Торсионная подвеска: устройство и принцип работы
Добрый день, друзья! Продолжаем вести разговор о разнообразных тонкостях устройства автомобиля. Мы уже рассмотрели принцип работы двухтактного двигателя и разновидности систем регулирования фаз газораспределения. Пришло время уделить больше внимания вопросам подвески и ходовой части. Знаете ли Вы, что представляет собой торсионная подвеска? Если нет, то пришла пора поговорить об этом детальнее.
Оглавление
Основные отличия и составляющие
На сегодняшний день существуют различные варианты автомобильных подвесок, каждая из которых отличается собственным принципом действия. Но мы уделим внимание именно указанному выше типу. По своей сути, это торсионные валы, которые предназначены для работы на кручение. Один конец вала фиксируется на шасси, тогда как другой на рычаге, расположенном перпендикулярно ему. Для изготовления деталей применяется высокопрочная сталь, способная в процессе кручения выдерживать очень большие нагрузки.
В отличие от пружинной конструкции, где основным рабочим элементом выступает пружина, здесь эту роль выполняет торсион. Это упругий вал, который жестко закреплен на несущей раме, а вторым концом он соединяется с колесной ступицей. Если подвеска передняя, то в таких случаях торсионы крепят на поперечном нижнем рычаге.
Основными элементами торсионной подвески являются следующие детали и механизмы:
- верхний и нижний поперечные рычаги;
- колесная ступица;
- стабилизатор поперечной устойчивости;
- амортизатор;
- продольный торсион;
- подрамник.
Варианты крепления
Расположение торсионных балок может быть поперечным и продольным. На легковых машинах, особенно обладающих задним приводом, располагаются они обычно поперечно. Принцип работы торсионной подвески направлен на то, чтобы сделать ход более плавным, регулировать крен автомобиля во время совершения маневров, снизить колебания управляемых колес. В некоторых транспортных средствах данный вариант подвески используется для автоматического выравнивания, чтобы придать балкам дополнительную жесткость, которая бывает нужна при движении по некачественному дорожному покрытию.
Самый распространенный вариант подвески такого типа — это полузависимая задняя подвеска в транспортных средствах с передним приводом. В таком случае это пара продольных рычагов, которые между собой связаны балкой U‑образной формы. Благодаря такому устройства балка имеет возможность работать на скручивание, вследствие колеса преодолевают неровности дороги независимо друг от друга.
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.
Немного истории напоследок
Впервые конструкции данного типа стали применяться на автомобилях Фольксваген Жук с 30‑х годов минувшего века. В военное и послевоенное время они неоднократно дорабатывались, модернизировались, использовались в грузовом автомобиле строении. Сегодня торсионные балки можно встретить в некоторых моделях Тойоты (в частности, ею оснащаются внедорожники), спортивных автомобилях Феррари. Французская автопромышленность разработала собственные разновидности таких систем. Так, концерн Ситроен нашел связь между длиной балки и степенью комфортности подвески, что нашло выражение в собственных конструкциях этого производителя.
Система работала настолько надежно, что ее не раз применяли для военной техники. Что касается советской автопромышленности, то торсионами оснащали грузовики ЗИЛ, а также легковые Запорожцы и ЛУАЗы. До начала 1960‑х годов их устанавливали исключительно на заднюю подвеску, но именно Ягуар впервые использовал передние торсионы.
Вот мы и разобрались, как работает подвеска данного типа.
С уважением, автор блога Андрей Кульпанов
Просмотры:4019
0Нравится
Поделиться
Принцип работы торсионной подвески | I4CAR
В наше время разнообразие автомобильных подвесок достаточно велико. Их можно разделить на несколько групп: пружинные, торсионные, пневматические и рессорные. В этой статье мы будем рассматривать устройство и принцип работы торсионной подвески.
Для начала давайте разберемся, что же это вообще за тип подвески. Одним из основных элементов в такой подвеске является металлическая балка – торсионная балка. Учитывая специфику ее работы и виды нагрузок, требования к материалу, из которого она изготавливается, особенно это касается прочности и упругости, должны быть на самом высоком уровне.
