Торсионная балка – вид подвески, в которой роль упругого элемента играет торсион. Торсион – это металлический упругий элемент, который работает на скручивание. Этот элемент, как правило, состоит из набора стержней, пластин или балки определенного сечения. Торсион одним концом крепится к направляющему элементу – , а другим – к раме или кузову автомобиля. Благодаря торсиону достигается упругая связь между кузовом и колесом. Торсионы применяются в различных видах подвесок: на продольных рычагах, подвеске на двойных поперечных рычагах и так далее. Схожий принцип нашел применение и в конструкции торсионной балки (подвеске со связанными между собой рычагами правого и левого колеса). Ввиду наличия прочной связи между колесами наибольшее распространение конструкция нашла в задней подвеске переднеприводных автомобилей. На сегодняшний день можно смело сказать, что подвеска задних колес на основе торсионной балки - наиболее распространенная конструкция.
Торсионная балка - полая стальная деталь сложной конфигурации, жесткая на изгиб, но податливая на кручение. Это дает возможность колесам перемещаться вниз и вверх независимо друг от друга. Торсионная балка крепится к кузову, как правило, . Жесткость самой балки в поперечном направлении должна обеспечивать постоянное расстояние между колесами. Дополнительными упругими элементами в подвесках с торсионной балкой чаще всего являются пружины.
Прототипом нынешней балки является торсион - устройство, которое впервые было использовано в в 30-х годах ХХ столетия. В дальнейшем усовершенствованием торсионной подвески занимались - чешский профессор Ледвинка и немецкий изобретатель Фердинанд Порше, впервые адаптировавший ее для массового производства.
Довольно широкое применение на малолитражных автомобилях торсионы получили в 50-60-х годах прошлого века. Причина интереса к устройству относительной простоте изготовления и компактности этих элементов. К концам торсиона прикреплялись продольные качающиеся рычаги, которые были соединены с поворотным кулаком при помощи шаровых опор или шкворневого узла.
На автомобиле “Запорожец” в качестве передней подвески использовались два торсиона с квадратным сечением, которые заключались в стальные трубы расположенные друг над другом, к концам труб прикреплялись продольные рычаги подвески. Автором этой конструкции был все тот же .
Направляющим устройством подвески с торсионной балкой являются два продольных рычага, которые жестко соединены между собой балкой. С одной стороны продольные рычаги крепятся к ступицам колес, а с другой – к кузову. Торсионная балка имеет U-образное сечение, благодаря чему обладает малой жесткость на кручение и большой на изгиб. Это свойство дает возможность колесам независимо друг от друга двигаться вверх-вниз.
На современных автомобилях торсионная балка может располагаться поперечно либо продольно. Поперечное расположение применяется на легковых автомобилях. А продольная схема расположения свойственна, преимущественно, большим и тяжелым грузовикам. В обоих вариантах торсионная подвеска обеспечивает оптимальные значения затухания колес и кузова, обеспечивает плавность хода и регулирует крен при повороте.
На некоторых автомобилях торсионная подвеска может использоваться совместно . В зависимости от состояния дорожного покрытия и скорости движения этот электромотор стягивает балки для получения необходимой жесткости.
Главные преимущества торсионных подвесок в целом – это компактность по ширине автомобиля, легкость в регулировании высоты дорожного просвета, небольшая общая масса и, конечно же, долговечность. Подвески с торсионом очень просты в техническом обслуживании и эксплуатации. Такие подвески намного легче регулировать, нежели пружинные. С точки зрения производителей: торсионная балка дешева в изготовлении и легко устанавливается на машину на сборочных линиях.
Один из самых весомых недостатков: дополнительные вибрации, передаваемые от колес на кузов, способствующие низкому комфорту пассажиров задних сидений. И как следствие, , что негативно сказывается при поездках на дальние расстояния.
Если торсионная подвеска на автомобиле разболталась, то осуществить регулировку ее положения можно при помощи простого гаечного ключа. Для этого необходимо забраться под автомобиль и подтянуть разболтавшиеся болты. Главное при этом не переусердствовать, потому что перетянутые болты при движении автомобиля станут причиной излишней жесткости хода.
В статье описан принцип работы и устройство торсионной подвески автомобиля. Наведены основные плюсы и минусы, а так же устройство, схема и цены деталей. В конце статьи смотрите видео-обзор ремонта торсионной подвески.
