У багатьох автомобілях використовуються незалежні системи підвісок, у яких замість пружини чи пневмобалону встановлено торсіон. Подібна конструкція надає ряд плюсів, серед яких – підвищена м’якість та легкість ходової частини. Але є і негативні якості, такі як погіршення маневреності і валкість транспортного засобу. Розберемося, що являє собою торсіонна підвіска, як вона влаштована і для яких цілей застосовується.
1. Історія появи
Нинішній прототип ходової на базі торсіонної балки з’явився внаслідок багаторічної роботи з удосконалення конструкції, виготовленої для Volkswagen Beetle у 30-х роках. минулого сторіччя. Інженер із Чехії Ледвінка вніс коригування в торсіон та почав встановлювати його на машини марки Tatra.
Офіційні факти серійного використання торсіонної підвіски з’явилися ще у 1930-х роках. Її можна зустріти на моделях французького концерну Citroen. Через 10 років торсіони з’явилися на болідах та спорткарах Porsche. Знаменитий інженер із Австрії швидко оцінив головну перевагу таких деталей для гоночного транспорту – невелика вага.
У воєнний час торсіони експлуатувалися у службових автомобілях та спецтехніці. Наприклад, на базі такої конструкції вироблялися німецькі «Пантери» та «КВ» радянського виробництва. Після благополучних випробувань у бою системи поширилися у всьому світі.
Їх неодноразово обирали інші відомі концерни, включаючи Renault, Chrysler і навіть вітчизняний ЗІЛ. Основними аргументами на користь описаного типу ходової стали кращі параметри плавності та простіше обслуговування через примітивний пристрій.
2. Як влаштований торсіон
Торсіон виготовлений у вигляді стрижня або валу із металевого сплаву, який працює на скручування в одному положенні. У розрізі виріб має круглий або квадратний переріз (у поодиноких випадках зустрічаються пластинчасті вироби, виконані з певної кількості шарів).
Один кінець торсіону утримується на важелі за допомогою шліцевої фіксації. Друга частина – ідентичним способом на рамі чи кузові. Вісь обертання та закручування торсіону розташовані на одній лінії. Торсіон має грамотно підібраний опір до скручування, через що впевнено витримує масу машини, гарантуючи стабільне пружне з’єднання кузова та підвіски при зміщенні важеля.
Принцип дії торсіону задіяний у стабілізаторах поперечної стійкості. Для виготовлення конструкції застосовують високоміцні сорти сталі, що мають підвищену стійкість до навантажень без втрати початкових властивостей. На робочі параметри та плавність підвіски впливають товщина та довжина валу. З метою захисту поверхні від іржі її обробляють спеціальною речовиною або наносять шар гуми.
Щоб торсіон мав пружні властивості при скручуванні, матеріал його виготовлення проходить особливу термічну обробку. В результаті він стає стійким до підвищеної крутної напруженості, і витримує великі кути закручування без деформації.
На окремих моделях автомобільна торсіонна підвіска дозволяє автоматично вирівнювати положення машини з використанням силового агрегату, що стягує балки для підвищення жорсткості з урахуванням специфіки руху та стану покриття.
Системи зі змінною висотою зручні при заміні колісних шин або дисків, оскільки підйом кузова здійснюється за допомогою трьох коліс, а четверте піднімається самостійно без застосування домкрата.
3. Основні різновиди торсіонних підвісок
В автомобільній індустрії застосовується три типи підвісок на базі торсіону:
- Передня незалежна на поперечних важелях. За рахунок компактного виконання сприяє раціональному витрачанню вільного простору та дозволяє встановлювати масивні колісні приводи. Подібний тип зустрічається у конструкції рамних позашляховиків та на передніх осях комерційного транспорту;
- Задня незалежна з поперечним розташуванням. Легендарна модель Renault 16 комплектувалася саме такою підвіскою із поздовжнім розміщенням торсіонів спереду та поперечним ззаду. Система не набула популярності через погіршення керованості та стійкості авто на дорозі;
- Напівзалежна. Конструкції з U-подібним перерізом та пружним стрижнем відрізняються підвищеною міцністю на вигин. Також вони дозволяють колесам на одній осі зміщуватися відносно один одного при подоланні дорожніх нерівностей. В результаті машина стає більш керованою та стійкою.
