что значит торсионная балка задняя
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.
Неполная независимость: как устроена и чем хороша полузависимая подвеска
Мы уже рассказывали о зависимых и независимых подвесках. Но за кадром остался еще один тип подвесок – полузависимые. В характеристиках автомобиля такой тип подвески часто указывается как независимый, но на первый взгляд, выглядит самая распространенная конструкция именно как обычная балка зависимой подвески. В чем же тут секрет?
Насколько независима независимая подвеска?
К азалось бы, раз подвеска независимая, то перемещения одного колеса от другого никак не зависят. Такое чаще встречается в теории. На практике же полностью независимые подвески – большая редкость.
Почти всегда в конструкции подвески предусмотрена такая деталь как стабилизатор поперечной устойчивости. Благодаря ей вертикальные перемещения одного колеса через упругий торсион передаются на другое. Подобное «нарушение независимости» нужно для улучшения управляемости автомобиля, а точнее, для уменьшения кренов в поворотах. Решение не самое изящное, имеющее и ряд недостатков, но при этом недорогое, ведь активные подвески дороже на порядки. А так достаточно простая деталь не дает машине заваливаться в повороте.
Конечно, управляемость можно настроить и без этой детали, и даже плавность хода улучшится. Примеров тому немало: вот Renault Logan, например, после первого рестайлинга лишился стабилизатора спереди, а у классических Жигулей в задней подвеске его и не было никогда. Но большинство современных машин его имеет и в передней, и в задней подвесках.
На фото: Renault Logan ‘2004–09
Не редкость и «активные» стабилизаторы, которые умеют менять угловую жесткость торсиона или вообще отключаться. Такие есть, например, на машинах BMW или на внедорожниках Nissan. Это позволяет снизить негативные факторы от использования стабилизатора.
На фото: Nissan Patrol ‘2014–н.в.
Получается, подвески у абсолютного большинства машин не абсолютно независимые, перемещение одного колеса все же вызывает перемещение и другого. Пусть и в меньшей степени, чем при наличии связи в виде общей жесткой оси, как у зависимой подвески, когда перемещение одного колеса всегда однозначно связано с перемещением второго.
С неразрезными мостами, кстати, стабилизатор поперечной устойчивости также применяют: крены есть у машин с любыми подвесками.
Полузависимые: редкие и самые распространенные
Если стабилизатор все равно нужен, то может быть, его можно сделать частью несущей конструкции подвески? Наверное, именно так рассуждали инженеры, когда придумали переднюю подвеску МакФерсон для Audi 100/A6 в кузове С4. Не удивляйтесь, но МакФерсон у нее – полузависимый, ведь вместо переднего нижнего рычага подвески тут используется мощный стабилизатор поперечной устойчивости. Оба колеса связывает единая упругая деталь, являющаяся частью несущей конструкции. Восьмидесятые годы были щедры на интересные технические решения, так что я не удивлюсь, если на каких-то еще машинах использовали подобную схему, ведь торсион стабилизатора очень удобно использовать в качестве рычага. По кинематике подвеска Audi может считаться полностью независимой за одним существенным «но»: вертикальное перемещение одного из колес обязательно вызывает перемещение второго колеса на существенную величину, связанную с достаточно высокой жесткостью торсиона.
Очень распространенная схема полузависимой подвески со скручиваемой балкой – в том числе и плод усилий инженеров концерна Volkswagen. Ведь появилась она именно на VW Golf в 1974 году. Гениальность идеи была в том, что тут направляющий аппарат обоих задних колес был единой деталью, которая крепилась к кузову всего в двух точках. А эластокинематика движения каждого из колес была почти подобна кинематике подвески на продольных рычагах. Балка в форме буквы Н крепится к кузову в двух крайних точках, а ступицы колес расположены на нижних концах буквы. Самая важная часть конструкции – поперечина, которая соединяет конструкцию воедино и обеспечивает необходимую жесткость. Если балку расположить вплотную к точкам крепления к кузову (когда балка превратится в букву П), то подвеска по кинематической схеме будет полностью подобна конструкции на продольных рычагах, а если перенести ближе к точкам крепления колес, то будет больше похожа на зависимые подвески. Центральная часть балки в этой конструкции обязательно имеет податливость и может изгибаться, обеспечивая колесам возможность независимого перемещения. Отнести такую подвеску к зависимым можно лишь конструктивно: колеса связаны единой деталью несущей конструкции. Но в работе такая подвеска все же подобна именно независимым.
