Как работает торсионная подвеска: устройство и принцип работы, плюсы и минусы – 403 — Доступ запрещён — mcwheels.ru

Как работает торсионная подвеска: устройство и принцип работы, плюсы и минусы – 403 — Доступ запрещён

07.06.2020

Содержание

Как устроена торсионная подвеска, её плюсы и минусы

Современные автомобили очень отличаются от тех, которые были распространены ещё во времена молодости наших родителей. Тем не менее, основные элементы конструкции сохранились. Они были лишь улучшены до того уровня, чтобы быть готовыми к нормальной повседневной эксплуатации. В качестве примера можно привести подвеску.

Какие бывают виды подвески

Сегодня можно встретить модели авто с пневматической или пружинной подвеской, а также такие, которые эксплуатируют рессорный тип подвески. Но, темой нашего сегодняшнего разговора станет то, что же такое, и как работает торсионная подвеска.

Торсионная подвеска на реальном автомобиле

Общие термины

Торсионной подвеской называют особые металлические валы торсионного типа, которые работают на кручение.

Один из их концов закрепляется на шасси, тогда как другой устанавливается на рычаг, который закрепляется полностью перпендикулярно, и связан с осью. Подвеска рассматриваемого типа производится из стали, которая была предварительно обработана в соответствующем температурной режиме. Благодаря этому, при кручении, подвеска способна выдерживать значительные нагрузки. По сути, основным принципом работы данной подвески можно считать воздействие на изгиб.

Как правило, торсионная балка располагается продольно или же поперечно. Если мы говорим о продольном типе размещения, то оно применяется на больших автомобилях. Чаще всего, речь идёт о грузовиках, в которых предусмотрена значительная нагрузка на ходовую часть. А вот легковые автомобили, в основном, применяют поперечное расположение данной подвески, да ещё и на заднем приводе.

Встречается такая подвеска и на других транспортных средствах

Но, в обоих случаях, подобная подвеска помогает обеспечить достаточно плавное движение, а также провести регуляцию крена при прохождении поворотов. Этим самым обеспечивается максимальное значение затухания колебаний, как колёс, так и кузова. К тому же, проводится уменьшение колебания колёс, которые являются в данном случае управляемыми.

Некоторые модели автомобилей эксплуатируют торсионную подвеску для того, чтобы проводить автоматическое выравнивание посредством мотора. Он, как бы, стягивает балки, придавая дополнительную жёсткость. Конкретная эффективность определяется скоростью движения и состоянием дороги.

Подвеска, в которой может проводиться регулировка высоты, может применяться во время замены колёс. Дело в том, что автомобиль или другое транспортное средство приподымается посредством трёх колёс, тогда как четвёртое колесо будет поднято без помощи домкрата.

Преимущество торсионной подвески

Как и у любой технологии, у торсионной подвески есть свои преимущества. Мы говорим о том, что эксплуатация автомобилей с таким типом подвески оказывается одной из самых долгих. Это является результатом того, как устроена торсионная подвеска.

Регулировка высоты

К тому же, вы можете очень легко проводить регулировку высоты. А компактность по ширине сослужит хорошую службу, как автомобильным производителям, так и тем, кто будет заниматься непосредственным обслуживанием авто.

Экономия места

Подвеска подобного типа, как правило, занимает значительно меньше места, нежели пружинная подвеска, которая имеет название МакФерсон. Ну и, конечно же, важно вспомнить о том, что торсионная подвеска является одной из самых простых в эксплуатации и техническом обслуживании.

Схематическое изображение торсионной подвески

В той ситуации, когда такая подвеска разболталась, то провести её регулировку можно очень просто. Для этого используется обычный гаечный ключ. Вам нужно лишь забраться под автомобиль, чтобы подтянуть необходимые болты. Но, тут нужно помнить, что чрезмерная затяжка болтов чревата очень жёстким ходом автомобиля в дальнейшем. В этом и заключаются основные плюсы и минусы торсионной подвески.

Но, что же такое торсион?

Теперь нужно разобраться с тем, что же представляет собой этот торсион, который и стал основой столь популярной подвески. По сути, это всего лишь упругий элемент из металла, который работает, как мы уже говорили, на скручивание.

В основном, это стержень из металла, который имеет круглое сечение со специальным соединением шлицевого типа на своих концах. В некоторых случаях, торсион может состоять из набора пластин и стержней, а также балки, которая имеет нужное сечение.

