Торсійна балка – вид підвіски, у якій роль пружного елемента грає торсіон. Торсіон – це металевий пружний елемент, який працює на скручування. Цей елемент зазвичай складається з набору стрижнів, пластин або балки певного перерізу. Торсіон одним кінцем кріпиться до напрямного елемента – , а іншим – до рами або кузова автомобіля. Завдяки торсіону досягається пружний зв'язок між кузовом та колесом. Торсіони застосовуються в різних видахпідвісок: на подовжніх важелях, підвісці на подвійних поперечних важеляхі так далі. Такий принцип знайшов застосування і в конструкції торсійної балки (підвісці зі зв'язаними між собою важелями правого та лівого колеса). Зважаючи на наявність міцного зв'язку між колесами найбільшого поширенняконструкція знайшла у задній підвісці передньопривідних автомобілів. На сьогоднішній день можна сміливо сказати, що підвіска задніх колісна основі торсійної балки – найбільш поширена конструкція.
Торсійна балка - порожниста сталева деталь складної конфігурації, жорстка на вигин, але податлива на кручення. Це дозволяє колесам переміщатися вниз і вгору незалежно один від одного. Торсійна балка кріпиться до кузова, як правило. Жорсткість самої балки у поперечному напрямку повинна забезпечувати постійну відстань між колесами. Додатковими пружними елементами в підвісках із торсіонною балкою найчастіше є пружини.
Історія створення та розвитку торсійної конструкції
Прототипом нинішньої балки є торсіон - пристрій, який вперше був використаний у 30-х роках ХХ століття. Надалі удосконаленням торсійної підвіскизаймалися – чеський професор Ледвінка та німецький винахідник Фердинанд Порше, який вперше адаптував її для масового виробництва.
Досить широке застосуванняна малолітражних автомобіляхторсіони отримали у 50-60-х роках минулого століття. Причина інтересу до пристрою відносної простоти виготовлення та компактності цих елементів. До кінців торсіону прикріплювалися поздовжні важелі, що коливаються, які були з'єднані з поворотним кулакомза допомогою кульових опор або шкворневого вузла.
На автомобілі "Запорожець" як передня підвіска використовувалися два торсіони з квадратним перетином, які полягали в сталеві трубирозташовані один над одним, до кінців труб прикріплювалися поздовжні важелі підвіски. Автором цієї конструкції був той самий.
Пристрій та принцип роботи торсійної балки
Напрямним пристроєм підвіски з торсіонною балкою є два поздовжні важелі, які жорстко з'єднані між собою балкою. З одного боку поздовжні важелі кріпляться до ступиць коліс, а з іншого – до кузова. Торсіонна балка має U-подібний переріз, завдяки чому має малу жорсткість на кручення і великий на вигин. Ця властивість дозволяє колесам незалежно один від одного рухатися вгору-вниз.
на сучасних автомобілях торсіонна балкаможе розташовуватися поперечно чи подовжньо. Поперечне розташування застосовується на легкових автомобілі. А поздовжня схема розташування властива, переважно, великим та важким вантажівкам. В обох варіантах торсіонна підвіска забезпечує оптимальні значення загасання коліс та кузова, забезпечує плавність ходу та регулює крен при повороті.
На деяких автомобілях торсіонна підвіска може використовуватися спільно. Залежно від стану дорожнього покриттята швидкості руху цей електромотор стягує балки для отримання необхідної жорсткості.
Плюси та мінуси торсійної балки
Головні переваги торсійних підвісок загалом – це компактність по ширині автомобіля, легкість у регулюванні висоти. дорожнього просвіту, невелика Загальна масаі, звісно ж, довговічність. Підвіски з торсіоном дуже прості в технічному обслуговуванні та експлуатації. Такі підвіски набагато легше регулювати, ніж пружинні. З погляду виробників: торсіонна балка дешева у виготовленні та легко встановлюється на машину на складальних лініях.
Один з найбільш вагомих недоліків: додаткові вібрації, що передаються від коліс на кузов, що сприяють низькому комфорту пасажирів задніх сидінь. І як наслідок, що негативно позначається при поїздках на далекі відстані.