На фото: Volkswagen Golf ‘1974–83
Конструкция настолько удобна для массового автомобилестроения, что ее применяют для машин до D класса включительно, а порой используют и в сочетании с ведущим задним мостом. Например, на кроссовере Opel Mokka сзади стоит именно скручиваемая H-образная балка, даже на вариантах с полным приводом.
Секрет подобного успеха прост. Во-первых, конструкция предельно надежна: мощные боковые рычаги связаны мощным торсионом, а к кузову она крепится большими и прочными сайлентблоками. Эти детали служат долго, а сломать их тяжело. И такая конструкция недорога как в изготовлении, так и в эксплуатации.
Кинематика движения колес изначально удачна и может варьироваться в широких пределах путем изменения жесткости креплений, жесткости торсиона, боковых рычагов и их взаимного расположения. К тому же подвеска очень компактна, позволяет разнести амортизаторы максимально широко, что обеспечивает отличные условия их работы. Можно расположить пружины и амортизаторы очень низко и плотно, что увеличивает внутренний объем задней части машины. Из всех типов независимых подвесок для неведущих колес лучшей кинематикой обладают разве что многорычажные конструкции на базе двухрычажных подвесок или стоек МакФерсона, но они значительно более дороги.
Недостатки у такой схемы тоже есть. Эластокинематика Н-образной балки такова, что угловая жесткость балки всегда связана с податливостью подвески в поперечном направлении и нагрузкой. В результате балка всегда избыточно жесткая для ее роли стабилизатора поперечной устойчивости. Неподрессоренные массы у такого типа подвески тоже достаточно высоки, а попытка уменьшить массу балки за счет уменьшения длины продольных рычагов ведет к ухудшению кинематики ее работы и увеличению жесткости связи. И развязать жесткость резинометаллических элементов в продольном и поперечном направлении тоже конструктивно сложно, они будут всегда связаны, ведь это всего два сайлентблока, работающих на кручение и разрыв.
Усложнение конструкции введением реактивной тяги, например, в виде механизма Уатта — ход не новый. Сравнительно недавно его применяли в серийном производстве на Opel Astra J/Chevrolet Cruze, а спортсмены при подготовке машин с Н-образной балкой часто использовали дополнительные реактивные рычаги для улучшения управляемости и контроля кинематики.
Опорные элементы балки стараются ставить под углом к плоскости качения балки: так обеспечивается уменьшение передачи вибраций на кузов при снижении податливости блоков в поперечном направлении и улучшение кинематики. Дополнительные хитрости в виде выноса опорных площадок пружин на внешние кронштейны позволяют обеспечить необходимый угол доворота колес под нагрузкой. Но в любом случае этот тип подвески остается конструктивно простым и дешевым. И именно поэтому его применяют столь массово.
А на практике оно как?
Сравнение различных автомобилей с различными типами задней подвески не дает возможности выбрать однозначного лидера. Разумеется, многорычажную подвеску проще наделить и хорошей управляемостью, и высокой плавностью хода в сочетании с высокой нагрузочной способностью. Но вот беда: сравнивая даже авто одного класса, нельзя сделать вывод о том, какая применяется подвеска лишь на основании их ходовых характеристик. Настоящим подарком для любителей выяснить, что лучше, а что хуже, являются машины на платформе MQB: у многих из них в зависимости от мотора в задней подвеске может применяться как балка, так и многорычажная конструкция.