Тогда основной плюс был в плавности хода, простоте конструкции, и конечно же недорогих деталях в случае ремонта или производства. Прогресс не заставил себя ждать и со временем, из-за плохой управляемости, весь механизм отошел на задний план, уступив место или подвеске . Все же у компании Крайслер эта подвеска прожила дольше всех, за счет несложной конструкции, её устанавливали на автомобили с 1957 года по 1989 год включительно. Самое же слово торсион переводится как скручивание, соответственно это и является основой работы детали.
Весьма интересной была особенность конструкции таких автомобилей . В меру того, что один торсион расположен позади другого, соответственно это влекло к разности в колесной базе автомобиля. Одно колесо с одной стороны было ближе к передним на несколько сантиметров, другое колесо наоборот – дальше на несколько сантиметров. Увидеть на глаз было тяжело, так как сбоку практически не сравнить, но управляемость машиной была не самой лучшей, аналогично, как и устойчивость на трассе (особенно на большой скорости). На сегодня такая схема подвески не применяется авто производителями, в меру соображений безопасности.
По устройству, торсион представляет собой металлический стержень или вал, основой задачей которого является работа на скручивание (только в одну направленную сторону). Если рассматривать его в рассеченном виде, то по форме он может быть квадратным или круглым, куда реже в виде пластин, которые состоят из нескольких слоев.
Такой же принцип работы обычно инженеры используют при проектировании стабилизаторов поперечной устойчивости. Основные характеристики, которые стоит учитывать – это толщина и длина. Именно они играют роль в мягкости подвески и способны выдержать необходимые перегрузки, в случае нарушения этих данных, может произойти обрыв или изгиб. Чтоб защитить от ржи и других разрушений, с момента производства детали покрывают специальным прорезиненным материалом, а так же антикоррозийным средством.
Таким образом, стержень скручивается до необходимого или возможного предела. В момент, когда нагрузка уменьшается, стержень возвращается в исходное положение. Тем самым выравнивается положение несущего рычага.
На видео приведен принцип скручивания торсиона
| Плюсы и минусы торсионной подвески | |
| Плюсы | Минусы |
| Компактные габариты | Плохая управляемость автомобилем |
| Небольшой вес деталей | Сложность в производстве самих торсионов |
| Плавность хода | Практически нельзя добиться хорошей шумоизоляции |
| Хорошая ремонтопригодность | Ездить нужно аккуратно и осторожно |
| Надежная и простая конструкция подвески | Торсион имеет склонность лопать |
| Недорогое обслуживание | - |
| Самостоятельная регулировка жесткости подвески (иногда и клиренса) | - |
На фото представлена схема передней торсионной подвески
На фото представлена схема задней торсионной подвески
| Цены деталей торсионной подвески Renault Kangoo 2008 | |
| Наименование | Цена от, руб. ($) |
| Торсион | 6501 ($87) |
| Держатель торсионов | 320 ($5) |
| Сайлентблок | 320 ($5) |
| Пружина задняя | 3810 ($51) |
Благодаря своим габаритам, механизм занимает мало места, а по типу конструкции некоторые специалисты относят её между зависимой и независимой подвеской. Поэтому в некоторых источниках её так же называют полунезависимой подвеской. С плюсов можно отметить плавность хода и компактность, с минусов плохую управляемость и возможность выхода из строя самого торсиона.
Видео ремонт задней торсионной подвески:
Современные автомобили очень отличаются от тех, которые были распространены ещё во времена молодости наших родителей. Тем не менее, основные элементы конструкции сохранились. Они были лишь улучшены до того уровня, чтобы быть готовыми к нормальной повседневной эксплуатации. В качестве примера можно привести подвеску.
Сегодня можно встретить модели авто с пневматической или пружинной подвеской, а также такие, которые эксплуатируют рессорный тип подвески. Но, темой нашего сегодняшнего разговора станет то, что же такое, и как работает торсионная подвеска.
Торсионная подвеска на реальном автомобиле
Торсионной подвеской называют особые металлические валы торсионного типа, которые работают на кручение.
Один из их концов закрепляется на шасси, тогда как другой устанавливается на рычаг, который закрепляется полностью перпендикулярно, и связан с осью. Подвеска рассматриваемого типа производится из стали, которая была предварительно обработана в соответствующем температурной режиме. Благодаря этому, при кручении, подвеска способна выдерживать значительные нагрузки. По сути, основным принципом работы данной подвески можно считать воздействие на изгиб.
