Все о торсионной подвеске: преимущества и недостатки

Начало применения на автомобилях и продолжение в настоящее время

Принципиальных отличий в поведении правильно рассчитанных торсионных или пружинных подвесок нет. Тема торсиона в применении к обеспечению плавности хода известна давно, они широко применялись ещё в первой половине прошлого века в армейской бронетехнике и используется до сих пор. Там были важны компоновочные соображения, когда большое количество опорных катков гусеничных машин приходилось снабжать индивидуальными подвесками. Размещать классические рессоры и пружины было просто негде, а поперечные стержни удачно ложились в нижней части корпуса танка или бронеавтомобиля, не занимая ограниченного внутреннего пространства боевой машины. А значит и не накладывая бремя дополнительных затрат массы на бронирование занимаемого подвеской места.

Примерно тогда же французские автомобилестроители из компании Ситроен применили торсионы и на своих машинах. Оценили положительный опыт и в других фирмах, подвески со скручивающимися стержнями прочно заняли своё место в шасси автомобилей. Использование их на многих моделях уже почти сотню лет говорит об отсутствии принципиальных недостатков и наличии достоинств.

Устройство и принцип работы

Принято считать, что устройство подвески Макферсон является продолжением разработки конструкции с двумя поперечными рычагами, которая также принадлежит к группе независимых подвесок. Одной из отличительных черт является в таких сборках установленная вверху пружина.

Специалисты выделяют такие отличительные черты стоек в сравнении с амортизаторами:

• способность удержания массы машины;
• более сложное устройство механизмов;
• усиленная конструкция и шток с увеличенным диаметром;
• рассчитаны на перепады нагрузок и осевое/радиальное усилие;
• при повороте задействуется поворотная опора.

В схеме присутствует несколько базовых обязательных элементов. По их взаимодействию можно понять общий принцип работы подвески.

Главным несущим элементом служит подрамник. К кузову он фиксируется благодаря прорезиненным сайлентблокам. Подобное конструкционное решение позволило существенно снизить шум и минимизировать вибрации.

Для задней либо передней подвески типа Макферсон характерно наличие опоры поперечного рычага и стабилизатора поперечной устойчивости. Их закрепляют к подрамнику, к боковой части которого фиксируются поперечные рычаги колёс. В большинстве случаев рычажное крепление двойное, что обеспечивает повышенную продольную жёсткость всей системы. Ко второму концу поперечного рычага прикреплён кулак благодаря шаровой опоре.

Верхняя часть поворотного кулака на задней либо передней подвеске Макферсона крепится к амортизационной стойке, а нижняя часть находится в тесном контакте с рычагом поперечным. В качестве дополнительной степени свободы используется и придания плавности хода на рычаге стоит ступичный подшипник с тормозным суппортом.

Неотъемлемым атрибутом работающей подвески служит амортизаторная стойка. Она включает в себя как сам амортизатор, так и соосную с ним пружину и буфер сжатия. Последний позволяет варьировать пружинное усилие и линейные характеристики. Нижняя часть в тесном контакте с кулаком, а вверху посредством резиновых втулок происходит крепление к брызговику крыла.

В конструкции также работает стабилизатор поперечной устойчивости. В его функционал включено снижение боковых кренов машины в общем. Крепление детали проводится на подрамнике благодаря двум опорам, а свободные концы из-за шарнирного соединения фиксируются с амортизаторными стойками.

Начинает работать подвеска Макферсон как только авто выезжает на неровную дорогу или совершает маневр. Например, когда машина наезжает на небольшое препятствие или попадается неровность на дорожном полотне, происходит смещение колеса в вертикальном направлении. Далее пружина сжимается, ведь на неё воздействуют основные силы в первые мгновения, а поглощением удара занимается амортизатор, который принимает на себя всю энергию.

Также на колесо действует сила, благодаря которой оно сдвигается в продольной оси. Удержать его на своей позиции помогают рычаги, смонтированные под определенным углом либо один фигурный рычаг. Во втором случае пара вершин его фиксируется на кузове, а третья вершина – на ступице.