Мой личный опыт показывает, что только серьезное сравнение позволяет выявить нюансы, а в обычной эксплуатации можно заметить лишь несколько другую акустическую картину при проезде неровностей и более явное изменение управляемости с нагрузкой у машин с Н-образной скручиваемой балкой относительно машин с многорычажной подвеской. Слепое сравнение обычно не дает возможности выявить однозначного победителя. А все это говорит о том, что энтузиазм производителей по поводу этого типа подвески на бюджетных автомобилях вполне обоснован: по цене недорогой зависимой подвески вы получаете полноценную независимую с хорошей кинематикой.
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.
Что такое торсионная подвеска и принцип ее работы
Что такое торсион?
Упругие элементы (валы, стержни), выполняющие роль пружины, работающие на кручении, называются торсионами. Для авто производятся из высококачественной стали, прошедшей термическую обработку.
По устройству бывают:
По размещению:
По сечению:
Один конец при помощи шлица жестко закрепляется на рычаге подвески, второй так же на раме (кузове). Оси вращения и закручивания расположены на одной линии. Сопротивление во время нагрузки рассчитывается перед изготовлением. Роль торсиона — обеспечить соединения кузова с подвеской, удержать вес авто.
Сплав выносливый и упругий, свойства не ухудшаются долго. На упругость влияют так же габариты (толщина, длина). От ржавчины защищает покрытие, содержащее резину, или состав, предотвращающий образование ржавчины (нержавейный).
Устройство и принцип работы торсионной подвески
Назначение подвески — во время чрезмерных нагрузок на колесах защитить кузов от резких перекосов, обеспечить плавный ход транспортного средства и комфорт водителя и пассажиров в салоне автомобиля. Хотя торсион работает как пружина, эффективность выше. Во время езды по некачественному покрытию несущий рычаг закручивает торсион. При его возвращении в первоначальное положение рычаг тоже выравнивается.
Видео принцип действия торсионной подвески
Один конец стержня закрепляются на рычаге, второй на раме или кузове. Стержни по отношению к кузову занимают продольное или поперечное положение. Продольное характерно для тяжелых грузовых авто, поперечное — для легковых, оснащенных задним приводом. Валы располагаются вдоль кузова.
Виды торсионных подвесок
Существует несколько видов торсионных подвесок:
Первые 2 вида считаются независимыми, хорошо регулируют плавность движения. Один конец закрепляется на рычаге, второй на раме. Используется для комплектации передних осей внедорожников.
Расположение подвески-балки по отношению к кузову поперечное, закрепляется на рычагах колес. Используется для комплектации легковых авто с небольшой грузоподъемностью.
Передняя независимая подвеска на продольных торсионах
Устройство независимой передней подвески:
Использование передней независимой торсионной подвески на основе поперечных рычагов во внедорожниках, оснащенных массивными приводами, и коммерческих авто возможно благодаря компактности этой подвески. Крепление осуществляется на нижний или верхний рычаг.
Задняя независимая подвеска с поперечным расположением торсиона
При установке зависимой подвески на автомобиле при преодолении препятствия наклоняются оба колеса. По этой причине вождение мене комфортное, на большой скорости низкая устойчивость, затруднено управление. Но такая конструкция надежная, прочная, грузоподъемность транспортного средства не ограничена.
Независимая подвеска позволяет колесам менять вертикальное положение независимо друг от друга. Повышается уровень устойчивости, комфортности, управляемости, снижается надежность, срок эксплуатации, узел дорогой. Задняя независимая подвеска с поперечным расположением торсиона не слишком меняет качество управляемости и стабильность авто, но дает возможность увеличить багажник за счет своей компактности. Но при всем этом сейчас она почти не используется.
