грузового отсека и грузоподъемность. Поэтому максимально компактная и простая задняя подвеска пришлась как нельзя кстати. Сегодня такой тип можно увидеть на: Пежо Партнер, Ситроен Берлинго, Рено Меган, Рено Кангу.

    Примерная цена работ по обслуживанию подвески такого типа. Стоимость самого упругого стержня для машин бюджетного класса около 6-7 тысяч рублей, держатели и сайлентблоки обойдутся еще в 700-1000 рублей. Замена в сервисе будет стоить еще пару тысяч, но можно сделать все работы своими руками при наличии специального ключа и съемника.

    измерение высоты подвески

    Совет! Далеко не все сервисы берутся за эту работу, поэтому стоимость может сильно отличаться от указанной. Как правило, самые адекватные цены у официальных дилеров.

    История подвесок в бронетехнике

    Благодаря своим особым свойствам, торсионы активно применялись ранее и используются до сих пор в бронетехнике.

    Выполняются они в двух основных видах – полого или сплошного вала. Иная конструкция торсионных подвесок в производстве бронетехники не применяется.

    Соединение торсионов с остальными узлами кузова осуществляется с помощью специальных головок, имеющих шлицы различного профиля – треугольника, прямоугольника или трапеции.

    К примеру, в хорошо известном танке «Пантера» соединение производилось с помощью уникального клиновидного болта и головок с лысками.

    Основное задачей разработчиков бронетехники было желание добиться максимальной прочности. И у них это получилось за счет увеличения диаметра головки торсиона. При этом необычная простота монтажа обусловлена наличием специальной резьбы на торце.

    В большинстве случаев торсионы для бронетехники изготавливаются из надежных кремниевых или хромистых сталей.

    ПОПУЛЯРНОЕ У ЧИТАТЕЛЕЙ: Как сделать разварки дисков своими руками

    Кроме этого, в состав сплава обязательно добавляется никель, ванадий, молибден и ряд других элементов.

    Для достижения максимальной устойчивости хромистые стали проходят высокотемпературную обработку (предельный уровень температур закалки порой достигает 800-850 градусов Цельсия).

    Еще один важный момент – повышение динамических свойств автомобиля. Этого удалось добиться за счет заневоливания – операции закрутки раскаленного торсиона выше предела его максимальной упругости и удержание в этом состоянии какой-то промежуток времени.

    В итоге торсионы способны выдерживать огромные рабочие нагрузки. Такая методика активно применяется при производстве танков Т-72, где заневоливание производится дважды.

    История торсионной подвески для бронетехники началась еще с 1940 года, когда была дана команда оптимизировать танк Т-34. Уже с 1941 года первые модели танка имели торсионную подвеску.

    Благодаря такому нововведению, появилось возможность использовать больший объем топлива (до 750 литров) и увеличить объем боевого отделения. В дальнейшем из-за войны работы по оптимизации пришлось на время отложить.

    В свое время отличились мастера Великобритании, которые одновременно с пружинами производили установку специальных гидравлических амортизаторов. Такое новшество позволило свести к минимуму продольные колебания кузова и улучшить плавность хода.

    Регулировка торсионной подвески своими руками

    Необходимость регулирования натяжки торсиона возникает из-за их неравномерного износа или после каждой замены. Визуально этот параметр определяется методом измерения от земли до кузова автомобиля или в контрольных точках, которые указаны производителем в руководстве по эксплуатации. Периодичность проверки для внедорожников – каждые 10 тыс. км.

    схема принципиальная

    Простую подтяжку торсионов можно сделать своими руками. Для этого потребуется смотровая яма или подъемник, линейка (штангенциркуль), домкрат, набор ключей.

    Важно! подтягивать гайку натяжителя можно только на приподнятом авто, каждый раз измеряя изменение клиренса.

    • устанавливаем машину на ровную площадку, выравниваем давление в шинах;
    • покачиваем авто, чтобы снять остаточную нагрузку;
    • измеряем расстояние, вычисляем на сколько необходимо изменить клиренс;
    • приподнимаем автомобиль и ослабляем крепежную гайку торсиона;
    • ставим метки исходного положения;
    • спецключом вращаем вал из расчета 1 шлиц – 3 мм высоты;
    • затягиваем гайку и опускаем автомобиль;
    • проводим измерения, при необходимости повторяем.

    Торсионная подвеска хоть и несколько непривычна для обычного автолюбителя, но достаточно широко распространена. Поэтому при выборе авто всегда следует обращать внимание на данную особенность и учитывать во время дальнейшей эксплуатации. Как показывает практика, современный торсион на легковом ТС – это надежный и ремонтопригодный узел и боятся его не стоит.

    Источник http://https://avtonov.com/%D1%82%D0%BE%D1%80%D1%81%D0%B8%D0%BE%D0%BD%D0%BD%D0%B0%D1%8F-%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%B2%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0-%D1%87%D1%82%D0%BE-%D1%8D%D1%82%D0%BE-%D1%82%D0%B0%D0%BA%D0%BE%D0%B5/
    Источник http://https://ilifia-club.ru/avtomobil-drugoe/torsionnaya-podveska-avtomobilya.html

Интересные статьи

Leave a Comment

X