А вот так выглядит сам торсион

Внешний вид торсиона от автомобиля Митсубиси Паджеро

Очень важной особенностью торсиона можно считать то, что он может использоваться для регулировки высоты кузова. Конечно же, в высокотехнологичных автомобилях этот параметр сложно назвать очень важным, но многие классические транспортные средства, а также те автомобили, которые призваны обеспечивать возможность проезда в самых сложных условиях, отлично используют эту возможность.

Говоря о торсионной балке, которая занимает особое место в конструкции подвески, нужно сказать, что её направляющим устройством считается пара продольных рычагов, которые с одной стороны крепятся к кузову, а с другой — к колёсным ступицам. Сама же балка располагает U-образным сечением, так что вы можете рассчитывать на максимальную жёсткость и прочность. На изгиб прочность будет сильнее, нежели на кручение. Поэтому, колёса могут двигаться по вертикали, независимо друг от друга.

Короткое видео, рассказывающее о том, что такое торсионная подвеска:

Работа подвески Porsche с продольными торсионами

Изначально это была здоровенная тяжеленная статья о подвеске фирмы Porsche с продольными и о ходовых частях бронетехники, на которой она использовалась. По разным причинам оригинал статьи удалён, поэтому я решил вновь опубликовать текст, мало ли кому он пригодится. Я уполовинил статью и оставил только кусок про подвеску.

Текст очень старый, почти музейный. Теперь я бы так тяжело писать постеснялся.

В этой статье подробно рассматривается блокированная подвеска фирмы Porsche K.G. — одна из самых необычных и оригинальных подвесок в истории танкостроения. Из воплощённых в металле проектов она применялась на танках Leopard P (Typ 100), Tiger P (Typ 101) и Tiger P2 (Typ 180), а также на САУ Ferdinand и ранних Jagdtiger. На бумаге остались Typ 181 и ранние варианты сверхтяжёлого танка Maus с блокированной торсионной подвеской. Все они, за исключением Jagdtiger, были спроектированы самой фирмой Porsche K.G.

При испытаниях трофейного Фердинанда в СССР основное внимание уделялось трансмиссии и необычной подвеске. В отчёте отмечалось, что во время испытаний «все элементы ходовой части работали надёжно» и что «для отечественной промышленности представляет интерес тип подвески ходовой части, обеспечивающий надёжную амортизацию такой тяжёлой машины». Во многих книгах по истории бронетехники блокированная подвеска Porsche K.G. характеризуется как удачная, высокоэффективная, ремонтропригодная конструкция. Но возникает справедливый вопрос: почему при всех своих достоинствах эта блокированная подвеска использовалась лишь на нескольких опытных или мелкосерийных танках и САУ самой фирмы Porsche K.G.? Почему она не была скопирована советскими специалистами, знавшими её достоинства и изучившими её устройство? И почему после войны она больше никогда не применялась в танкостроении, став музейным экспонатом? Попробуем разобраться.

Устройство и принцип работы тележки
Каждый узел подвески состоит из балансира, картера, торсиона, резиновой подушки (демпфера) и кулачкового привода закрутки торсиона.

На данной схеме кулак оси первого катка обозначен как Axle radius arm

Балансир шарнирно закреплён на корпусе танка. Один конец балансира жёстко соединён с осью первого катка (обозначения катков, разумеется, условны), на другом конце балансира закреплена резиновая подушка. На оси первого катка установлен качающийся картер, на противоположном конце которого находится ось второго катка. Внутри картера размещены торсион и кулачковый привод закрутки торсиона. Со стороны второго катка торсионный вал шлицевым соединением закреплён в картере, со стороны первого катка — в трубе, поворачивающейся на подшипниках относительно картера. На трубе закреплён кулак, который упирается в кулак, неподвижно закреплённый на оси первого катка.

Подвеска работает следующим образом. Предположим, танка наезжает на неровность и второй каток тележки начинает подниматься. Картер поворачивается на оси первого катка, при этом верх картера упирается в сжимающуюся резиновую подушку. Кулак трубы упирается в неподвижный кулак оси первого катка, поэтому при работе подвески труба начинает поворачиваться относительно качающегося картера, закручивая торсион. При повороте картера на оси первого катка по часовой стрелке ограничителем хода служит выступ на картере, в крайнем положении упирающийся в балансир, при повороте против часовой стрелки — резиновая подушка.