После того как неровность преодолели, начинаются другие манипуляции. Пружина возвращается в первоначальную позицию, что провоцирует выравнивание колеса относительно кузова

Важно знать, что смещение колес осуществляется при движении вне зависимости друг от друга. Хотя часть вибраций и нагрузок поглощается такой подвеской, но всё же водитель и пассажиры ощущают определённые вибрации на неровных дорогах. В тех случаях, когда оба колеса перемещается по неровностям, то вне зависимости от состояния и качества элементов подвески машину всё равно немного раскачивает по сторонам

Для подобных ситуаций в конструкции предусмотрен стабилизатор поперечной устойчивости. Он замыкает элементы двух колёс в единую систему. Фактически это балка-торсион, установленная для гашения колебаний и препятствования скручивания

В тех случаях, когда оба колеса перемещается по неровностям, то вне зависимости от состояния и качества элементов подвески машину всё равно немного раскачивает по сторонам. Для подобных ситуаций в конструкции предусмотрен стабилизатор поперечной устойчивости. Он замыкает элементы двух колёс в единую систему. Фактически это балка-торсион, установленная для гашения колебаний и препятствования скручивания.

Устройство

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

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

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

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

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

https://youtube.com/watch?v=n4VTpwx6Ses

Без проблем из ХХ в ХХI век

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

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

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

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.

Отличается от классической пружинной тем, что вместо пружин в ее конструкции используются торсионы. предельно проста и одновременно эффективна. Торсион представляет собой упругий вал, который одной стороной жестко закреплен на или , а другая сторона связана со ступицей колеса. В случае с переднеприводным автомобилем, торсион закреплен на нижнем поперечном рычаге.

Вам помягче?

Какую подвеску предпочесть? Мягкую или жесткую? Ответим очень просто — ту, которая нравится вам, но при этом ту, которой оснастили данную модель автомобиля разработчики. Выбирайте себе автомобиль при покупке по шкале «Жестко — Мягко», а не пытайтесь усовершенствовать конструкцию после покупки. Амортизаторы разных производителей имеют разную славу на рынке: одни жестче, другие помягче. Но производитель впрямую никогда вам об этом не скажет. На коробке будет указано, применим данный амортизатор к вашему автомобилю, или нет.

Еще один способ которым допустимо немного менять жесткость подвески автомобиля, это установка шин более высокого или более низкого профиля из диапазона допускаемых заводом изготовителем. Об этом читайте здесь.

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

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.

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.

Какая подвеска называется торсионной

Торсион (от франц. torsion — скручивание, кручение) — стержень, работающий на скручивание и выполняющий функции пружины. Он допускает большие напряжения кручения и значительные углы закручивания в несколько десятков градусов. Изготовляется из пружинной стали с последующей термической обработкой.

Торсионы чаще бывают стержневые круглого и квадратного сечения или, что встречается реже, – набранные из нескольких пластин пружинной стали наподобие рессор, но работающих на скручивание. Круглые стержни с одного конца обычно имеют шлицевую накатку для крепления их к рычагам, а для крепления к несущему элементу (раме или кузову) другой конец имеет или шлицы, или профиль, отличающийся от круглого. Участок со шлицевой накаткой для более надежного крепления обычно делают большего диаметра, чем у основного стержня. Торсионная подвеска бывает независимая или полунезависимая, как на фото. Независимая торсионная подвеска чаще используется в передней части автомобиля. Полунезависимая торсионная подвеска (торсионная балка) нередко встречается у переднеприводных автомобилей сзади. Принцип работы торсиона такой же, как пружины. Только пружина запасает энергию, сжимаясь, а торсион скручиваясь.

Преимущества и недостатки

Итак, главные плюсы данной конструкции заключаются в следующем:

• легкая регулировка по высоте при необходимости;
• сравнительно малый вес и габариты;
• долговечность и надежность;
• компактность конструкции относительно ширины автомобиля, по сравнению с некоторыми другими типами подвесок;
• удобство в обслуживании и эксплуатационная простота.

Кроме того, подвеска торсионного образца обладает возможностью регулировки ее жесткости, чего не получится в случае с пружинной конструкцией. Такая регулировка может производиться не только в ручном режиме, но и при помощи специально предназначенных для этого электрических двигателей.

Из недостатков, присущих такой подвеске, можно отметить излишнюю маневренность, которую приобретает автомобиль. Особенно сильно такие минусы могут быть заметны в случае с маленькими машинами. Вместо обычного поворота они запросто могут развернуться, если водитель потеряет бдительность. На сегодняшний день торсионы применяются уже не так часто, как прежде. Их постепенно вытеснили многорычажные конструкции. Но торсионами частенько оснащаются грузовые автомобили, прицепы и классические внедорожники, предназначенные не только для передвижений в городском режиме.

