Торсионная подвеска
Торсион представляет собой металлический упругий элемент, работающий на скручивание. Как правило, это металлический стержень круглого сечения со шлицевым соединением на концах. Торсион может состоять из набора пластин, стержней, балки определенного сечения.
Конструктивно торсион одним концом крепиться к кузову или раме автомобиля, а другим – к направляющему элементу – рычагу. При перемещении колес торсион закручивается, чем достигается упругая связь между колесом и кузовом.
Особенностью торсионов является вращение только в одну сторону – в направлении скручивания. Другой особенностью является то, что торсион может использоваться для регулировки высоты кузова.
Торсионы применяются в различных видах независимых подвесок: на двойных поперечных рычагах, на продольных рычагах, со связанными продольными рычагами (торсионной балке).
В торсионной подвеске на двойных поперечных рычагах торсионы располагаются параллельно кузову, благодаря чему их длину, а соответственно упругие свойства можно регулировать в широком пределе. Один конец торсиона крепиться к нижнему поперечному рычагу (реже к верхнему рычагу), другой конец – к раме автомобиля. Данная конструкция торсионной подвески используется в качестве передней подвески легковых автомобилей повышенной проходимости – некоторых моделей американских и японских внедорожников.
В торсионной подвеске на продольных рычагах торсионы соединены с продольными рычагами и, соответственно, расположены поперек кузова. Данная конструкция торсионной подвески применяется в качестве задней подвески некоторых моделей легковых автомобилей малого класса.
Особое место в конструкциях торсионных подвесок занимает т.н. торсионная балка или подвеска со связанными продольными рычагами. Направляющим устройством данной подвески являются два продольных рычага, жестко соединенных между собой балкой. Продольные рычаги с одной стороны крепятся к кузову, с другой – к ступицам колес. Балка имеет U-образное сечение, поэтому обладает большой жесткостью на изгиб и малой на кручение. Это свойство позволяет колесам двигаться вверх-вниз независимо друг от друга.
Торсионная балка в настоящее время широко применяется в качестве задней подвески переднеприводных автомобилей малого и среднего класса. Благодаря своей конструкции подвеска с торсионной балкой занимает промежуточное положение между зависимым и независимым типом подвесок, поэтому другое ее название полунезависимая подвеска.
Большой пост о торсионной балке на Peugeot 206 и аналогичных.
Думаю каждый кто сталкивался с французским автомобилем 20го века, знакомо это название «Торсионная задняя подвеска» Которая к великому сожалению, стала так называемым бичом и камнем преткновения, поводом для споров, ругательств в сторону французов и ненависти. И по моему скромному мнению, абсолютно не заслуженно.
В этом посте постараюсь объяснить почему.
Балка имеет очень простой состав и принцип работы, имеется сама балка которая крепиться к днищу машины на 4х практически бессмертных сайлентах. Сама балка это труба в которую запресованы 2 стальных «пальца» с каждой стороны, на пальцы в свою очередь надеваются рычаги на игольчатых подшипниках. Место пружин используются торсионы — они идут вдоль всей балки, один конец заходит в неподвижную часть второй в рычаг, такая же история со второй стороны. Так же имеется центральны торсион он же стабилизатор поперечной устойчивости, и он имеет огромнейшую роль в работе балки и ее сохранности в целом. Проходит он внутри трубчатой конструкции балки и крепиться ухом с каждой стороны к рычагам балки. Все это вся конструкция.
Плюсы:
1. Малый размер относительно стандартной пружинной балки или многорычажки, экономия места в багажнике, легкий демонтаж всей конструкции (4 болта и тормозные трубки, тросы ручника)
2. Малый вес относительно других конструкций.
3. Дарит отличную управляемость и устойчивость в поворотах и на дороге, изменяемый клиренс автомобиля, большая грузоподъемность.
4. Простое не затратное ОБСЛУЖИВАНИЕ, не ремонт, а повторюсь ОБСЛУЖИВАНИЕ конструкции.
Минусы:
1. Дорогостоящий ремонт.
2. Не терпит похабного и наплевательского отношения к обслуживанию и диагностике.
Теперь разберем суть проблемы.
Дело в том, что 99% балок убиты владельцами по неопытности или же безграмотности.
Вся суть кроется в игольчатых подшипниках на которых ходят рычаги по стальному пальцу.
А точнее в уплотнительных резинках которые защищают подшипники от попадания туда воды, грязи и пыли.
И это первая причина выхода из строя всей конструкции и попаданию на немалый бюджет ремонта.
Избежать элементарно, в сезон переобувки или при замене тормозных колодок посмотреть в каком состоянии находятся резинки, при необходимости заменить.