Как правило, торсионная балка располагается продольно или же поперечно. Если мы говорим о продольном типе размещения, то оно применяется на больших автомобилях. Чаще всего, речь идёт о грузовиках, в которых предусмотрена значительная нагрузка на ходовую часть. А вот легковые автомобили, в основном, применяют поперечное расположение данной подвески, да ещё и на заднем приводе.
Встречается такая подвеска и на других транспортных средствах
Но, в обоих случаях, подобная подвеска помогает обеспечить достаточно плавное движение, а также провести регуляцию крена при прохождении поворотов. Этим самым обеспечивается максимальное значение затухания колебаний, как колёс, так и кузова. К тому же, проводится уменьшение колебания колёс, которые являются в данном случае управляемыми.
Некоторые модели автомобилей эксплуатируют торсионную подвеску для того, чтобы проводить автоматическое выравнивание посредством мотора. Он, как бы, стягивает балки, придавая дополнительную жёсткость. Конкретная эффективность определяется скоростью движения и состоянием дороги.
Подвеска, в которой может проводиться регулировка высоты, может применяться во время замены колёс. Дело в том, что автомобиль или другое транспортное средство приподымается посредством трёх колёс, тогда как четвёртое колесо будет поднято без помощи домкрата.
Как и у любой технологии, у торсионной подвески есть свои преимущества. Мы говорим о том, что эксплуатация автомобилей с таким типом подвески оказывается одной из самых долгих. Это является результатом того, как устроена торсионная подвеска.
К тому же, вы можете очень легко проводить регулировку высоты. А компактность по ширине сослужит хорошую службу, как автомобильным производителям, так и тем, кто будет заниматься непосредственным обслуживанием авто.
Подвеска подобного типа, как правило, занимает значительно меньше места, нежели пружинная подвеска, которая имеет название МакФерсон. Ну и, конечно же, важно вспомнить о том, что торсионная подвеска является одной из самых простых в эксплуатации и техническом обслуживании.
Схематическое изображение торсионной подвески
В той ситуации, когда такая подвеска разболталась, то провести её регулировку можно очень просто. Для этого используется обычный гаечный ключ. Вам нужно лишь забраться под автомобиль, чтобы подтянуть необходимые болты. Но, тут нужно помнить, что чрезмерная затяжка болтов чревата очень жёстким ходом автомобиля в дальнейшем. В этом и заключаются основные плюсы и минусы торсионной подвески.
Теперь нужно разобраться с тем, что же представляет собой этот торсион, который и стал основой столь популярной подвески. По сути, это всего лишь упругий элемент из металла, который работает, как мы уже говорили, на скручивание.
В основном, это стержень из металла, который имеет круглое сечение со специальным соединением шлицевого типа на своих концах. В некоторых случаях, торсион может состоять из набора пластин и стержней, а также балки, которая имеет нужное сечение.
А вот так выглядит сам торсион
Внешний вид торсиона от автомобиля Митсубиси Паджеро
Очень важной особенностью торсиона можно считать то, что он может использоваться для регулировки высоты кузова. Конечно же, в высокотехнологичных автомобилях этот параметр сложно назвать очень важным, но многие классические транспортные средства, а также те автомобили, которые призваны обеспечивать возможность проезда в самых сложных условиях, отлично используют эту возможность.
Говоря о торсионной балке, которая занимает особое место в конструкции подвески, нужно сказать, что её направляющим устройством считается пара продольных рычагов, которые с одной стороны крепятся к кузову, а с другой — к колёсным ступицам. Сама же балка располагает U-образным сечением, так что вы можете рассчитывать на максимальную жёсткость и прочность. На изгиб прочность будет сильнее, нежели на кручение. Поэтому, колёса могут двигаться по вертикали, независимо друг от друга.
Торсионная подвеска – это тип подвески, основным элементом которой является металлический стержень цилиндрической формы (торсион). Этот элемент обладает большой упругостью и отменно пружинит при скручивающих воздействиях. Обычно торсионы изготавливают из специальный сталей высокой прочности, которые проходят предварительную термическую обработку. Торсион выдерживает феноменальные механические нагрузки, отлично сопротивляется большим крутящим напряжениям и практически не подвержен деформации при больших углах закручивания. Торсионные стержни бывают круглыми или квадратными в сечении, могут быть наборными (из нескольких металлических пластин).