Отметим две важные особенности данной подвески. Во-первых, для амортизации используется не только торсион, но и резиновая подушка, которая также служит ограничителем хода и предохраняет торсионный вал от чрезмерной нагрузки. Во-вторых, оси катков жёстко связаны с картером, поэтому при любом положении картера и балансира относительно корпуса танка расстояние между осями катков в тележке одинаково. Для сравнения, в блокированной по два катка подвеске лёгкого танка Pz.38(t) каждый каток связан с корпусом через свой балансир, поэтому при ходе одного катка второй каток узла подвески может сохранять одно и то же положение относительно корпуса танка, а расстояние между осями катков узла подвески может как увеличиваться, так и уменьшаться. Поэтому применительно к подвеске с продольным расположением торсионов имеет смысл говорить не о динамическом или статическом ходе отдельного катка, а о ходе картера с жёстко закреплёнными на нём катками относительно корпуса.

Оценка конструкции
В отличие от других танковых торсионных подвесок (Pz.III, КВ-1, M26 Pershing), подвеска с продольным расположением торсионов не занимает место внутри корпуса танка. Благодаря этому можно уменьшить высоту корпуса, снизив массу танка и увеличив дорожный просвет. Относительно небольшая масса узлов подвески и их наружное расположение обеспечивают высокую ремонтопригодность. Повреждённые или изношенные тележки можно демонтировать в полевых мастерских без необходимости отправки танка на завод. Хотя узлы подвески находятся снаружи, они прикрыты опорными катками и расположены ниже зоны, подверженной наиболее интенсивному обстрелу.

Подвеска фирмы Porsche K.G. помимо выдающихся достоинств отличается выдающимися недостатками. Опорный каток может совершать значительные ходы вверх-вниз относительно корпуса лишь тогда, когда второй каток тележки будет совершать практически такой же по длине, но обратный по направлению ход. Сопровождающийся амортизирующим эффектом угол поворота картера очень незначительный. Он лимитируется сжимаемостью резиновой подушки и коротким торсионом, который сам по себе не может обеспечить достаточную энергоёмкость и мягкость подвески. После того, как резиновая подушка сожмётся до упора, картер не сможет поворачиваться далее и закручивать торсион, поэтому узел подвески станет работать как жёсткая система, передающая колебания корпусу, а экипаж танка будет испытывать тряску. Вывод из вышесказанного очевиден: подвеска была очень жёсткой.

Слабым местом подвески является недостаточно надёжное крепление резиновой подушки. В случае её срыва торсион разрушается из-за чрезмерной нагрузки, на которую он не рассчитан. Другой несомненный недостаток — сложная конструкция тележки, состоящей из множества деталей. Однако, сложность узлов подвески ещё не означает увеличение цены и трудоёмкости танков с данной подвеской в серийном производстве. Напротив, ходовые части Тигров и Пантер по цене, затратам на металл и трудоёмкости превосходили ходовую часть Фердинандов. Объясняется это просто. Хотя тележки подвески фирмы Porsche K.G. были сложными по конструкции, на весь танк требовалось лишь 6-8 узлов подвески. Конструкция узлов подвесок Тигров и Пантер была проще, но она один танк уходило 16 таких узлов. Для монтирования блокированной подвески на корпусе нужно было закрепить 6-8 балансиров. При монтаже подвесок Тигров и Пантер требовалось высверливать в броне 16 отверстий для балансиров, а затем устанавливать внутри корпуса «частокол» из торсионных валов. Иными словами, если оценивать трудоёмкость процесса сборки от начала и до конца, то становится ясно, что сложность тележек компенсируется простотой монтажа и тем, что на один танк нужно было всего 6-8 узлов подвески.

Подведём итог и составим список достоинств и недостатков подвески фирмы Porsche K.G.:

+ компактность
+ ремонтопригодность
+ относительно малый вес
+ удобство монтажа на танк

— жёсткость
— малые ходы катков
— сложность конструкции тележек
— недостаточно надёжное крепление резиновой подушки

Теперь мы можем ответить на вопросы, поставленные в предисловии. На танках Typ 100, Typ 101, Typ 180 и САУ Ferdinand использовалась схема с двумя двигателями внутреннего сгорания, соединёнными с генераторами, которые питали электродвигатели. По сравнению с механической электротрансмиссия утяжеляла танк, а занимающая значительный заброневой объём двухдвигательная силовая установка лишь усугубляла проблему. Для сглаживания недостатков двухдвигательной схемы с электротрансмиссией при сохранении её достоинств инженеры применили компактную и лёгкую подвеску, которая также позволила облегчить корпус без ослабления бронирования. При создании блокированной подвески пожертвовали простотой конструкции, мягкостью и ходами катков, но добились компактности, снижения веса и повышения ремонтропригодности. В результате подвеска выделялась необычной конструкцией и, что намного существеннее, несбалансированными характеристиками.