Торсионная подвеска — принцип работы, устройтсво, схема

Назначение карданной передачи, принцип работы

Самой основной частью торсионной подвески является стержень, работающий на скручивание, прямоугольного или круглого сечения из упругой стали, подвергшейся особой термической обработке. Этот стержень одним концом крепится на кузове автомобиля, а другим на направляющем рычаге. Активное применение торсионная подвеска нашла в бронетехнике, из-за широкого диапазона регулирования клиренса, простоты конструкции и лучшей защищенности, так как такой род подвески спокойно устанавливается внутри боевой машины.

Торсион обладает способностью выдерживать большие механические нагрузки и при скручивании не поддается остаточным деформациям.

В независимости от способа установки торсиона, он предназначен для надежного решения следующих задач:

• Наиболее эффективное поглощение колебаний колес и кузова автомобиля.
• Настройка угла наклона автомобиля на поворотах.
• Обеспечение максимально возможной плавности хода.
• Стабилизация расположения управляемых колес.

Принцип работы торсионной подвески

Чаще всего, торсион жестко крепится на раме автомобиля одним концом, а другой его конец крепится к рычагу, на котором установлена ступица колеса. Как только колесо наезжает на какое-либо препятствие, оно поднимается и скручивает торсион. Для усиления крепления узлов торсионной подвески, применяются дополнительные спиральные пружины и амортизаторы, тем самым, обеспечивается надежная и упругая связь кузова автомобиля и всей его подвижной ходовой частью.

Виды торсионной подвески

Торсионы, в зависимости от положения рычагов на автомобиле, могут располагаться вдоль или поперек кузова. В случае, когда торсионы установлены вдоль, рычаги расположены поперек автомобиля и угол подъема колес направлен в сторону автомобиля по диагонали. Если торсионы расположены поперек автомобиля, рычаги расположены вдоль и угол подъема колес направлен вверх вдоль длины автомобиля.

Преимущества и недостатки

Как и любой род подвески, торсион имеет свои достоинства и недостатки, которые определяют его применение для каких-то конкретных целей.

Преимущества

1. Легкость в монтаже и техническом обслуживании. Торсионная подвеска обладает самой большой периодичностью обслуживания.

2. По сравнению с любым другим видом подвески, торсион обладает самыми компактными размерами и занимает очень мало места. Помимо этого, он обладает очень малым весом, уменьшая, тем самым, вес автомобиля в целом.

3. Торсионная подвеска хорошо поддается регулированию по высоте. Таким образом, можно изменить клиренс транспортного средства, не внося существенных изменений в конструкцию подвески.

4. При возникновении крена, торсион обеспечит самую лучшую управляемость автомобиля.

5. Повышенная ремонтопригодность, простота регулировок и надежность эксплуатации.

В техническое обслуживание подвески входит подтяжка крепежного болта, которая выполняется с помощью всего одного гаечного ключа. Это, пожалуй, является одно из самых главных пояснений простого технического обслуживания.

Недостатки

1. Присутствие в конструкции торсионной подвески игольчатых подшипников. Эти подшипники очень часто выходят из строя после повреждения пыльников и сальников. Через трещины в резине грязь попадает в механизм подшипника и очень быстро выводит его из строя. Поэтому рекомендуется по чаще осматривать днище автомобиля.

2. Сложность технологии производства торсионов. Чтобы достичь качественных механических характеристик металла, его нужно подвернуть большому количеству обработок, что весьма существенно повышает стоимость торсиона.

3. Автомобили с торсионной подвеской обладают склонностью к излишней поворачиваемости. Это особенно актуально для небольших автомобилей на скользкой дороге. В связи с чем, водитель должен проявлять повышенную внимательность и аккуратность при управлении таким автомобилем.

Причина, по которой применение торсионов в автомобильной подвеске ограничено, является сложность процесса получения полностью независимой подвески, которая смогла бы обеспечить самый высокий уровень комфорта. Не смотря на это, конструкторы нашли решение в применении торсионной балки и вращающихся амортизирующих рычагов. Таким образом, получается самая высокая независимость колес и плавность хода при движении.

С учетом достоинств и недостатков, торсионная подвеска больше не применяется на пассажирских автомобилях. Теперь она устанавливается только на грузовиках и военной гусеничной технике.

https://youtube.com/watch?v=s1LH9EikhuI