Питання експлуатації
Якщо торсіонна підвіска на автомобілі розбовталася, то регулювання її положення можна за допомогою простого гайкового ключа. Для цього необхідно забратися під автомобіль і підтягнути болти, що розбовталися. Головне при цьому не перестаратися, тому що перетягнуті болти під час руху автомобіля стануть причиною зайвої жорсткості ходу.
Сучасні автомобілі дуже відрізняються від тих, що були поширені ще за часів молодості наших батьків. Проте основні елементи конструкції збереглися. Вони були лише покращені до того рівня, щоб бути готовими до нормальної повсякденної експлуатації. Як приклад можна навести підвіску.
Сьогодні можна зустріти моделі авто з пневматичною або пружинною підвіскою, а також такі, що експлуатують ресорний тип підвіски. Але, темою нашої сьогоднішньої розмови стане те, що таке, і як працює торсіонна підвіска.
Торсійна підвіска на реальному автомобілі
Загальні терміни
Торсійною підвіскою називають спеціальні металеві вали торсійного типу, які працюють на кручення.
Один з їх кінців закріплюється на шасі, тоді як інший встановлюється на важіль, який повністю закріплюється перпендикулярно, і пов'язаний з віссю. Підвіска розглянутого типу виготовляється із сталі, яка була попередньо оброблена у відповідному температурному режимі. Завдяки цьому, під час кручення, підвіска здатна витримувати значні навантаження. По суті, основним принципом роботи цієї підвіски вважатимуться вплив вигин.
Як правило, торсіонна балка розташовується поздовжньо або поперечно. Якщо говоримо про поздовжньому типі розміщення, воно застосовується на великих автомобілях. Найчастіше йдеться про вантажівки, в яких передбачено значне навантаження на ходову частину. А от легкові автомобілі, В основному, застосовують поперечне розташування даної підвіски, та ще й на задньому приводі.
Зустрічається така підвіска і інших транспортних засобах
Але в обох випадках подібна підвіска допомагає забезпечити досить плавний рух, а також провести регуляцію крену при проходженні поворотів. Цим забезпечується максимальне значення згасання коливань, як коліс, так і кузова. До того ж, проводиться зменшення коливання коліс, які є в даному випадкукерованими.
Деякі моделі автомобілів експлуатують торсіонну підвіску для того, щоб проводити автоматичне вирівнювання за допомогою двигуна. Він ніби стягує балки, надаючи додаткову жорсткість. Конкретна ефективність визначається швидкістю руху та станом дороги.
Підвіска, в якій може проводитись регулювання висоти, може застосовуватися під час заміни коліс. Справа в тому, що автомобіль чи інше транспортний засібпіднімається за допомогою трьох коліс, тоді як четверте колесо буде піднято без допомоги домкрата.
Перевага торсійної підвіски
Як і у будь-якої технології, торсіонна підвіска має свої переваги. Ми говоримо про те, що експлуатація автомобілів з таким типом підвіски виявляється однією з найдовших. Це є результатом того, як влаштовано торсіонну підвіску.
Регулювання висоти
До того ж, ви можете легко проводити регулювання висоти. А компактність по ширині послужить хорошу службу, як автомобільним виробникам, так і тим, хто займатиметься безпосереднім обслуговуванням авто.
Економія місця
Підвіска подібного типу зазвичай займає значно менше місця, ніж пружинна підвіска, яка має назву МакФерсон. Ну і, звичайно ж, важливо згадати про те, що торсіонна підвіска є однією з найпростіших в експлуатації та технічному обслуговуванні.
Схематичне зображення торсійної підвіски
У тій ситуації, коли така підвіска розбовталася, провести її регулювання можна дуже просто. Для цього використовується звичайний гайковий ключ. Вам потрібно лише забратися під автомобіль, щоб підтягнути потрібні болти. Але, тут слід пам'ятати, що надмірна затяжка болтів загрожує дуже жорстким ходом автомобіля надалі. У цьому й полягають основні плюси та мінуси торсійної підвіски.
Але що ж таке торсіон?
Тепер потрібно розібратися з тим, що ж є цей торсіон, який і став основою настільки популярної підвіски. По суті, це лише пружний елемент з металу, який працює, як ми вже говорили, на скручування.
В основному це стрижень з металу, який має круглий переріз зі спеціальним з'єднанням шліцевого типу на своїх кінцях. У деяких випадках торсіон може складатися з набору пластин і стрижнів, а також балки, яка має потрібний переріз.