В конструктивном плане такая подвеска достаточно проста, но тем не мене обладает прекрасными ходовыми характеристиками, а также большим количеством иных достоинств. Сейчас такая подвеска устанавливается на многих автомобилях, но в основном это внедорожники и грузовики.
Принцип работы торсионной подвески позволяет обеспечить высокую плавность езды машины, она прекрасно гасит всевозможные колебания кузова при передвижении по неровной местности, одновременно служит и стабилизатором, и частью ходовой.
Перед тем, как приобретать трос для буксировки, ознакомьтесь с их разновидностями и техническими характеристиками.
Узнать о возможных причинах окисления клемм аккумулятора можно тут.
Еще большее количество преимуществ такая подвеска имеет в отношении ремонта и обслуживания. Она с легкостью регулируется и имеет достаточно длительный период эксплуатации. Это обусловлено тем, что первая подвеска такого типа появилась примерно в 30-ых годах минувшего столетия, соответственно, за время своего существования она претерпела множество доработок и усовершенствований. Впервые она была применена на автомобилях Volkswagen Beetle. Первая модернизация торсиона и последующая установка его на автомобили Tatra (тоже 30-е года), произошла благодаря работе чешского учёного Ледвинка. Очень похожая система, начиная с 1938 года, начала массово устанавливаться на машинах компании Porsche — KdF-Wagen.
Чуть выше уже говорилось, что данный тип подсветки характеризуется достаточно простым техническим устройством. Основными элементами ее является пара продольных рычагов, а соединены они торсионной балкой. Эта балка может скручиваться, что предоставляет колесам возможность быть друг от друга независимыми.
Такая конструкция способна обеспечить несколько больший спектр действий, нежели подвеска зависимого типа, но торсионная подвеска не имеет такой высокой эффективности, как зависимая подвеска. Потому подвеску торсионного типа принято относить к третьей разновидности: полунезависимая подвеска.
Расположение балки бывает поперечным или продольным. Как правило, последний тип расположения применяется для больших грузовых автомобилей, которые очень много весят. Легковые машины, в основном оснащаются поперечно расположенными торсионными подвесками. Чаще всего, это касается заднего привода. В не зависимости типа расположения, предназначения подвески остаются одинаковыми, также как и задачи, которые они должны выполнять:
- сделать ход автомобиля более плавным;
- поглощать по максимуму механические колебания рамы и колес;
- стабилизировать положение колёс, над которым происходит управление;
- регулировать угол крена при прохождении поворотов;
Стоит также отметить, что подобная технология применяется как при изготовлении иномарок, так и для «детищ» отечественного автопрома.
Принцип работы торсионной подвескиДля изготовления подвески торсионного типа применяется высокопрочная сталь, которая проходит специальную термическую обработку, что в результате позволяет ей справляться со сложными и сильными нагрузками, которые воздействуют на нее при кручении. По сечению такая балка может быть квадратной или круглой. Главный принцип работы торсионной подвески – работа на изгиб.
С одной стороны торсион жёстко крепится к автомобильной раме, а с другой – к рычагу, который соединен со ступицей. Когда колесо совершает вертикальное перемещение, на торсион начинает действовать сила, которая начинает «выкручивать» его, в результате чего появляется противодействующая сила, пытающаяся вернуть деталь в изначальное состояние. Благодаря чему, соединение ходовой части и кузова машины получается прочным и упругим. Чтобы обезопасить соединительные узлы и дополнительно защитить от нагрузок, возникающих во время удара, можно использовать обычные или гидравлические амортизаторы.
Так или иначе, в связи с тем, что балка производится из специальных сплавов металла, она имеет отличные пружинные качества и значительные допустимые (без остаточные в плане деформаций) углы скручивания. В итоге этого, эффективность торсионной подвески сравнима с работой рессорной или же пружинной подвески.
Хотите избежать ненужных проблем с двигателем? Прочитайте нашу статью — Перегрев двигателя причины.