Дальше следует естественный износ подшипников, завод рекомендует менять их раз в 80 тысяч пробега, но это в Европе, где климат и дороги в куда более лояльном состоянии чем у нас в РФ. Поэтому замена раз в 40 тысяч пробега или же раз в год-полтора-два в зависимости от вашей манеры езды и количестве километров пройденных, навсегда избавит вас от подобной проблемы.
Почему ВАЖНО вовремя поменять изношенные подшипники? А потому что со временем, да еще если и должным образом не следить они из подшипников качения, превращаться в подшипники трения, разваливаются превращаться в труху и рычаг под весом автомобиля начинает избивать палец, изнашивать и коробить метал. Появляется люфт, колеса становятся в отрицательный развал, зад машины кидает во все стороны, все стучит, дядюшка пежо вертится от проклятий в его адрес.
Приходим к выводу, что вся эта страшная балка, нечто иное как результат недобросовестного отношения к автомобилю и его обслуге, мы точно так же на всех автомобилях меняем ступичные подшипники, колодки и масло, это все из той же оперы, просто вовремя и правильно обслужить автомобиль и он никогда не подведет вас. Обслуга балки стоит не дороже замены масла в сервисе с учетом цены масла и фильтра. А при доложном уходе дарит управляемость автомобилю на уровне многорычажной подвески, которую обслужить гоораздо затратнее и сложнее. ( попробуйте поменять все сайлентблоки в задней подвеске хонда сивик хэтчбэк 90ых годов)
Диагностика неисправности:
1. Изношенные резиновые уплотнители на рычагах за ухом стабилизатора.
2. Люфт в рычаге подвески
3. Стук в задней части автомобиля
4. Развал задних колес выше больше допустимых 1.3 градуса
5. Задняя часть автомобиля гуляет по ровной дороге и пытается уехать из под вас в повороте, неконтролируемо.
Достаточно следить за первыми 2 пунктами, что бы не доводить до остальных.
И тогда эксплуатация достойного хэтчбэка (извините владельце 206 седанов, но ваши авто я не воспринимаю как машину) не будет превращаться в пытку, это же касается и остальных узлов автомобиля.
Виды задних подвесок и Механизмы обеспечения их устойчивости.
В данной «статье» рассмотрю виды задних подвесок и способы сохранения курсовой устойчивости.
Задняя подвеска должна сохранять курсовую устойчивость и нужную кинематику колеса при разного типа воздействиях:
— при работе подвески (вертикальном перемещении колеса)
— при боковых нагрузках (н-р, в поворотах)
— при передаче воздействия по траектории движения (разгоне, если задний мост ведущий и торможении в любом случае).
— чтобы элементы подвески не «выламывали» друг друга (н-р, если использовать реактивные тяги, параллельные продольным рычагам совместно с мостом, то при «синхронной» работе подвески всё будет хорошо, а вот при перекашивании они будут скручивать мост и сильно нагружать сайлентблоки и места их креплений).
Что такое курсовая устойчивость?
Представьте, например, что при наезде на кочку (вертикальном смещении колеса), колесо меняет плоскость вращения. И не только в вертикальном (что типично), но и в горизонтальном направлении. Т.е. машину при этом «бросит в сторону». Если скорость, как у телеги, то это ерунда, а вот если побольше — может кончиться печально. Этому уделяется довольно много внимания, потому такое поведение — скорее нонсенс.
Более характерно, особенно при неисправной подвеске, изменение направления движения при наборе скорости или торможении. Думаю, те кто ездил на «классике» по «классике» (йэдэт — агонъ!), помнят, что это такое.
Есть целая серия книг по кинематике и эластичности подвесок от тов. Раймпеля: publ.lib.ru/ARCHIVES/R/RA…_Yornsen/_Raympel’_Y.html
mexalib.com/view/18902
«Фишка» в том, что автор рассматривает не только кинематику, но и влияние пластичности (упругой деформации) подвески.
Я не буду вдаваться в тонкости — их лучше почитать у автора, благо, написано и переведено очень хорошо, а я ограничусь «зоосадом».
Итак:
Независимые подвески — кинематика колес независимая, соотв. и независимые механизмы обеспечения устойчивости.
— На поперечных рычагах. Отличная боковая и курсовая устойчивость, кинематика аналогична передним.
Минусы — занимает ОЧЕНЬ МНОГО МЕСТА. Если спереди она размещается по бокам двигателя, то в багажнике гражданского автомобиля это НЕПРИЕМЛЕМО. Ну а если не надо ездить на дачу, то почему бы не использовать? Например, Mercedes McLaren SLR:
Из «фишек» — использование в качестве верхнего рычага полуосей на Ягуаре.