А ось так виглядає сам торсіон
Зовнішній вигляд торсіону від автомобіля Мітсубісі Паджеро
Дуже важливою особливістюторсіону можна вважати те, що він може використовуватися для регулювання висоти кузова. Звичайно ж, у високотехнологічних автомобілівцей параметр складно назвати дуже важливим, але багато класичних транспортних засобів, а також ті автомобілі, які покликані забезпечувати можливість проїзду в самих складних умовах, добре використовують цю можливість.
Говорячи про торсіонну балку, яка займає особливе місце в конструкції підвіски, потрібно сказати, що її напрямним пристроєм вважається пара поздовжніх важелів, які з одного боку кріпляться до кузова, а з іншого - до колісним маточям. Сама ж балка має U-подібний переріз, так що ви можете розраховувати на максимальну жорсткість і міцність. На вигин міцність буде сильнішою, ніж на кручення. Тому колеса можуть рухатися по вертикалі, незалежно один від одного.
Коротке відео, яке розповідає про те, що таке торсіонна підвіска:
У конструкціях сучасних незалежних підвісок поряд з пружиною або пневмобалоном як основний пружний елемент може також застосовуватися і торсіон (torsion - кручення, в перекладі з французької). Торсіонна підвіска забезпечує автомобілю ряд переваг, головними з яких є висока плавність ходу та компактність підвіски. Однак її суттєві недолікиу вигляді найгіршої керованості та валкості автомобіля не дозволяють застосовувати торсіони в основному сучасних легкових автомобілів.
Історія появи
Торсійна підвіска почала застосовуватися ще з середини 1930-х років на автомобілях французької марки Citroen. У 1940-х торсіони використовувалися на гоночних автомобілях Porsche.
Легендарний французький автомобіль Renault 16 з торсійною підвіскою
Згодом їх застосовували і багато інших автовиробників. Наприклад, Renault, ЗіЛ та Chrysler. Застосування торсійної підвіски було зумовлене насамперед добрими показникамиплавності ходу та простотою конструкції.
Що таке торсіон?
Пристрій торсіону є металевим валом або стрижнем, що працює на скручування в одному напрямку. У поперечному перерізі торсіон може бути круглим або квадратним, рідше пластинчастим - що складається з декількох шарів, що працюють на кручення.
Пружний елемент торсійної підвіски з кріпленнями Один з кінців торсіону жорстко прикріплений до важеля підвіски, що несе, за допомогою шліцевого з'єднання, другий аналогічним чином фіксується на кузові або рамі автомобіля. Вісь обертання важеля та вісь закручування торсіону знаходяться на одній лінії. Маючи розрахований опір до скручування під навантаженням, торсіон утримує вагу автомобіля і забезпечує ефективне пружне з'єднання підвіски та кузова при переміщеннях важеля. Принцип роботи торсіону використовується також у стабілізаторі поперечної стійкостіпри протилежних ходах підвіски однієї осі.
Торсіонні вали круглого перерізу Сплав сталі, з якого виготовляється торсіон, має високими характеристикамипружності та витривалості, здатний витримувати тривалі навантаження без погіршення своїх властивостей. Довжина та товщина валу також впливає на робочі характеристики та м'якість підвіски. Для захисту від іржі та руйнування поверхню торсіону покривають спеціальним антикорозійним складом або прогумованим покриттям.
Принцип роботи торсійної підвіски
Торсійна підвіска працює аналогічно пружинній, ресорній або пневматичній. Як пружинний елемент виступає сталевий стрижень - торсіон. При роботі підвіски на торсіон передається зусилля від важеля, що примушує стрижень скручуватися до певної межі. Після цього пружний елемент повертається у вихідний стан, вирівнюючи положення важеля.
Види торсіонних підвісок
Передня незалежна торсіонна підвіска на поперечних важелях
Пристрій та принцип роботи торсійної підвіски Передня торсіонна підвіска на поперечних важелях (один або два в залежності від конструкції) складається з наступних елементів:
- Поздовжньо розташований торсіон, що працює на скручування та замінює пружину.
- Нижній або верхній важіль, що сприймає основне навантаження, за допомогою якого відбувається передача зусилля на торсіон.