Если вы собираетесь собрать прицеп собственноручно, то вам будет интересно почитать эту статью.
Бывает, что в дороге вы можете повредить колесо и нужно будет заменить его непосредственно на месте. Как правильно произвести замену, вы можете прочитать тут.
Преимущества торсионной подвески:
- если сравнивать с системой пружинного типа, то тут на лицо преимущества в размерах, соответственно и необходимого для размещения места нужно меньше;;
- сравнительно не сложная установка и простое обслуживание;
- небольшой вес;
- существует возможность регулировки дорожного просвета без конструктивных изменений подвески и замены деталей;
- имеет высокую степень надежности, но в случае необходимости довольно хорошо поддается ремонту;
- не требует частого обслуживания;
- не требует специальных условий и навыков для регулировки;
- когда автомобиль кренит, отлично справляется со стабилизацией и поддерживает управляемость на высоком уровне;
Учитывая принцип работы торсионной подвески и ее устройство можно сделать вывод, что обслуживание этой части ходовой в основном заключается в подтягивании (при необходимости) болтов крепления. И инструментов, для проведения такой работы, вам будет необходим лишь гаечный ключ.
По сути, этот тип подвески можно отнести к «Золотой середине», если бы не одно «положительное но». Жесткость торсионной подсветки можно регулировать без каких-то дополнительных технических доработок. И как упоминалось несколькими строками ранее, для этого нужно только подкрутить определенные болты, или же надавить на кнопки (в случае электрической регулировки). Но в любом случае принцип «сильнее закрутил, надежнее будет» тут не уместен, так как при чрезмерной затяжке болтов вы делаете свою подвеску очень жесткой, что тоже не очень хорошо.
Недостатки торсионной подвески:
- из-за свойств данной подвески автомобиль получает избыток «поворачиваемости», что усложняет контроль автомобиля особенно в период дождей или снега, когда сцепление покрышек с дорожным полотном ослабевает. Все это требует большей внимательности от водителя, особенно это касается владельцев небольших по размерам машин;
- торсионы, с технологической точки зрения, довольно не просты в производстве.
Все это является результатом повышенных требований к упругости и прочности этих деталей. Для дополнительной защиты металла и предотвращения появления трещин на его поверхности, торсионы подвергают специальным обработкам. Прочность поверхности увеличивают используя различные технологии, в том числе и пластические осадки. Применение таких технологий ведет к увеличению стоимости производства, а в дальнейшем и стоимости готовых изделий. Но даже учитывая это, торсионы довольно часто применяются в современных автомобилях, так как они позволяют повысить уровень комфортности езды по дорожным покрытиям различного типа и качества.
- одним из неприятных недостатков такой системы является использование подшипников игольчатого типа в местах, где концы торсионной балки крепятся к рычагам. Такие подшипники имеют достаточно ограниченный ресурс эксплуатации. В основном износ происходит из-за того, что даже через минимальные трещины в прокладках или сальниках, к ним просачивается грязь, вода и пыль.
Такие трещины появляются в результате утраты со временем материалами из резины своих свойств, а также по причине эксплуатации в агрессивной среде. В этом плане стиль вождения оказывает минимальное воздействие. Как с этим бороться? Старайтесь по возможности периодически проверять состояние сальников, прокладок и самих подшипников. Если вовремя производить их замену, то можно избежать более серьезных проблем связанных с торсионной балкой. Дело в том, что испорченные подшипники становятся причиной изменения развала колёс, из-за того, что места для посадки развальцовываются. Это хорошо, если можно еще такую балку отремонтировать, в худшем случае ее вовсе нужно будет менять. В теории подшипники служат от 60 000 км до 70 000 км.
По причине некоторых сложностей связанных с достижением полной независимости подвески, торсионы ограничены в плане массового применения. Данное свойство можно довести до необходимого уровня, если использовать амортизирующие рычаги имеющие возможность вращаться, на краях балки. Благодаря этому мы получаем необходимую независимость колёс и увеличиваем показатели плавности хода во время движения. Эффективность таких подвесок лучше всего проявляется на автомобилях имеющих сравнительно большой вес. Они подвергаются воздействию больших нагрузок и положительно влияют на комфортность езды. И соответственно, принцип работы торсионной подвески не позволит вам ощутит все ее достоинства на «легких» автомобилях.