Торсион одной своей стороной жестко крепится к раме автомобиля, а другой стороной через рычаг соединен с колесной ступицей. Перемещения колеса в вертикальной плоскости вызывают скручивание торсиона (торсион пружинит). В итоге получается прочная и упругая конструкция, которая соединяет кузов автомобиля и его подвижную ходовую часть. Для того, чтобы повысить надежность и долговечность торсионных подвесок, основные соединения и узлы оснащают защищающими от ударных нагрузок элементами (газовыми или масляными амортизаторами или дополнительными пружинами спиральной формы).
Впервые такая подвеска использовалась на знаменитом автомобиле Фольксваген Жук (выпуск стартовал в 1930-х годах). Нынешний вариант торсионной схемы, который применяется на современных автомобилях это эволюционное детище множества доработок и усовершенствований конструкции этой подвесочной схемы.
Сразу после появления новой для тех лет конструкции подвески она начала дорабатываться инженерами европейских и американских автомобильных компаний под установку на различные выпускаемые ими автомобили. Чех Ледвинка придумал модернизированный торсион, который использовался на большегрузных автомобилях Tatra. После нескольких лет испытаний именно конструкция Ледвинки стала массово устанавливаться на автомобили, сходящие с конвейера компании Фердинанда Порше.
Сам Фердинанд Порше очень тепло отзывался о торсионной схеме подвески. Она легкая и прочная. Эти два главных преимущества способствовали тому, что практически все хорошие автомобили того времени (спортивные, внедорожные и армейские) имели торсионную подвеску. Сейчас торсионы применяют в нескольких моделях Феррари, в конструкции подвески внедорожника Toyota Landcruiser и в других моделях японского автогиганта, в подвесках большинства тяжелых авто. Порше продолжал работать над оптимизацией торсионов. Он разработал торсионы с двойными рычагами (поперечные стержни в них скрывались внутри стальных труб, которые располагались друг за другом), вместе они составляли первую в истории автомобилестроения торсионную балку.
Французские автомобилестроители тоже работали над собственными торсионными системами подвесок. Андре Лефэвр из компании Citroen придумал как использовать зависимость жесткости подвески от длины торсионной балки. Чем длиннее был торсион, тем комфортнее получалась подвеска. Помимо этого, длинный вал торсиона отлично распределяет нагрузку от дорожного покрытия по всему кузову автомобиля. Это существенно повышается устойчивость машины на трассе и улучшает её управляемость.
Во время Второй мировой войны торсионам нашли применение в конструкции танков и тяжёлых армейских броневиков. Торсионной подвеской оснащались отечественные танки «КВ», знаменитые гитлеровские «Пантеры». Реальные боевые условия еще раз подтвердили – торсионная схема работает успешно и надежно. В послевоенные годы практически весь мировой автопром переключился на выпуск автомобилей с торсионами в подвеске. Долгое время (до 1960 годов) торсионы ставили только на заднюю подвеску, но фирма Jaguar впервые применила передние торсионы на знаменитом E-Type. В США торсионами комплектовали автомобили Chrysler и Cadillac. В СССР с такой подвеской выпускались автомашины ЗИЛ, Запорожец и ЛУАЗ.
Торсионная балка может быть размещена под кузовом автомобиля как в продольном, так и в поперечном направлении. Продольная схема больше подходит для тяжелых и крупных машин. На легковушках ставят легкие и компактные поперечные торсионы задней подвески.
Торсионная подвеска решает следующие задачи:
Торсионы, устанавливаемые поперечно, ограничиваются шириной колеи автомобиля. По бокам кузова рабочие края торсионных стержней соединяются с рычагами подвесок. Следовательно, сделать бесконечно плавную и мягкую подвеску не получается (из-за ограниченных физических размеров торсионов).
Продольные торсионы не имеют серьезных ограничений по длине. По уровню обеспечиваемой мягкости и плавности хода продольные торсионные балки легко могут соперничать с пружинами и рессорами. К тому же, установка продольного торсиона технологически более простой процесс.
По факту все операции по обслуживанию торсионной подвески сводятся лишь к проверке болтов крепления (момента их затяжки). Для регулировки торсионной схемы мастеру нужен всего один гаечный ключ. Общий совет – строго соблюдать момент затяжки болтов, указанный в техническом описании. Если болты перетянуть, то подвеска станет жесткой и некомфортной.
Сейчас торсионные подвески применяют не столь массово. Основная проблема – довольно сложно обеспечить полностью независимую колесную подвеску с высоким уровнем комфорта. Однако, с другой стороны, торсионная схема все же позволяет строить достаточно свободные подвески, особенно на тяжелых автомобилях (Renault Laguna и Pegeout 405).