- Демпфуючий елемент - , що виконує функцію гасіння коливань.
- , що компенсує крен кузова під час руху.
Незалежна передня торсіонна підвіска на подвійних поперечних важелях Toyota Hilux Surf Компактність передньої торсійної підвіски на поперечних важелях дозволяє ефективно використовувати вільний простір. Наприклад, для встановлення потужних приводів коліс. У зв'язку з цим торсіони набули поширення при виробництві рамних позашляховиків, що поєднують підвищену прохідністьз м'якістю підвіски. Наприклад, Toyota Land Cruiser 100 (кріплення торсіону до нижньому важелю) та Toyota Hilux Surf (торсіон на верхньому важелі). Також торсіони застосовуються на передній осі комерційних автомобілів.
Задня незалежна підвіска з поперечним розташуванням торсіонів
У конструкціях задніх підвісок із поздовжнім розташуванням важелів торсіони встановлюються поперечно. Легендарна французька автомобіль Renault 16, що випускався до 1990-х років, оснащувався передньою підвіскою з подовжньо розташованими торсіонами, а задньої - з поперечно.
Задня підвіска з поперечним розташуванням торсіонівОсобливістю пружних елементів задньої підвіскибуло їхнє розташування — один знаходився позаду іншого, що конструктивно тягнуло різницю в колісній базі по сторонах автомобіля (одне з коліс знаходилося ближче до переднього на кілька сантиметрів). Керованість та стійкість автомобіля залишала бажати кращого, проте саме компактність торсійної підвіски дозволила значно збільшити об'єм. багажного відділеннящо значною мірою визначило популярність моделі. Нині подібна схема підвіски автовиробниками не застосовується.
Напівзалежна задня торсіонна балка
Задня напівзалежна U-подібна торсіонна балка Напівзалежна торсіонна балка U-подібного перерізу, що має у складі інтегрований пружний стрижень, стає міцнішою на вигин. При цьому вона дозволяє колесам однієї осі трохи переміщатися один щодо одного при проїзді нерівностей. Цим досягається покращення керованості та стійкості автомобіля. Ця підвіска застосовується на задньої осібільшості бюджетних передньопривідних автомобілів.
Визначимося, що є автомобільна підвіска. Це пристрій, що забезпечує пружне зчеплення автомобільних колісз несучою системою, а також регулювальне положення кузова під час руху, що зменшує навантаження на колеса.
На сьогоднішній день пропонуються різні типипідвісок: ресори, пневматичні, пружинні, торсіонні і т.д. Так, торсіонний тип - це торсіонні вали з металу, які працюють на кручення, при цьому один кінець прикріплюється до шасі, інший - до спеціального важеля, що стоїть перпендикулярно і пов'язаний з віссю.
Виготовлення такої деталі проводиться з термічно обробленої сталі, що безпосередньо дозволяє витримати великі навантаженняу момент кручення.
Головним принципом дії підвіски вважається робота на вигин.
Застосування торсійної моделі
Розташування торсійної балки можливе поздовжньо та поперечно. Розташування поздовжнє використовується на великих, важких вантажних авто. На легкових автомобілях використовують поперечне розташування, зазвичай на задньому приводі.
У цих двох випадках механізм призначений для забезпечення плавності ходу, регулювання нахилу при повороті, забезпечення оптимальної величини загасання коливань коліс, кузова, зменшення коливань керованих коліс.
Для деяких автомобілів торсіонну підвіску застосовують для автоматичного вирівнювання із застосуванням мотора, що стягує балки для додаткової жорсткості, залежно від швидкості, а також стану покриття дороги.
Конструкцію з регульованою висотою можна використовувати для заміни коліс. Це коли транспортний засіб піднімають за допомогою трьох коліс, а 4 піднімається за допомогою домкрата. Основною перевагою такого виду підвісок вважається довговічність, легкість у регулюванні висоти, а також компактність по ширині транспорту.
Вона займає набагато менше простору ніж пружинні підвіски. Безумовно, торсійна конфігурація легка в експлуатації, а також у технічному обслуговуванні.
Процес роботи
З цього відео, ви дізнаєтеся, як працює торсіонна підвіска.