Отсутствие гармоничного сочетания относительно небольшого веса, компактности, ремонтопригодности, мягкости и достаточного полного хода катков предопределило ограниченное применение данной подвески, которая подходила лишь для тяжёлых тихоходных танков. Ещё во время Второй мировой войны советским, американским и немецким инженерам стало ясно, что при возрастающих требованиях к подвижности и защищённости танков наиболее оптимальным вариантом являются индивидуальные торсионные подвески. Англичане тем временем продолжали применять индивидуальные пружинные подвески по типу Кристи, которые были довольно мягкими, обеспечивали достаточный динамический ход катков и также подходили для быстроходных машин. А вот жёсткой блокированной подвеске с продольным расположением торсионов на новых перспективных танках места не нашлось. Ей суждено было остаться отличительной чертой линейки тяжёлых танков фирмы Porsche K.G. времён Второй мировой войны, но не более того.

Торсионная подвеска — принцип работы, устройтсво, схема

Самой основной частью торсионной подвески является стержень, работающий на скручивание, прямоугольного или круглого сечения из упругой стали, подвергшейся особой термической обработке. Этот стержень одним концом крепится на кузове автомобиля, а другим на направляющем рычаге. Активное применение торсионная подвеска нашла в бронетехнике, из-за широкого диапазона регулирования клиренса, простоты конструкции и лучшей защищенности, так как такой род подвески спокойно устанавливается внутри боевой машины.

Торсион обладает способностью выдерживать большие механические нагрузки и при скручивании не поддается остаточным деформациям.

В независимости от способа установки торсиона, он предназначен для надежного решения следующих задач:

Наиболее эффективное поглощение колебаний колес и кузова автомобиля.
Настройка угла наклона автомобиля на поворотах.
Обеспечение максимально возможной плавности хода.
Стабилизация расположения управляемых колес.

Принцип работы торсионной подвески

Чаще всего, торсион жестко крепится на раме автомобиля одним концом, а другой его конец крепится к рычагу, на котором установлена ступица колеса. Как только колесо наезжает на какое-либо препятствие, оно поднимается и скручивает торсион. Для усиления крепления узлов торсионной подвески, применяются дополнительные спиральные пружины и амортизаторы, тем самым, обеспечивается надежная и упругая связь кузова автомобиля и всей его подвижной ходовой частью.

Виды торсионной подвески

Торсионы, в зависимости от положения рычагов на автомобиле, могут располагаться вдоль или поперек кузова. В случае, когда торсионы установлены вдоль, рычаги расположены поперек автомобиля и угол подъема колес направлен в сторону автомобиля по диагонали. Если торсионы расположены поперек автомобиля, рычаги расположены вдоль и угол подъема колес направлен вверх вдоль длины автомобиля.

Преимущества и недостатки

Как и любой род подвески, торсион имеет свои достоинства и недостатки, которые определяют его применение для каких-то конкретных целей.

Преимущества

1. Легкость в монтаже и техническом обслуживании. Торсионная подвеска обладает самой большой периодичностью обслуживания.

2. По сравнению с любым другим видом подвески, торсион обладает самыми компактными размерами и занимает очень мало места. Помимо этого, он обладает очень малым весом, уменьшая, тем самым, вес автомобиля в целом.

3. Торсионная подвеска хорошо поддается регулированию по высоте. Таким образом, можно изменить клиренс транспортного средства, не внося существенных изменений в конструкцию подвески.

4. При возникновении крена, торсион обеспечит самую лучшую управляемость автомобиля.

5. Повышенная ремонтопригодность, простота регулировок и надежность эксплуатации.

В техническое обслуживание подвески входит подтяжка крепежного болта, которая выполняется с помощью всего одного гаечного ключа. Это, пожалуй, является одно из самых главных пояснений простого технического обслуживания.