Учитывая, что развитие технологий не стоит на месте и подвески других типов тоже модернизируются, торсионные подвески все реже встречаются на легковых машинах. Стоимость изготовления торсионов делает нецелесообразным их применение на таком виде транспорта. Как писалось ранее, такие подвески в основном устанавливаются на внедорожники и грузовики. Компании использующие данную технологию на своих автомобилях: General Motors, Mitsubishi, Dodge, Ford.
Торсионная подвеска принцип работы видео youtube.com/embed/BX-RXRdmhwA?feature=oembed» frameborder=»0″ allow=»accelerometer; autoplay; encrypted-media; gyroscope; picture-in-picture» allowfullscreen=»»>видео объясняют, как работает подвеска гоночного болида F1
Войти
Добро пожаловать! Войдите в свою учетную запись
ваше имя пользователя
ваш пароль
Забыли пароль?
Восстановление пароля
Восстановить пароль
ваш адрес электронной почты
Поиск
Сложные системы обеспечивают управляемость автомобиля и контакт шин с дорогой
—
Гоночные автомобили Формулы-1, возможно, не имеют много общего с обычными дорожными автомобилями, но они по-прежнему связаны одними и теми же законами физики. Это означает, что, как и всем автомобилям, автомобилям Формулы-1 нужна подвеска, чтобы колеса не касались дорожного покрытия и поглощали неровности. В этом двухсерийном видеоролике с YouTube-канала Chain Bear , посвященного Формуле-1, показано, как работает подвеска гоночного автомобиля Формулы-1, и что принципы работы примерно такие же, как и в вашем обычном автомобиле.
Первая часть посвящена основам подвески. Это необходимо каждому автомобилю, потому что альтернатива — установка осей непосредственно на шасси — привела бы к неудобной езде для водителя и непостоянному сцеплению шин, поскольку колеса отклоняются от неровностей или, в случае F1, от бордюров гоночной трассы. В то время как комфорт вождения не является главной задачей в гонках, подвеска также помогает обеспечить максимальное сцепление с дорогой, максимально удерживая шины в контакте с дорожным покрытием.
Хотя подвеска F1 выполняет ту же функцию, что и подвеска дорожного автомобиля, аппаратное обеспечение отличается. В современных автомобилях F1 используются толкатели, тяги и торсионы – вещи, которых нет в большинстве дорожных автомобилей.
Часть 2 объясняет, как эти компоненты F1 работают вместе. Один конец толкателя или тяги соединен с колесом, другой — с коромыслом на шасси. Когда колесо движется вверх и вниз, коромысло вращается. Торсионы, прикрепленные к коромыслу, противодействуют этому вращению и, в свою очередь, связаны с амортизаторами, чтобы ограничить их движение. Так подвеска поглощает неровности.
Однако подвеска также должна поглощать другие силы, воздействующие на колеса, такие как смещение веса, возникающее, когда водитель тормозит или входит в поворот. Если обе стороны подвески сжимаются одновременно, что называется подъемом, пружины подъема, установленные между коромыслами, могут противодействовать этому. Точно так же стабилизаторы поперечной устойчивости противодействуют крену кузова, когда одна сторона подвески сжимается в поворотах.
Стоит отметить, что эти видео охватывают только основы; команды неизбежно будут придумывать свои собственные вариации и пробовать совершенно разные конструкции, чтобы получить конкурентное преимущество. В следующем сезоне Формулы-1 также будут внесены кардинальные изменения правил, изначально запланированные на сезон 2021 года, но отложенные из-за пандемии коронавируса.
Эта статья была первоначально опубликована Motor Authority, редакционным партнером ClassicCars.com.