Завдяки тому що торсіонний валзакріплюється жорстко на кузові або рамі автомобіля, на нього під час роботи підвіски впливають сили скручування. Але торсіонний вал виробляється з особливого сплаву і має певне гартування, що дозволяє працювати у вигляді пружинного елемента.
У момент скручування вал прагне повернути автомобільне колесоу початкове становище. Так, принцип роботи подібний до пружинного або підресореного різновиду цієї деталі автомобіля. Підлогу незалежна підвіскаявляє собою систему підресори, виконану у вигляді двох поздовжніх важелів з'єднаних поперечкою поздовжніх важелів.
Основні переваги такого механізму:
- легкість монтажу;
- мала вага;
- компактність.
Ключовий недолік - можливість застосування лише на мосту, що не веде.
Регулювання підвіски
У разі підвіски, що розбовталася, відрегулювати положення можна за допомогою звичайного гайкового ключа. Достатньо дістатися вниз автомобіля, підтягнути необхідні болти. Головне не перестаратися з метою запобігання надмірній жорсткості ходу в момент руху. Регулювання торсійної запчастини легше за регулювання пружинних типів.
Виробниками автомобілів змінюється торсіонна балка регулювання положення руху залежно від ваги двигуна.
Ключові властивості ремонту
Розглядаючи всі проблеми торсійних балок, можна зробити висновок, що обслуговування, а також ремонт торсійної підвіски пов'язаний з такими ситуаціями:
- Регулювання висоти конструкції.
- Демонтаж чи заміна торсіонів.
- Заміна голчастих підшипників.
- Заміна пальців, осей задньої балки.
- Ремонт важелів задньої балки.
Регулювання висоти задньої підвіски не варто розглядати як ремонт всієї конструкції. Це зазвичай відбувається через те, що господар авто хоче здійснити підняття задній частиніавто.
Іноді зміна висоти балки передбачена з метою підвищення жорсткості та зменшення осідання автомобільної задньої частини, при максимальному завантаженню. Треба знати, що торсіон задньої балки не здатний працювати при зміні висоти задньої балки, експлуатуватися буде при більш агресивному навантаженні, а це може позначитися на його ресурсі.
Процес зміни висоти полягає у зміні становища торсіону, вірніше його шлицевого кінця, і навіть зірочки. У торсіону на кінцях є шліцеві роз'єми. Торсіон одним кінцем кріпиться в шліцевий роз'єм, важіль задньої балки.
А іншим – у роз'єм на корпусі балки. Якщо здійснюється ремонт даного типупідвіски, тоді знадобиться демонтаж торсіонів.
У цій ситуації важливо зробити в задній балці рідне положення торсіонів, щоб у момент монтажу було зрозуміло, що куди вставляється. З метою демонтажу торсіону у процесі стягування зі шліцевого з'єднання використовується інерційний знімач.
Шпильку зйомника вкручують у різьблення на торці торсіону, можливо, це різьблення варто почистити.
Часто шліцеві з'єднання «закисають» або «прикипають», у такому разі, стандартний знімач не допоможе, виручити зможе лише звичайна кувалда.
Часто ремонт торсійної підвіски пов'язаний із процесом заміни голчастих підшипників задньої балки. Згідно з деякими даними, процес заміни голчастих підшипників необхідний після 80 000 км пробігу.
При заміні підшипників знадобиться демонтаж торсіонів та важелів балки. Кожна сторона балки містить два підшипники. Найнебезпечнішою проблемою задньої балки є знос голчастого підшипника, адже звичайному автолюбителю це важко.
За відсутності діагностики авто експлуатується і при підшипнику, що розсипався, цим посилюючи проблему. В результаті зношується вісь. Безумовно, осі задньої балки можна замінити, але це дуже важко в «домашніх» умовах, оскільки крім знань та досвіду потрібно спеціальне обладнаннята пристосування.
Станції технічне обслуговуванняне замінять осі, а пропонують лише нову балку у збірці з новими осями, а це дуже дорога пропозиція.
Найбільш важким випадком при ремонті конструкції торсійного типу є руйнування посадкового місцяпідшипника у важелі. Таке відбувається рідко, у дуже «занедбаній» ситуації.