Недостатки

1. Присутствие в конструкции торсионной подвески игольчатых подшипников. Эти подшипники очень часто выходят из строя после повреждения пыльников и сальников. Через трещины в резине грязь попадает в механизм подшипника и очень быстро выводит его из строя. Поэтому рекомендуется по чаще осматривать днище автомобиля.

2. Сложность технологии производства торсионов. Чтобы достичь качественных механических характеристик металла, его нужно подвернуть большому количеству обработок, что весьма существенно повышает стоимость торсиона.

3. Автомобили с торсионной подвеской обладают склонностью к излишней поворачиваемости. Это особенно актуально для небольших автомобилей на скользкой дороге. В связи с чем, водитель должен проявлять повышенную внимательность и аккуратность при управлении таким автомобилем.

Причина, по которой применение торсионов в автомобильной подвеске ограничено, является сложность процесса получения полностью независимой подвески, которая смогла бы обеспечить самый высокий уровень комфорта. Не смотря на это, конструкторы нашли решение в применении торсионной балки и вращающихся амортизирующих рычагов. Таким образом, получается самая высокая независимость колес и плавность хода при движении.

С учетом достоинств и недостатков, торсионная подвеска больше не применяется на пассажирских автомобилях. Теперь она устанавливается только на грузовиках и военной гусеничной технике.

Видео — Ремонт торсионной балки

Торсионная подвеска — это… Что такое Торсионная подвеска?

Торсион квадратного сечения

Торсионная подвеска — подвеска, рабочими элементами которой являются торсионы (упругие стержни, работающие на кручение). Используются стержневые торсионы круглого или квадратного сечения, реже пластинчатые — набранные из некоторого числа пластин пружинной стали, совместно работающих на закручивание.

Расчёты

Стержень, используемый как упругий элемент, который работает на скручивание, называется торсионом. Касательные напряжения , возникающие в условиях кручения, определяются по формуле:

де r — расстояние от оси кручения.

Очевидно, что касательные напряжения достигают наибольшего значения на поверхности вала при и при максимальном крутящем моменте , то есть

де W_p — полярный момент сопротивления.

Это даёт возможность записать условие прочности при кручении в таком виде:

Используя это условие, можно или по известным силовым факторам, которые создают крутящий момент Т, найти полярный момент сопротивления и далее, в зависимости от той или иной формы, найти размеры сечения, или наоборот — зная размеры сечения, можно вычислить наибольшую величину крутящего момента, которую можно допустить в сечении, которое в свою очередь, позволит найти допустимые величины внешних нагрузок.

avec (barre pleine)

ou (tube)

Торсионы в подвеске бронетехники

$\tau = \frac {16 \,d_e \,Mt}{\pi (d_e^4-d_i^4)}$ $\tau = \frac {16 \,d_e \,Mt}{\pi (d_e^4-d_i^4)}$ Ходовая часть танка Т-40 являлась новаторской в советском танкостроении — впервые (вместе с тяжёлым танком КВ-1) на серийной машине применили индивидуальную торсионную подвеску.

Торсионы подвески выполняют, как правило, в виде сплошного или полого круглого вала. Торсионы другого сечения распространения не получили.

Для соединения торсиона с другими деталями на его концах выполняются головки, как правило, со шлицами треугольного, трапециевидного и реже прямоугольного профиля. В танке Pz. V «Пантера» для соединения применялись головки с лысками и клиновидный болт.

Для обеспечения достаточной прочности, головки торсиона выполняются диаметром больше диаметра основного стержня, при этом d/D = 0.6…0.8 (d — диаметр рабочей части стержня, D — внутренний диаметр шлицов). В реальных конструкциях это значение колеблется от 0.54 до 1.0, последнее значение имел, например, итальянский лёгкий танк L6/40 Удобство монтажа обеспечивается разным диаметром головок (внутренняя меньше наружной), а также отверстием с резьбой для съёмника на внешнем торце торсиона.

$\tau = \frac {16 \,d_e \,Mt}{\pi (d_e^4-d_i^4)}$

Для более точной установки торсиона на требуемый угол закрутки при его монтаже, а также при устранении осадки торсиона вследствие накопления остаточной деформации, число зубьев на головках выполняют разным. В этом случае минимальный угол перестановки можно определить так:

φ_min = 360 (z₂ — z₁) / z₂·z₁,

где z₂ и z₁ — число зубьев на головках торсиона.