Полузависимая задняя торсионная подвеска
Полузависимая задняя торсионная подвеска (балка) считается объединением положительных качеств независимой и зависимой. Хотя колеса связаны, они все же способны немного перемещаться по отношению друг к другу по неровной дороге.
Конструкция полузависимого агрегата:
U-образная конструкция задней балки обеспечивает высокую прочность при значительном изгибе. Этот тип подвески используется на авто с передним приводом, себестоимость его производства на порядок меньше, что в итоге влияет на стоимость автомобиля в целом.
Виды подвески
Преимущества торсиона в подвеске
Торсионы в независимой подвеске имеют по сравнению с другими элементами упругости такие плюсы:
Торсионная балка в ходовой части автомобиля применяется в полунезависимой задней подвеске, которая тоже имеет несколько достоинств:
Недостатки торсионов
К недостаткам задних торсионных балок импортных автомобилей можно отнести, пожалуй, только игольчатые подшипники в креплении их к несущим элементам которые время от времени выходят из строя, так как их трудно защитить от коррозии под днищем кузова. Приятно отметить, что задняя балка нашего ВАЗ 2108, прикрепленная к кузову через резинометаллические шарниры, лишена этого недостатка.
Плюсы и минусы
Как у любого узла автомобиля у торсионов есть свои преимущества и недостатки. К плюсам можно отнести:
Минусы:
Еще видео на тему устройство и принцип работы торсионной подвески
При самостоятельной покупке, для замены необходимо учесть, что существуют левые и правые торсионы. На этих деталях имеются метки «R» (правый), «L» (левый), «-» (установка на задней части). При установке маркировку необходимо соблюдать точно.
Наши дороги далеки от идеала, поэтому подвеске необходимо уделять повышенное внимание. От ее типа зависит периодичность ремонтов. Теоретически в подобной ситуации лучшая подвеска жесткая. Исключение составляет езда по дорогам с глубокими ямами. Торсионная подвеска простая, но подходит лишь для управления на сравнительно низкой скорости и по пересеченной местности. По этому на сегодняшний день устанавливается на габаритных машинах, грузовиках и военной технике. Для спортивной езды торсионы совершенно не приспособлены.
Преимущества и недостатки
Неоспоримым преимуществом, которым обладает торсионная подвеска, является компактность системы. Из-за того, что она обладает небольшими габаритами, производители легковых автомобилей могут сделать более объемный багажник или увеличить салон. Машины с просторным салоном покупают гораздо чаще.
Вторым плюсом считается то, что можно самостоятельно регулировать жесткость или мягкость торсиона. Этот параметр напрямую зависит от длины торсиона. Сделать мягче или жестче подвеску своей машины каждый водитель может самостоятельно.
Третьим преимуществом является то, что на машинах, на которых установлена такая подвеска, можно самостоятельно регулировать клиренс. Благодаря этому можно самостоятельно сделать автомобиль более послушным на дороге и легче в управлении.
Есть еще и четвертый плюс – это простота конструкции и недорогое обслуживание. Это неоспоримое преимущество именно перед пружинной подвеской. Помимо этого, торсионная подвеска имеет небольшой вес, поэтому расход топлива автомобиля снижается.
Несмотря на большое количество плюсов, эта система имеет и недостатки. Из-за того, что система имеет определенный принцип работы, на кузов отдаются дополнительные вибрации, которые ощущаются на заднем сиденье. Поэтому на машине с этой системой невозможно добиться полной шумоизоляции. Исходя из этого, можно получить, что первый и главный минус – это вибрация во время движения.
Второй минус – принцип работы торсиона подвергает его к саморазрушению, в результате чего данную деталь придется заменить.
Недостаток в том, что торсион значительно дороже, чем пружина.
Последним минусом считается то, что торсионы могут быть дороже в обслуживании. Все зависит напрямую от конструкции машины. Дело в том, что некоторые производители устанавливают торсион там, где его невозможно достать без демонтажа других устройств. Но есть и такие системы, где заменить все можно без труда.