Принцип торсионной подвески. устройство и как она работает

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.

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: Высота протектора новых шин, какой она должна быть

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.

SKODA RAPID – любая поездка в удовольствие

Шкода Рапид – самый доступный автомобиль, из всей линейки SKODA представленной в России, однако он оснащён самыми современными опциями, обычно предлагаемыми для автомобилей классом выше. Внешность дорогого европейского автомобиля, в дизайне которого нет случайных деталей в сочетании с удобством и функциональностью, превзойдёт все ваши самые смелые ожидания. Всё продумано – до мелочей.

И дело не только в удовольствии, которое вы получите при скоростном прохождении связки поворотов – хотя и его SKODA RAPID с лёгкостью вам обеспечит. Множество деталей, которые способны сделать каждую поездку максимально удобной и комфортной – вот за что ценят автомобили SKODA более чем в сотне стран мира.

В целом, его можно назвать «горожанином» компактного класса. В то же время, Шкода Рапид — это семейный автомобиль, его просторный салон и вместительный багажный отсек отлично подойдёт для путешествий всей семьёй. Поместится практически всё и даже больше! А если места всё-таки окажется мало — багажную полку легко снять, а сиденья второго ряда — сложить.

Под капотом – тоже есть чем впечатлиться. Двигатели SKODA RAPID – это воплощение всей инженерной мощи автоконцерна «Volkswagen». Их экономичность и надёжность, проверенная временем, гарантирует вам годы бесперебойной работы в условиях самого напряжённого графика в самых сложных дорожных условиях.

Семейный автомобиль должен быть по-настоящему комфортным, причём не только на первом ряду, но и на втором. Ведь в настоящей семье должно быть одинаково удобно всем. SKODA RAPID – полностью отвечает этим требованиям, ведь это автомобиль, в котором каждый найдёт для себя удобное и комфортное место. Даже в самой длительной поездке.

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.

Независимая торсионная подвеска

В этом разделе поговорим о плюсах и минусах независимой торсионной подвески. Есть несколько видов независимой подвески:

Выше, мы подробно описали торсионный вид, а теперь поговорим о макферсоне. Подвеска используется как для передних, так и задних колес. Имеет один поперечный рычаг внизу, вместо второго применён высоко расположенный под крылом шарнир-крепление на брызговике крыластойки, играющей одновременно роль амортизатора.Часто применяют пружины для того, чтобы придать упругость, нонекоторые производители используют и торсион. Это является основным исключением из правила. Коротко поговорим о плюсах и минусах макферсона. Плюсы: компактная, легкая, очень надежная. Минусы: огромные продольные колебания. Конструкция такого вида представляет собой очень жесткую раму. На эту раму насажен поворотный механизм, который держится с помощью пружины или рессоры. Когда автомобиль наезжает на кочку или попадает в яму, поворотный механизм передвигается по раме, и тем самым обеспечивает мягкую и комфортную езду.

Макферсон очень хорошо себя зарекомендовала на рынке и большинство автовладельцев используют именно ее.

На этом изображении мы видим независимую балку

Зависимая и независимая подвеска

Все слышали выражение «у него независимая подвеска по кругу». А что же это значит? Независимой подвеской называется такая подвеска, когда каждое колесо совершает ходы сжатия и отбоя (вверх и вниз) не оказывая влияния на перемещения других колес.

Независимая подвеска типа МакФерсон с L или А-образными рычагами — сегодня самый распространенный тип передней подвески в мире. Простота и дешевизна конструкции совмещаются с неплохой управляемостью.

Зависимой называется такая подвеска, когда колеса объединяет одна жесткая балка. При этом ход одного колеса, например вверх, сопровождается изменением угла наклона другого колеса относительно дороги.

Раньше такие подвески применялись весьма широко — взять хоть наши Жигули. Теперь только на серьезных внедорожниках с мощной неразрезной балкой заднего моста. Зависимая подвеска хороша только своей простотой и используется там, где по условиям прочности необходим жесткий неразрезной мост. Еще есть полузависимая подвеска. Такая используется на задней оси недорогих автомобилях. Она представляет собой упругую балку, которая связывает оси задних колес.

Полузависимая подвеска обеспечивает относительно неплохие характеристики, при этом намного дешевле независимой. А вот независимая подвеска — королева подвесок — обеспечивает оптимальное сцепление каждого колеса с дорогой и наименьшую передачу толчков от неровностей на кузов автомобиля. При этом такая конструкция самая дорогая в обслуживании.

Торсионная подвеска

Торсионная подвеска — вид подвески, в которой в качестве упругого элемента используется торсион. 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 крепится 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.

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

Вторсионной подвеске на двойных поперечных рычагахторсионы располагаются параллельно кузову, благодаря чему их длину, а соответственно упругие свойства можно регулировать в широком пределе. Один конец торсиона крепится 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.

Вторсионной подвеске на продольных рычагахторсионы соединены с продольными рычагами и, соответственно, расположены поперек кузова. Данная конструкция торсионной подвески применяется в качестве задней подвески некоторых моделей легковых автомобилей малого класса.

Схема торсионной балки

На примере задней подвески автомобиля Volkswagen Polo

1. резинометаллический шарнир (сайлент-блок);
2. амортизатор;
3. поперечная балка (торсионная балка);
4. витая пружина;
5. ступица колеса;
6. продольный рычаг

Особое место в конструкциях торсионных подвесок занимает 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.

Основное преимущество торсионных подвесок — это долговечность, легкость в регулировании высоты и компактность по ширине транспортного средства. Она занимает значительно меньше пространства, нежели пружинные подвески. Торсионная подвеска очень легка в эксплуатации и техническом обслуживании. Если торсионная подвеска разболталась, то отрегулировать положения можно с помощью обычного гаечного ключа. Достаточно забраться под низ автомобиля и подтянуть нужные болты. Однако главное не переусердствовать, чтобы избежать излишней жесткости хода при движении. Регулировать торсионные подвески намного легче, чем регулировать пружинные подвески. Производители автомобилей меняют торсионную балку для регулирования положения движения в зависимости от веса двигателя.