— стойки (типа МакФерсона) боковые нагрузки и вертикальную кинематику воспринимают стойки телескопическим механизмом амортизаторов. Соотв. амортизаторы должны быть ДЛИННЫМИ И КРЕПКИМИ чтобы было, чем воспринимать нагрузки. Кинематика — колесо ходит ровно по амортизатору. Продольные нагрузки и устойчивость обеспечивает поперечный, продольный, или косой рычаг.
— продольный или косой рычаг. Всё то же самое, только колесо жестко связано с рычагом, а не стойкой (амортизатором) и ВСЕ НАГРУЗКИ держит этот рычаг. Кинематика — да, колесо чутка ходит по образующей, бОльше крены колеса, зато нет нагрузки на амортизатор — он может быть коротким и хилым.
Промежуточное положение между продольным рычагом и балкой занимает Полузависимая задняя подвеска. или Торсионная балка. Совмещает в себе функции рычагов и стабилизатора поперечной устойчивости. Торсионных балок 2 типа — которые к кузову перекладиной
Полунезависимая — только первый вариант — по кинематике ближе к продольным рычагам.
Второй вариант уже ближе к мосту (зависимой подвеске).
Зависимые подвески — колеса связаны друг с другом. С одной стороны если одно колесо наезжает на кочку, то наклоняется и второе и теряет пятно контакта с дорогой, с другой стороны, на ровном асфальте при любом крене кузова и любом положении подвески, оба колеса стоят ровно и с полным пятном контакта, чего не наблюдается на независимых подвесках. Наверное, хорошо для «Наскара» :-). Ну и у внедорожников мост пользуется заслуженной популярностью. Потому что железный, крепкий и весь привод закрыт от внешних воздействий.
НО возникает ряд сложностей по обеспечению устойчивости моста относительно кузова. А связаны они с тем, что мост жесткий и обеспечение поперечной устойчивости превращается в нетривиальную задачу. Потому что большинство решений, применяемых в независимой подвеске, будет выламывать друг друга через жесткий мост.
Также есть такое понятие как «козление», характерное как раз для мостов.
3. Подвеска с А-образным рычагом. Грубо говоря, взяли предыдущий вариант и сделали два тяги совсем наклонными и соединили их в один А-образный рычаг. Надо сказать, что данный тип подвески не страдает недостатками предыдущего (так как имеет 3 точки крепления к мосту, а не 4), отлично держит мост во всех направлениях и допускает установку шарниров (подшипников) вместо сайлентблоков.
Задняя торсионная балка была популяризирована Volkswagen в семидесятых, когда компания «переключилась» на использование переднего привода. На протяжении десятилетий торсионная балка использовалась в ряде чрезвычайно популярных моделей городских и компактных автомобилей, включая самые популярные в мире компакты, такие как Golf и Corolla. Она даже нашла свое место в современной, альтернативной моторизации, потому что ей был оснащен электрический Nissan Leaf. В настоящее время все больше и больше компактных автомобилей оснащаются многорычажной задней подвеской (ожидания клиентов в отношении комфорта растут), но нет никаких признаков того, что торсионная балка исчезнет.
Какие элементы входят в типичную торсионную балку?
Каковы недостатки типичных торсионных балок? Не очень высокий комфорт при езде, в большинстве случаев невозможность замены отдельных элементов (например, маятника) из-за их постоянной сварки с балкой, а также немного меньшая устойчивость при движении по неровной местности из-за удара одного колеса о другое (колесо, которое вошло неровности и подъемы также приводят к некоторому подъему колеса на другой стороне автомобиля).
Как мы упоминали ранее, торсионная балка является чрезвычайно прочным элементом подвески. Единственным печально известным исключением являются французские автомобили. Чем торсион, используемый на «французском», отличается от других транспортных средств? Давайте посмотрим на типичное решение:
Конструкция претерпела много разных типов эволюции, которые изменили ее состав.
Стандартная торсионная балка должна легко выдерживать 200 000 км пробега, а в некоторых должным образом обслуживаемых автомобилях он может и вдвое больше (то есть практически на протяжении всего срока службы автомобиля). Замена может потребоватся амортизаторам и пружинам.
Французы могут испортится после пробега всего в несколько десятков тысяч км.
Каковы типичные симптомы отказа задней торсионной балки?
В случае аварии или повреждения после столкновения можно заменить поврежденные элементы новыми.
И снова мы рассмотрим героиню нашей статьи, поделив ее на стандартное и французское решение. Что мы можем заменить в случае повреждения?
Полное восстановление задней балки включает в себя ее разборку, проверку состояния и замену всех поврежденных элементов новыми. Другие убираются.
Цены на ремонт не всегда так высоки. В дополнение к замене, механик также должен правильно отрегулировать всю заднюю подвеску, чтобы автомобиль не наклонялся ни в одном направлении.