Например, минимальный угол перестановки для торсиона танка Pz.III с числом зубьев на головках 45 и 44 будет составлять примерно 0.18º; для торсиона танка Т-72 с числом зубьев 52 и 48 — примерно 0.58º. В случае же равного числа зубьев на головках, точная регулировка требуемого угла закрутки торсиона практически невозможна. Так для танка L6/40 с числом зубьев 40 на каждой головке угол перестановки торсиона составляет 9º. Крепление торсионов, выполненное по типу танка Pz.V, вообще исключает возможность регулировать подвеску в процессе эксплуатации.

Торсионы выполняют из хромистых или кремниевых сталей с содержанием углерода 0.45-0.65 %, хрома 1-1.5 %, с добавлением ванадия, никеля, молибдена и других легирующих элементов. Легированная сталь, используемая в торсионных валах, обладает высокой усталостной прочностью и упругостью, как правило, это сталь типа 45ХНМФА.

Термическая обработка хромистых сталей состоит обычно из закалки при температуре 800—860ºС с последующим отпуском при температуре 400—500ºСДля повышения усталостной прочности торсионов впадины шлицов обрабатываются накаткой роликами. Рабочая поверхность вала подвергается дробеструйной обработке или накатке роликами, это создаёт упрочнённый поверхностный слой (наклёп) и значительно повышает усталостную прочность торсиона.

Для повышения динамических свойств, воспринимаемой нагрузки и максимального угла закрутки торсион подвергают заневоливанию. Эта технологическая операция является последней среди операций механической и термической обработки. Операция заневоливания заключается в закрутке горячего торсиона за предел его упругого состояния и выдерживании в таком положении некоторое время. При этом в поверхностных слоях возникают пластические деформации, а в сердцевине упругие. После разгрузки торсиона сердцевина, стремясь освободиться от напряжений и вернуться в исходное состояние, встречает сопротивление пластически деформированного поверхностного слоя. Остаточные напряжения, полученные при заневоливании, позволяют повысить рабочую нагрузку и угол закрутки торсиона в эксплуатации. В некоторых случаях, как это делается для торсионов Т-72, торсион подвергается двойному заневоливанию.

Рабочая закрутка заневоленных торсионов должна совпадать с направлением закрутки при заневоливании. Поэтому заневоленные торсионы левого и правого бортов невзаимозаменяемы и соответствующим образом маркируются (как правило на торце торсиона буквами «Л» и «П»). Для предотвращения поломки торсионов в результате механических повреждений или коррозии рабочей поверхности вала его после окончательной механической и термической обработки покрывают специальным лаком, а иногда и прорезиненной тканью (M46) или изолентой (Т-64, Т-72).

В связи с проектом по «большой» модернизации танка Т-34 в СССР вопрос о разработке подвески, был поднят ещё в сентябре 1940 года. 19 ноября 1940 года постановление Комитета обороны № 428 обязало НКСМ и НКО к 1 января 1941 года предоставить предложения о переходе на производство танков Т-34 с новой ходовой частью с торсионной подвеской. Разработанный КБ завода № 183 проект торсионной подвески предусматривал использование существующих катков и балансиров. За счёт её применения объём боевого отделения увеличивался на 20 %, что позволило увеличить запас топлива до 750 литров и разместить его в трансмиссионном отделении. При этом масса самой подвески снижалась на 300—400 кг^[1].

Однако начало Великой Отечественной войны отодвинуло планы по модернизации танка на несколько лет. Торсионная подвеска появилась на танке Т-44, явившемся глубокой модернизацией Т-34.^[2]

В Великобритании параллельно с пружинами установили телескопические гидравлические амортизаторы, благодаря чему была устранена склонность подвески Кристи к продольным колебаниям корпуса, значительно повысилась плавность хода.

Торсионы в автомобильных подвесках

Стабилизатор поперечной устойчивости по сути представляет собой работающий на кручение торсион, предназначенный для создания сопротивления крену автомобиля. Закрепляется в ступичном узле левого колеса, далее проходит в направлении движения до шарнирного узла крепления к кузову, далее в латеральном направлении к противоположному борту автомобиля, где крепится зеркально аналогично первому борту. Отрезки торсиона, проходящие в направлении движения, работают как рычаги при работе подвески в вертикальном направлении.

В качестве упругих элементов используются продольно расположенные торсионы — работающие на скручивание стержни.