Руйнування посадкового місця відбувається з тих причин, що палець задньої балки, хоча набагато рідше, оскільки це місце захищається зовнішньою обоймою підшипника. Процес ремонту важеля: відновлення посадкового місця на металорізальному устаткуванні.
Головною проблемою реставрації важеля балки є пошук необхідного обладнання, така робота здійснюється на верстаті токарно-розточувальному.
Галерея
У даному розділі знаходяться фото торсіонних підвісок для танка, причепа та інших.
Збираючись купувати машину, варто дізнатися про плюси і мінуси торсійної підвіски, щоб вирішити, вибирати авто саме з таким типом, або звернути увагу на більш традиційне оснащення. Особливо популярна установка торсійної балки у французів – майже все моделі Renault, Peugeot та Citroen обладнані саме нею.
Найчастіше цей механізм навіть називають французькою балкою, хоча заснована на ідеї, вперше втіленої в машині Volkswagen Beetle (і сталося це у 30-ті роки минулого століття), а вдосконалювали деталь чех Ледвінка та німець Фердинанд Порше. Головною деталлю у підвісці є торсіон. Він є пружним сегментом з металу, призначений для роботи на скручування.
Найчастіше торсіон - це кругла стрижнева деталь зі шліцевими сполукамина закінчення, однак він може бути зроблений з балки або збирання особливих пластин. З одного боку механізм кріпиться до кузовщини або автомобільної рами, а з іншого – до важеля. Торсійна балка може бути орієнтована вздовж осі автомобіля (цей варіант використовується в важких вантажівках), а може бути і поперечної - саме таку монтують на легковиках, і в основному - задньопривідних.
Плюси та мінуси торсійної підвіски обумовлені саме особливостями її будови. Давайте детальніше розберемо переваги і недоліки подібної механічної конструкції, що стала вже досить звичною і використовується в багатьох автомобілях.
Що маємо у плюсі?
Найголовніший виграш – у компактності такого типу збирання. За рахунок малої розмірності з'являється можливість спорудити досить великий багажникта надати достатньо місця для розміщення задніх пасажирів- Тобто додається простір. Дуже цінною якістю також є залежність жорсткості підвіски від розмірів торсіону: чим він довший, . До того ж регулювання жорсткості/м'якості дуже просте і здійсненне навіть своїми силами в домашніх, так скажімо, умовах.
Існує навіть можливість деякого регулювання кліренсу. Перерозподіл динамічного навантаження від траси по всій рамі автомобіля підвищує його стійкість і робить машину більш слухняною в управлінні та експлуатації. У техобслуговуванні та ремонті торсіонна підвіска (в більшості випадків) простіше та дешевше пружинної. Загальна вага її знову ж таки значно менша, ніж у традиційної, що добре позначається на економічності їзди та терміні служби всього автомобіля (додається ресурс). На погляд виробника, виграшність торсійної підвіски – в не надто дорогому її виготовленні та практичній простоті установки.
Статті на тему:
Що пішло у мінус?
Однак жоден пристрій, як правило, не може бути досконалим та ідеальним. Якісь неприємні сторони є навіть у найуспішнішої інженерної думки. У торсіонній підвісці знайдені експертами такі, не зовсім приємні недоліки:
- Найголовніший і всіма відзначається мінус - тряска на задньому сидінні. На кузов йдуть додаткові вібрації, які позаду всіма пасажирами відчуваються дуже добре;
- Якісної шумоізоляції домогтися не можна навіть із додатковими заходами – все з тієї ж причини, через яку людям позаду не надто комфортно;
- Їздити доведеться обережніше і акуратніше: наявність зварних швіві, відповідно, присутність напруги в них обмежують максимальну допустиме навантаженняна підвіску;
- Торсіони мають схильність лопатися не гірше за пружини. А стоять вони все ж таки куди суттєвіше;
- Дуже відносною може стати і дешевизна ремонту з обслуговуванням. Це вже залежить від конструктивних особливостейкожної моделі. Якщо для ремонтних робітпотрібно буде демонтувати всю балку при заміні торсіону (а достатня кількістьмоделей сконструйовано саме таким чином), то рахунок за послуги вам виставлять досить суттєвий. Якщо ж надано можливість підібратися до мінливої деталі без глобального демонтажу – то так, ціна буде нижчою, ніж при аналогічних роботах із пружинною підвіскою.