Прототипом современной торсионной автомобильной подвески можно назвать устройство, которое использовалось в Фольсваген “Битл” в 30-х годах прошлого столетия. Это устройство было модернизировано чехословацким профессором Ледвинка до той конструкции, которую мы сегодня знаем, и установлена на Татре в середине 30-х годов. А в 1938 Фердинанд Порше скопировал дизайн торсионной подвески Ледвинки и внедрил ее в массовое

Виды торсионных подвесок

Передняя независимая торсионная подвеска на поперечных рычагах

Устройство и принцип работы торсионной подвески

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.
• Стабилизатор поперечной устойчивости, компенсирующий крены кузова при движении.

Независимая передняя торсионная подвеска на двойных поперечных рычагах Toyota Hilux Surf

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.

Задняя подвеска с поперечным расположением торсионов

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

Задняя полузависимая U-образная 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.

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.

Преимущества торсионов

Несмотря на то, что принцип работы торсионной и пружинной подвески практически не отличается, торсионные валы имеют несколько преимуществ перед пружинами или рессорами
:

• простое и компактное устройство подвески;
• легкость ремонта и обслуживания;
• возможность регулировки жесткости подвески.

Торсионные валы занимают весьма мало места, что позволяет сделать подвеску максимально компактной. Обслуживание и самостоятельный ремонт торсионной подвески
не доставляют хлопот. Замена одного из торсионов производится с гораздо меньшими трудозатратами, нежели замена пружин.

Также стоит обратить внимание, что торсионная подвеска может регулироваться по жесткости
, чего не позволяет делать классическая пружинная. На некоторых автомобилях регулировка жесткости подвески производится автоматически или вручную дистанционно при помощи электродвигателей, которые регулируют предварительное усилие торсионов. В этой статье мы поговорим о том, что такое торсионная подвеска, ответим на вопрос, в чем ее преимущество, из какого материала изготовлена

В этой статье мы поговорим о том, что такое торсионная подвеска, ответим на вопрос, в чем ее преимущество, из какого материала изготовлена.

Материал, из которого делают подвеску этого типа, называется торсион. Он представляет собой стержень цилиндрической формы, изготовленный из металла. Это очень упругий материал. Изготовление стержня проводят поэтапно, чтобы он был качественным и упругим. Сталь проходит специализированную термообработку, а затем изготовленный стержень проходит механические скручивания.

Один конец торсиона закреплен к раме машины, а другой соединен со ступицей колеса. На сегодняшний день, чтобы автомобили хорошо ездили, и преодолевали различные ударные препятствия (ямы, кочки), кроме торсионной балки дополнительно крепят еще и амортизаторы. Это нужно, чтобы повысить надежность соединительных узлов.

На этом изображении торсионная балка

Преимущества и недостатки системы торсионной подвески

За годы использования торсионной подвески она претерпела ряд модификаций, которые привели к сглаживанию некоторых из ее начальных проблем. Конечно, как и все в этом мире, этот тип подвески не без недостатков, но о них поговорим через некоторое время.

Преимущества торсионной системы

• обеспечивает бесперебойное движение автомобиля;
• стабилизирует колеса;
• регулирует угол поворота при повороте;
• поглощает вибрации от колес и кузова автомобиля.

Эта система подвески не только довольно проста как механизм, но также очень проста в установке и ремонте, что позволяет даже неопытному механику справиться с ее ремонтом в случае необходимости. Существует очень простая регулировка жесткости, которая снова под силу любому, кто хочет, увеличить и уменьшить жесткость подвески вашего автомобиля. Это моно сделать полностью самостоятельно и дома. По сравнению со многими другими типами подвесок торсионная балка очень компактная и легкая. И на десерт … Этот тип подвески долговечен и может служить вам до тех пор, пока едет ваша машина. Торсионный стержень рассчитан на эффективную работу в течение многих лет без каких-либо дефектов, и, если его ремонтируют, ремонт можно выполнить всего одной простой регулировкой и буквально с одним ключом под рукой.

Одной из самых больших проблем с кручением является неустойчивое управление автомобилем при прохождении поворотов. Для вождения автомобиля с кручением в крутых поворотах требуется много внимания и опыта со стороны водителя.

Еще одним недостатком являются дополнительные вибрации, которые передаются при остановке автомобиля. Эти вибрации особенно сильны в задней части автомобиля, и это совсем не способствует комфорту пассажиров на задних сиденьях.

Проблемой этой подвески являются игольчатые подшипники, которые имеют ограниченный пробег около 60 — 70 тыс. км, после чего их необходимо заменить. Подшипники защищены резиновыми уплотнениями, но из-за агрессивной среды, в которой эти уплотнения подвергаются воздействию, они часто ломаются или растрескиваются, что позволяет грязи, пыли и брызгам проникать в подшипники и снижать их эффективность. В свою очередь, поврежденные подшипники расширяют соединения торсионной балки, и это меняет эффективность подвески.

В качестве недостатка мы добавляем дорогой производственный процесс. Для обеспечения устойчивости металла к скручиванию при его изготовлении используются специальные процедуры поверхностного упрочнения с использованием новых технологий. Все эти инновационные технологии приводят к увеличению производственных затрат.

Однако одной из основных причин ограниченного использования торсионной подвески остается невозможность ее работы как полностью независимой подвески и обеспечения высокого уровня комфорта. Хотя торсион обеспечивает некоторый комфорт, этого недостаточно для современных автомобилей высокого класса.