Диагностические решения: Пружины и прочее
Любая рессора, будь то листовая, торсионная или цилиндрическая, должна компенсировать неровности дорожного покрытия, поддерживать систему подвески на заданной высоте и выдерживать дополнительный вес без чрезмерного провисания. Как вы прочтете, каждая из этих функций чрезвычайно важна для обеспечения комфорта, точной управляемости и грузоподъемности современного импортного автомобиля.
ЛИСТОВЫЕ РЕССОРЫ
Исторически сложилось так, что стальные многолистовые рессоры являются одной из старейших и наиболее широко используемых конструкций пружин в автомобильных подвесках. Листовая рессора имеет много преимуществ не только потому, что она действует как пружина, но и потому, что она прикрепляет ось непосредственно к шасси. В некоторых случаях для выполнения вышеуказанных функций может использоваться одна «однолистовая» пружина. Хотя листовые рессоры обычно используются в грузовых автомобилях со сплошными ведущими мостами, поперечные листовые рессоры можно комбинировать с независимой задней осью, чтобы сформировать легкую систему задней подвески в высокопроизводительных дорожных автомобилях.
Листовая рессора также может быть «настроена» в соответствии с различными требованиями к несущей способности и плавности хода путем изменения количества, ширины, толщины и длины листов рессоры.
ТОРСИОННЫЕ ПРУЖИНЫ
Торсионная подвеска уже много лет используется на автомобилях, оснащенных системами подвески с короткими длинными рычагами (SLA). Как следует из названия, торсион представляет собой просто длинный круглый стержень длиной примерно четыре фута, который предназначен для скручивания при воздействии веса на систему подвески. Поскольку торсион обычно «предварительно натягивается» встроенным в него поворотом по часовой или против часовой стрелки, торсион подходит только к той стороне автомобиля, для которой он был разработан. К преимуществам торсионной системы подвески можно отнести компактность и малый вес. Поскольку натяжение торсиона регулируется регулировочным винтом с резьбой, торсионы можно использовать для «точной настройки» высоты подвески.
ЦИЛИНДРИЧЕСКАЯ ПРУЖИНА
Функцию спиральной пружины можно лучше понять, если представить ее в виде длинного тонкого торсионного стержня, свернутого в спираль. Поскольку витая проволока скручивается во время циклов сжатия и растяжения пружины, спиральная пружина фактически работает по тому же принципу, что и торсион.
Поскольку спиральная пружина занимает относительно мало места, ее можно использовать в различных конструкциях подвески, включая стойки Макферсона, неразрезную ось с продольными рычагами, независимую заднюю ось или любую систему подвески SLA, использующую пружину или пружинную подвеску. конфигурация амортизатора. В большинстве современных импортных автомобилей используется винтовая пружина в вариациях конструкции стойки Макферсона. Как правило, калибр проволоки, длина, общий диаметр и количество витков определяют характеристики винтовой пружины. В некоторых случаях цилиндрическая пружина может быть спроектирована как пружина с переменной жесткостью, которая увеличивает несущую способность при сжатии. Винтовые пружины с переменной жесткостью часто используются в конфигурациях шасси, которые иногда выдерживают большие нагрузки.
ПРИНЦИП РАБОТЫ ПРУЖИН
Пружины амортизируют движение автомобиля по принципу соотношения подрессоренной и неподрессоренной масс. Сельскохозяйственный фургон без рессор имеет 100% неподрессоренную массу. Если между шасси и осями установлены рессоры, отношение подрессоренной части к неподрессоренной части может составлять 90 %, представляющее вес шасси, и 10 %, представляющее вес оси и колеса.
По мере того, как автомобиль набирает скорость, рессоры начинают амортизировать удары ударов о неровности дорожного покрытия. По мере увеличения скорости автомобиля требуется более жесткая жесткость пружины, чтобы поддерживать контакт осей и колес с дорожным покрытием. Вот почему в высокопроизводительных автомобилях, как правило, используются более жесткие системы подвески, чем в обычных легковых автомобилях.