Многорычажные подвески постепенно вытеснили торсионную схему. Её продолжают использовать только на настоящих внедорожника (Dodge, Mitsubishi Pajero, Ford) и на грузовых автомобилях.
Торсионом называют основной элемент подвески. Это стержень цилиндрической формы из металла. Главная его особенность – высокие показатели по упругости. Для его производства используется только прочная сталь, иначе он не будет пружинить при скручивании. При этом исходный материал обязательно проходит через специальную термическую обработку.
Без остаточной деформации легко допускаются большие углы закручивания, высокие крутящие напряжения механического типа. Сечение у торсионных стержней бывает круглым или квадратным. Кроме того, у них внутри могут располагаться металлические пружины.
Принцип работы торсионной подвески заключается в следующем: торсионный стержень закрепляется на раме автомобиля с одного конца. Другой конец соединяется со ступицей колеса, через специальный рычаг. Пружинящая реакция появляется, когда колесо перемещается в вертикальной плоскости, тогда торсион скручивается. Благодаря этому подвижная ходовая часть автомобиля и кузов образуют прочное, надёжное соединение. Гидравлические амортизаторы и спиральные пружины делают эту часть ещё более надёжной. До недавнего времени во многих машинах использовалась именно такая система подвески.
Такие конструкции часто необходимы для того, чтобы выровнять автомобиль, работающий на автоматике. И использующий мотор, который стягивает балки, чтобы увеличить жёсткость.
Подтяжка крепёжных болтов – основной вид обслуживания, которого требуют торсионные подвески. Для решения этой задачи хватит простого гаечного ключа. Но не стоит затягивать всё слишком сильно, иначе будут увеличиваться показатели жёсткости.
Но, благодаря высокому уровню современного сервиса, проблему легко решить, меняя только подшипники или сальники. Иногда нужен ремонт, замена торсионной балки, но это только в худшем случае.
Используя торсионы, довольно сложно получить независимую систему подвески, которая полностью бы обеспечила необходимый уровень комфорта. Отчасти, именно по данной причине детали ещё не используются широко. Но, если торсионная конструкция всё-таки присутствует, система становится достаточно свободной. Вращающиеся амортизационные рычаги на конце балки позволят добиться лучшего результата.
Благодаря такому решению пользователь может получить большую плавность хода во время езды, независимостью колёс. Эта подвеска будет особенно эффективным решением на больших машинах, где она будет постоянно испытывать довольно серьёзные нагрузки.
Volkswagen Beetle – первая машина, на которой использовались детали с похожими функциями, основным назначением. Она появилась ещё в 20-ом веке, в 30-ых годах. Первая модернизация торсиона была проведена чешским учёным Ледвинкой. В тех же 30-ых годах торсионы были поставлены на автомобили Tatra. К концу десятилетия система применялась повсеместно и на технике, выпускаемой Фердинандом Порше и его компанией.
Малый вес подвески в то время стал основным преимуществом для австрийского инженера. Особенно оно было востребовано на автомобилях для спортивных соревнований, армии. Для внедорожников подобная деталь тоже не оказалась лишней. Это преимущество торсионов остаётся актуальным и в современном мире. Торсионы с двойными рычагами тоже стали изобретением Фердинанда Порше. В стальные трубы этих конструкций помещали поперечные стержни. Именно эта деталь и была так называемой торсионной балкой.
Зависимость жёсткости подвески от длины торсионной балки – преимущество конструкции, которое использовал Андре Лефевр, инженер из Франции. Он потом создал автомобиль Citroen TA. Подвеска становилась более мягкой по мере того, как более длинным был торсион. Нагрузка, которая появляется на дорожном полотне, распределяется по всей раме. Это достигается благодаря длинному валу, располагающемуся вдоль продольной оси всей машины.
В автомобильной и бронетанковой технике тоже активно использовали торсионы, особенно, в военное время. И потом они получили большее распространение, пройдя испытание временем. В странах Европы, Америки, эту систему применяли практически все производители автомобилей. Довольно быстро деталь получила признание даже в Советском Союзе. Если торсионная подвеска немного разболталась, в этом нет ничего страшного. Достаточно использовать обычный гаечный ключ для регулировки положения. С пружинными конструкциями работать гораздо сложнее, а здесь всё просто и понятно.