Торсионы могут располагаться как продольно (в этом случае они служат одновременно и осями поперечных рычагов в параллелограммной подвеске, как правило нижних), так и поперечно (во втором случае каждый из них может быть уподоблен принципу действия стабилизатору поперечной устойчивости в традиционной подвеске, с той разницей что поперечные торсионы имеют с одной стороны неподвижное крепление, а стабилизатор закреплён лишь на рычагах подвески, в точках же крепления к раме или кузову он может свободно проворачиваться, поэтому стабилизатор и не работает при сжатии или отбое подвески одновременно с двух сторон — только при разноимённом ходе противоположных колёс)

Спортивный автомобиль сороковых годов. торсионная балка располагалась поперечно и была жёстко закреплена на раме

Такая передняя подвеска использовалась на многих автомобилях фирм Packard, Chrysler и Fiat начиная с пятидесятых годов, советских легковых ЗИЛ и некоторых моделях французской фирмы Simca, созданных в годы сотрудничества с «Крайслером» (например Simca 1307).

Характеризуется высокой плавностью хода, компактностью (что например позволило на «Симке» разместить между рычагами приводы передних колёс).

$\tau = \frac {16 \,d_e \,Mt}{\pi (d_e^4-d_i^4)}$ Передняя подвеска VW Beetle в разрезе Подвеска на продольных торсионах. Citroen, 1935 год.

Торсионы получили достаточно широкое распространение на малолитражных автомобилях 1950-х — 1960-х годов благодаря компактности и относительной простоте изготовления.

Как правило, на них торсионная балка (или балки) располагалась поперечно и была жёстко закреплена на раме, в этом случае подвеска конструктивно подобна описанной выше танковой. К концам торсиона (торсионов) крепились продольные качающиеся рычаги, соединённые с колесом непосредственно или с поворотным кулаком при помощи шкворневого узла или шаровых опор.

На автомобиле «Запорожец» и мотоколяске С-3Д так была выполнена передняя подвеска; использовались две торсионные балки квадратного сечения, заключённые в стальные трубы и расположенные одна над другой, к концам которых крепились продольные рычаги подвески. Этот тип подвески («система Порше») был разработан немецким инженером Фердинандом Порше и впервые был использован на автомобиле «Фольксваген Жук», а также ранних моделях «Порше».

$\tau = \frac {16 \,d_e \,Mt}{\pi (d_e^4-d_i^4)}$ Renault 16 любопытен тем, что из-за использования двух расположенных по одному на борт торсионов у него была разная колёсная база справа и слева, так как один из торсионов конструктивно был расположен позади второго.

На многих французских автомобилях похожую конструкцию, но с одним торсионом (или двумя по одному на борт) имела и задняя подвеска, примеры — Renault 4, Renault 16 и другие; последний любопытен тем, что из-за использования двух расположенных по одному на борт торсионов у него была разная колёсная база справа и слева, так как один из торсионов конструктивно был расположен позади второго — рисунок. Этот вариант подвески был распространён во Франции до 1980-х и даже 1990-х годов благодаря возможности сделать совершенно ровный пол между рычагами, что было выгодно для очень популярных там автомобилей с кузовами «хетчбэк» и «универсал».

Поперечные торсионы использовались и на всех моделях автомобиля ЛуАЗ.

Подвеска с продольно расположенными цилиндрическими торсионами применялась, как правило, на сравнительно больших и тяжёлых легковых автомобилях — таких, как Imperial (США, 1957-75), Packard 1955-56 годов или представительские модели ЗИЛ (−114, −117, 4104), — но также и на сравнительно компактных: Fiat 130, Renault 4, Simca 1307, Morris Marina, Alfa Romeo (Giulietta, GTV, 75).

По конструкции она обычно соответствовала обычной подвеске на двойных поперечных рычагах, но вместо пружин в ней использовались торсионы, в большинстве случаев соединённые с нижними рычагами и одновременно с этим играющие роль их осей. По сравнению с пружинной подвеской, торсионная этого типа позволяла добиться более высокой плавности хода и управляемости.

На автомобилях Packard специальные электроприводы изменяли угол закрутки торсионов, что позволяло задолго до появления гидропневматических и пневматических подвесок (вроде устанавливаемых на лоурайдеры или автомобили «Ситроен») «на ходу» регулировать дорожный просвет — для тех лет это была очень смелая идея (к сожалению, в конкретной реализации на «Пэкардах» уровень надёжности этого узла совершенно не соответствовал уровню его новизны).