4. Позитивні якості та слабкі сторони торсіонної підвіски
Розміщення балки під конструкцією кузова буває поперечним та поздовжнім. Другий варіант поширений на великогабаритній та важкій техніці. На легких моделях більш популярні компактні торсіони задньої підвіски. У двох випадках вони вирішують такі завдання:
- забезпечують максимально плавний рух транспортного засобу;
- поглинають навантаження та коливання кузовної платформи та коліс автомобіля;
- відповідають за утримання положення керованих коліс;
- регулюють кут крену при вході в повороти.
Підвіски з поперечним розташуванням балки мають обмеження за довжиною на фоні ширини колії автомобіля. Їхні робочі кінці з’єднані з боків з важелями ходової частини. Через це плавність ходу стає обмеженою. У свою чергу, у поздовжніх конструкцій немає жорстких обмежень по довжині, тому їх м’якість можна порівняти з м’якістю пружин і ресор. Також поздовжні конфігурації мають покращені технологічні параметри для великогабаритних кузовів.
Серед основних переваг торсіонної підвіски слід виділити:
- більш компактні габарити порівняно з пружинною системою та ергономічність;
- спрощений монтаж та обслуговування;
- легкість елементів підвіски;
- можливість регулювання дорожнього просвіту без внесення змін до конфігурації підвіски;
- стійкість до високих механічних навантажень та ремонтопридатність;
- легкість регулювання;
- краща керованість при появі крену.
Роботи з обслуговування полягають у підтягуванні кріпильних елементів. Це можна зробити за допомогою одного гайкового ключа. Але не варто керуватися правилом: що сильніше, то надійніше. Надмірна затяжка кріплення може призвести до підвищення жорсткості ходової частини.
Щодо недоліків конструкцій на торсіонних балках, то до них відносять такі пункти:
- Вразливість машини до надмірних поворотів. При входженні в повороти автомобіль схильний до розвертання, через що водію потрібно дотримуватися підвищеної уваги і контролювати процес керування. Проблема особливо виражена на моделях компанії ЗАЗ з невеликими кузовними габаритами;
- Складності етапів виробництва та обробки торсіонів, необхідних для підтримки пружності і міцності матеріалу. Щоб метал був стійким до поверхневих пошкоджень, деталь проходить кілька циклів термічної обробки та інших процедур для зміцнення. Дії виконуються за допомогою технологій, що серйозно підвищують вартість підвіски. Проте система поширена в автопромисловості, забезпечуючи комфортну їзду по дорогах з різним покриттям;
- Обмежений експлуатаційний ресурс підшипників у вузлах фіксації до кінців торсіону. Такі комплектуючі вразливі до зношування та виходу з ладу на тлі попадання води, бруду та пилу через мікротріщини у прокладках та сальниках. Це трапляється в результаті природного зношування гумових елементів і на тлі негативного впливу агресивних факторів.
Для запобігання подібним неприємностям необхідно регулярно дивитися під днище автомобіля та проводити обслуговування. Зазвичай автовласнику достатньо міняти сальники чи підшипники. Якщо проблема погіршилася, доведеться ремонтувати або встановлювати нову балку, оскільки пошкоджені підшипники викликають розвальцювання посадкових місць та порушення розвалу. Середній ресурс цих компонентів становить 60-70 тис. км. пробігу.
До основних причин, що обмежують сфери експлуатації торсіонних підвісок, відносять технологічні складнощі з виробництва незалежних конструкцій з підвищеним рівнем комфорту. Тим не менш, торсіонна балка дозволяє сконструювати вільну підвіску, особливо якщо для амортизації на її кінцях закріплені важелі, що обертаються.
Це забезпечує незалежність коліс та підвищену плавність ходу. Система незамінна на великогабаритних і важких автомобілях типу Peugeot 405 і Renault Laguna. Якщо йдеться про більш легкі моделі, то установка торсіону не виправдовує себе.
На тлі технологічного прогресу та появи на ринку різних типів підвісок, торсіонні моделі втратили колишній попит. Зустріти їх на пасажирських авто – справжня рідкість, що пов’язано з високою вартістю виробничого процесу та низкою обмежень щодо експлуатації. Основні сфери застосування торсіонів – вантажний транспорт та позашляховики фірм General Motors, Ford, Dodge, Mitsubishi.
Хочеться дізнатися ще більше цікавого? Як щодо того, щоб прочитати навіщо іноді просвердлюють отвір в «юбці» автомобільного поршня