Устройство и принцип работы торсионной подвески
В конструкциях современных независимых подвесок наряду с пружиной или пневмобаллоном в качестве основного упругого элемента может также применяться и торсион (torsion – кручение, в переводе с французского). Торсионная подвеска обеспечивает автомобилю ряд преимуществ, главными из которых являются высокая плавность хода и компактность подвески. Однако ее существенные недостатки в виде худшей управляемости и валкости автомобиля не позволяют применять торсионы в основной массе современных легковых автомобилей.
История появления
Торсионная подвеска начала применяться еще с середины 1930-х годов на автомобилях французской марки Citroen. В 1940-х торсионы использовались на гоночных автомобилях Porsche.
Впоследствии их применяли и многие другие автопроизводители. Например, Renault, ЗиЛ и Chrysler. Применение торсионной подвески было обусловлено в первую очередь хорошими показателями плавности хода и простотой конструкции.
Что такое торсион?
Устройство торсиона представляет собой металлический вал или стержень, работающий на скручивание в одном направлении. В поперечном сечении торсион может быть круглым или квадратным, реже пластинчатым – состоящим из нескольких слоев, совместно работающих на кручение.
Один из концов торсиона жестко прикреплен к несущему рычагу подвески посредством шлицевого соединения, второй аналогичным образом фиксируется на кузове или раме автомобиля. Ось вращения рычага и ось закручивания торсиона находятся на одной линии. Обладая рассчитанным сопротивлением к скручиванию под нагрузкой, торсион удерживает вес автомобиля и обеспечивает эффективное упругое соединение подвески и кузова при перемещениях рычага. Принцип работы торсиона используется также в стабилизаторе поперечной устойчивости при противоположных ходах подвески одной оси.
Сплав стали, из которого изготавливается торсион, обладает высокими характеристиками упругости и выносливости, способен выдерживать длительные нагрузки без ухудшения своих свойств. Длина и толщина вала также влияет на рабочие характеристики и мягкость подвески. Для защиты от ржавчины и разрушения поверхность торсиона покрывают специальным антикоррозийным составом, либо прорезиненным покрытием.
Принцип работы торсионной подвески
Торсионная подвеска работает аналогично пружинной, рессорной или пневматической. В качестве пружинного элемента выступает стальной стержень – торсион. При работе подвески на торсион передается усилие от несущего рычага, заставляющее стержень скручиваться до определенного предела. После этого упругий элемент возвращается в исходное состояние, выравнивая и положение рычага.
Виды торсионных подвесок
Передняя независимая торсионная подвеска на поперечных рычагах
Передняя торсионная подвеска на поперечных рычагах (один или два в зависимости от конструкции) состоит из следующих элементов:
Компактность передней торсионной подвески на поперечных рычагах позволяет эффективно использовать свободное пространство. Например, для установки массивных приводов колес. В связи с этим торсионы получили распространение при производстве рамных внедорожников, сочетающих повышенную проходимость с мягкостью подвески. Например, Toyota Land Cruiser 100 (крепление торсиона к нижнему рычагу) и Toyota Hilux Surf (торсион на верхнем рычаге). Также торсионы применяются на передней оси коммерческих автомобилей.
Задняя независимая подвеска с поперечным расположением торсионов
В конструкциях задних подвесок с продольным расположением рычагов торсионы устанавливаются поперечно. Легендарный французский автомобиль Renault 16, выпускавшийся до 1990-х годов, оснащался передней подвеской с продольно расположенными торсионами, а задней – с поперечно.
Особенностью упругих элементов задней подвески было их расположение – один находился позади другого, что конструктивно влекло разность в колесной базе по сторонам автомобиля (одно из колес находилось ближе к переднему на несколько сантиметров). Управляемость и устойчивость автомобиля оставляла желать лучшего, однако именно компактность торсионной подвески позволила значительно увеличить объем багажного отделения, что в значительной степени определило популярность модели. В настоящее время подобная схема подвески автопроизводителями не применяется.
Полузависимая задняя торсионная балка
Полузависимая торсионная балка U-образного сечения, имеющая в составе интегрированный упругий стержень, становится более прочной на изгиб. При этом она позволяет колесам одной оси незначительно перемещаться друг относительно друга при проезде неровностей. Этим достигается улучшение управляемости и устойчивости автомобиля. Данная подвеска применяется на задней оси большинства бюджетных переднеприводных автомобилей.
Преимущества торсионной подвески
Недостатки торсионной подвески
В настоящее время передняя независимая подвеска, где в качестве упругих элементов устанавливаются торсионы, применяется при производстве грузовиков и внедорожников, не предназначенных для динамичной езды. Кроме этого, торсионная подвеска успешно используется в конструкциях шасси танков и другой специальной гусеничной техники.