При длительной эксплуатации подвесок с продольными торсионами был выявлен серьёзный недостаток такой конструкции, связанный с уязвимостью низко расположенных креплений торсионов для коррозии.

На Fiat 130 и Porsche 911 продольные торсионы использовались в подвеске типа Макферсон. (В редких случаях в качестве упругого элемента в подвеске макферсон может использоваться не пружина, а торсион. Пример такой подвески — передняя на «Порше 911»^[3].

Кроме того, на некоторых автомобиля концерна «Крайслер» существовал и тип подвески, в котором в паре с двойными поперечными рычагами использовались поперечные торсионы, что позволяло добиться большей компактности; по своему расположению и действию они были отчасти подобны «половинке» стабилизатора поперечной устойчивости в обычно подвеске, с одним из концов прикреплённым к нижнему рычагу подвески, а вторым — неподвижно закреплённым на раме или подрамнике кузова (схема).

подвеска автомобиля на двойных продольных рычагах

В этой подвеске с каждой стороны имеется по два продольных рычага. Как правило такая подвеска применялась на передней оси сравнительно малоскоростных заднемоторных автомобилей — характерными примерами её использования являются «Фольксваген Жук» и первые поколения «Фольксваген Транспортер», ранние модели спорткаров «Порше», а также мотоколяска С-3Д и «Запорожец».

Все они имели по сути общую конструкцию (так называемая «система Порше», в честь изобретателя) — в качестве упругих элементов применялись расположенные друг над другом поперечные торсионные валы, соединяющие пару рычагов, причём торсионы были заключены в образовывавшие поперечину подвески трубы (у поздних моделей «Запорожца» помимо торсионов в качестве дополнительных упругих элементов применялись также цилиндрические витые пружины, расположенные вокруг амортизаторов).

Mathis EMY6 torsion-bar rear suspension (Autocar Handbook, 13th ed, 1935).jpg

Фольксваген Жук

Главным преимуществом такой подвески является большая компактность в продольном и вертикальном направлениях. Кроме того, поперечина подвески расположена далеко впереди оси передних колёс, благодаря чему появляется возможность сильно вынести салон вперёд, разместив ноги водителя и переднего пассажира между арками передних колёс, что позволяло существенно сократить длину заднемоторного автомобиля. При этом, однако, расположенный спереди багажник оказывался весьма скромным по объёму, именно из-за вынесенной далеко вперёд поперечины подвески.

С точки зрения кинематики эта подвеска несовершенна: в ней происходят хотя и меньшие по сравнению с одинарными продольными рычагами, но всё же существенные изменения колёсной базы при ходах отбоя и сжатия, и так же присутствует сильное изменение развала колёс при кренах кузова. К этому следует добавить, что рычаги в ней должны воспринимать большие изгибающие и крутильные нагрузки со стороны как вертикальных, так и боковых сил, что заставляет делать их достаточно массивными.

Торсионно-рычажная подвеска автомобиля (с сопряжёнными рычагами)

Очень распространённый в наше время тип полузависимой подвески задних колёс с двумя продольными рычагами, соединёнными работающей на скручивание торсионной балкой. Основными упругими элементами были витые пружины, а не торсион. Была разработана фирмой Audi в семидесятых годах, после чего очень широко использовалась (и используется сейчас, как правило на бюджетных моделях) в качестве задней на переднеприводных автомобилях

Источники

В стандартную комплектацию автомобиля ГАЗ-2330 «Тигр» входят: независимая торсионная подвеска всех колёс с гидравлическими амортизаторами и стабилизаторами поперечной устойчивости.

Примечания

↑ Л. Н. Васильева, И. Желтов, Г. Ф. Чикова. Правда о танке Т-34. — Москва: Атлантида — XXI век, 2005. — С. 119. — 480 с. — 5 000 экз. — ISBN 5-93238-079-9
↑ Огонь, броня, скорость. В.Вишняков. Боевая техника армии и флота: Сб. статей / Сост. С. Н. Поташов. —М.: ДОСААФ, 1981.
↑ Раймпель, Й. Шасси автомобиля /сокр. пер. с нем./ = Fahrwerktechnik. — Москва: Машиностроение, 1983. — Т. I. — С. 195-227. — 356 с.