Поскольку сжатая пружина будет сильно растягиваться, необходимо использовать «амортизаторы» для демпфирования циклов сжатия и растяжения пружины. Без демпфирования резкое сжатие и растяжение пружины привело бы к потере контроля над автомобилем на неровной поверхности дороги. По мере того как контроль отбоя ухудшается из-за нормального износа амортизаторов, автомобиль начинает испытывать плохую плавность хода, реакцию рулевого управления и управляемость. Кроме того, износ шин ускорится из-за истирания шин, вызванного геометрией подвески, работающей вне своего нормального диапазона.
Как правило, характеристики сжатия и растяжения амортизатора должны соответствовать характеристикам сжатия и растяжения пружины. Поскольку более жесткие пружины обычно не испытывают экстремальных диапазонов хода, для нормального вождения может потребоваться меньшее демпфирование или контроль отбоя. С другой стороны, более мягкие пружины могут потребовать большего демпфирования, потому что они, как правило, испытывают большее сжатие и растяжение и, таким образом, заставляют амортизатор работать намного тяжелее.
Для повышения производительности важно помнить, что стабилизатор поперечной устойчивости также должен быть частью любой пружины или амортизатора. При любой процедуре модификации жесткость пружины, демпфирование амортизатора и мощность стабилизатора поперечной устойчивости должны соответствовать весу автомобиля, конструкции шасси и условиям вождения для обеспечения максимальной управляемости, несущей способности и комфорта вождения.
ПРУЖИНЫ И ГЕОМЕТРИЯ ПОДВЕСКИ
После многочисленных циклов растяжения и сжатия пружина постепенно испытывает усталость металла. Во многих случаях исходная высота пружины уменьшается, что приводит к провисанию системы подвески. В крайних случаях усталости металла пружина ломается и вызывает заметную потерю высоты подвески.
Как правило, провисшие пружины увеличивают угол развала в типичной системе подвески SLA. Напротив, провисшие пружины уменьшают угол развала в системах подвески со стойками МакФерсона. Хотя большинство систем подвески можно отрегулировать, чтобы компенсировать незначительное уменьшение высоты подвески, вызванное провисанием пружины, в случаях, когда угол развала не регулируется, может потребоваться замена пружины для восстановления геометрии подвески и угла развала.
ЗАМЕНА ПРУЖИНЫ
Поскольку любая сжатая пружина накапливает взрывоопасное количество энергии, важно использовать качественное оборудование для сжатия пружин и следовать рекомендуемым процедурам безопасности и обслуживания при замене пружин. Перед снятием любой пружины важно «спланировать» процедуру, чтобы убедиться, что все необходимые инструменты и оборудование находятся под рукой и отрегулированы для использования, чтобы обеспечить безопасное снятие и замену пружины.
Перед заменой пружины проверьте правильность давления и размера шин, затем запишите высоту подвески автомобиля на всех четырех колесах. Заменяйте пружины по одной, чтобы убедиться, что важные детали, такие как проводка ABS и тормозные шланги, установлены правильно. Повторную сборку стоек MacPherson можно облегчить, начертив карандашом линию по длине стойки, чтобы указать взаимосвязь частей. Перед повторной сборкой проверьте опорный подшипник стойки на наличие смазки и плавность работы. Для предотвращения шумной работы между концом витка пружины и гнездом пружины, выбитым на рычаге управления или стойке в сборе, должен быть зазор не менее 1/4 дюйма.
При замене торсионов убедитесь, что они установлены в правильном положении. Правильная высота подвески достигается только после того, как через штангу проработан «скручивание» путем подпрыгивания подвески через 20-30 циклов сжатия. В некоторых случаях процесс езды на велосипеде можно облегчить, временно отключив амортизаторы.
При замене винтовых пружин убедитесь, что пружины правильно переставлены слева направо и правильно установлены в гнездах для пружин, расположенных в рычаге подвески и шасси. Если спиральная пружина установлена неправильно, это приведет к нежелательному увеличению высоты подвески. Также убедитесь, что все резиновые изолирующие прокладки или другое оборудование находятся в хорошем состоянии и установлены на свои места.
Все болты должны быть установлены на свои исходные места и позиции.