Устройство и принцип работы торсионной подвески в автомобиле

С тех пор, как на планете Земля появился автомобиль, требования к нему растут непомерно. Сама по себе подвеска изначально служила только для комфорта передвижения, о маневрировании и устойчивости, а тем более о каких-то стабилизирующих функциях речи вообще не шло. Её Величество рессора почтила своим присутствием автомобильный мир, но мир этот, при всей благодарности к рессорной подвеске, начал искать более совершенные системы и одна из них оказалась настолько стойкой и надёжной, что прекрасно работает до сих пор. Собственно, как и рессора. Конечно, мы говорим о торсионной подвеске.

Hammer H2 — суровый поклонник торсионной подвески

Что такое торсионная подвеска и откуда она взялась, фото и схемы

Собственно, стабилизатор поперечной устойчивости и есть торсион в полном смысле слова. Просто потому что по определению инженеры называют торсионом металлический (или композитный) стержень, способный воспринимать нагрузку на кручение. В какой-то мере торсион выполняет роль упругого элемента подвески автомобиля, а часть своих функций он отдаёт для стабилизации курсовой устойчивости в независимой подвеске. Ведь даже в самой современной подвеске независимого типа без стабилизатора не обойтись. Особенно если вспомнить задние полузависимые конструкции, которые применяются на большинстве автомобилей малобюджетного сегмента. Там поперечная балка выполняет частично роль стабилизатора и отчасти работает, как упругий элемент наряду с пружиной.

Культ торсиона продвинули, конечно, американцы. Они не самый изобретательный народ в мире, но в автомобилях толк знают. По крайней мере, компания Крайслер на протяжении сорока лет активно использовала продольную торсионную подвеску с фирменным названием Torsion Aire. Стальные стержни закреплялись вдоль лонжеронов и работали как упругий элемент и как ось нижнего рычага. За счёт этого удавалось снизить вес подвески, да и автомобиля в целом. Следовательно, это первая схема расположения торсионов, продольная. Такая же продольная торсионная подвеска применялась во многих европейских автомобилях и практика показала, что это одна из наиболее удачных схем.

На фотоснимке передняя и задняя подвески, в конструкции которых используется торсин

Примерно в то же время, в 30-е года ХХ века, построили подвеску с поперечными торсионами. Принцип работы торсионной подвески поперечного типа мало чем отличается от стабилизатора поперечной устойчивости. Разница лишь в том, что стабилизатор жёстко закреплён на нижних рычагах, а к кузову или раме он фиксируется шарнирно, подвижно и работает на скручивание только тогда, когда рычаги могут иметь разную амплитуду рабочего хода. Торсион, как упругий элемент, в отличие от стабилизатора, наоборот, жёстко крепится к кузову и к рычагам, контролирует каждый из рычагов в отдельности.

В середине прошлого века практически все французские автомобили, Ситроен, Рено, Пежо отдавали предпочтение торсионной подвеске, поскольку считалось, что она показывает более высокий уровень комфорта, но в меньшей степени способствует управляемости, чем стандартная пружинная подвеска.

Восхитительная конструкция торсионной подвески была представлена компанией Паккард в середине 50-х годов. Это были два продольных торсиона по каждому из бортов, причём передняя и задняя подвеска с каждой стороны использовала общий торсион.

Это нововведение ещё больше снизило вес шасси, но инженеры Паккард пошли ещё дальше. По центру бортового торсиона они устанавливали специальный электрический актуатор, который мог менять силу преднатяга торсиона, а значит, жесткость подвески прямо во время движения. Правда, такая конструкция прожила недолго, поскольку на то время технологические возможности производства не могли обеспечить должной надёжности сложной системы регулировки жёсткости торсионной подвески.

Так вот, из этой исторической справки нужно понять несколько простых вещей:

1. Торсион — это упругий элемент подвески автомобиля, который работает на кручение.
2. Стабилизатор — тот же торсион, но работает на кручение только в том случае, когда рычаги подвески имеют разную амплитуду.
3. Торсионная подвеска бывает с продольным и поперечным торсионом.
4. Этот тип подвески может использоваться практически во всех автомобилях — грузовых, легковых, в автобусах.
5. Торсионная подвеска имеет меньший суммарный вес, чем классическая пружинная и тем более рессорная подвеска.

Хороший-плохой торсион: достоинства и недостатки

Французские марки традиционно используют в своей конструкции торсионные балки

Как бы ни хотелось современным инженерам отодвинуть торсион на второй план, ничего у них не получается. Использовать физические свойства металлической балки/прута/короба оказалось гораздо выгоднее, чем придумывать и реализовывать самые комфортные многорычажные электронно управляемые подвески. Живой пример этому — практически все модели переднеприводных автомобилей с задней полузависимой подвеской. Она представляет собой тех же два рычага, но они жёстко зафиксированы между собой торсионной балкой, а попросту — стальным сварным коробом, который работает на кручение, как торсион — как упругий элемент и как стабилизатор. Конечно, во всех этих автомобилях есть и амортизаторы, пружины, но торсионная балка играет в задней подвеске далеко не последнюю роль.

Но и недостатков у торсионной подвески хватает. Не все ее минусы связаны исключительно с конструкцией, частично это происходит из-за неправильного подбора материалов или простой инженерной халатности. Именно так произошло с передней подвеской автомобилей ЗАЗ. Вкратце, её конструкция представляет собой торсионную подвеску с двумя поперечно расположенными торсионами. Конструкция сама по себе прогрессивная и сегодня, но исполнение и инженерный расчёт свели идею на нет. Запорожский торсион — это не цельнометаллический прут, а наборной, из нескольких пластин. Торсионы находятся в райских условиях — для них изготовлены картеры, туда подаётся смазка (трансмиссионное масло), но работать подвеска упорно не хочет. Слишком жёсткая, некомфортная, особенно для заднемоторного автомобиля с полностью разгруженным передним мостом. Причём на Порше и на Рено 16 такая же схема работала безупречно.

Видео: торсионная подвеска

www.youtube.com/watch?v=BX-RXRdmhwA

Вторым промахом торсиона считается тот факт, что его не сделаешь из вторсырья, что влияет на цену. Для изготовления качественного упругого элемента необходима хорошая углеродистая сталь с высокими характеристиками на скручивание. Как раз это, по частоте ремонта и замены торсионов, по комфорту, показал всем Запорожец. У него торсионы сыпались чуть ли не каждые сто тысяч, а управляемость и комфорт передней подвески можно заносить в историю. Для получения качественной детали необходимо применить не один десяток технологических операций со сталью особой марки, использовать пластические осадки, разную плотность поверхности, а это по карману не каждому автозаводу. Проще и дешевле вить пружины для классической пружинной подвески, да и купить их легче.

Но с точки зрения конструкции автомобиля, компактнее и легче устройства торсионной подвески ничего быть не может. Торсион позволяет не обращать внимания на габариты подвески как вдоль, поперек, так и в высоту, чего не может предложить ни одна пружинная подвеска. Поперечная торсионная подвеска позволяет увеличить объем салона или же сократить размеры кузова в длину. Есть большие преимущества и при обслуживании такой конструкции. Поскольку она предельно проста, обслуживание и ремонт заключается только в контроле затяжки крепежа, а в случае с поперечной подвеской — контроле состояния резиновых пыльников, наличия смазки в картере подвески и целостности самого торсиона, это запросто можно сделать своими руками. Кроме того, этот тип подвески позволяет в некоторых случаях регулировать клиренс автомобиля.

Скорее всего, торсионная подвеска ещё имеет что сказать автомобилю, поскольку технологии работы с металлом развиваются не по дням, а по часам, поэтому крест на такой конструкции ставить рано.