Пристрій та особливості торсійної підвіски автомобіля

Іноді з компонування в автомобільних підвісках небажано застосування відомих ресорних пружних елементів або циліндричних кручених пружин. Ще одним типом таких пристроїв є торсіони. Це сталеві стрижні із пружинної сталі або набори плоских листів, що працюють на скручування. Один кінець торсіону закріплюється на рамі чи кузові, а другий затиснутий на важелі підвіски. При переміщенні колеса з'являється кутове закручування торсійного стрижня.

Початок застосування на автомобілях та продовження в даний час

Принципових відмінностей у поведінці правильно розрахованих торсіонних чи пружинних підвісок немає. Тема торсіону щодо забезпечення плавності ходу відома давно, вони широко застосовувалися ще в першій половині минулого століття в армійській бронетехніці і використовується досі. Там були важливі компонувальні міркування, коли велику кількість опорних ковзанок гусеничних машин доводилося забезпечувати індивідуальними підвісками. Розміщувати класичні ресори та пружини було просто ніде, а поперечні стрижні вдало лягали у нижній частині корпусу танка чи бронеавтомобіля, не займаючи обмеженого внутрішнього простору бойової машини. Отже і не накладаючи тягар додаткових витрат маси на бронювання займаної підвіскою місця.

Приблизно тоді французькі автомобілебудівники з компанії Сітроен застосували торсіони і на своїх машинах. Оцінили позитивний досвід і в інших фірмах, підвіски з стрижнями, що скручуються, міцно зайняли своє місце в шасі автомобілів. Використання їх на багатьох моделях вже майже сотню років говорить про відсутність принципових недоліків та наявність переваг.

Конструкція торсійного вузла

Основою підвіски став торсіон - стрижень або пакет із спеціальної сталі, круглого або прямокутного перерізу, підданий дуже складній термообробці. Пов'язано це з тим, що розміри його в довжину все ж таки обмежені параметрами автомобіля, а скручування масивних металевих деталей відбувається за непростими фізичними законами. Достатньо уявити собі, як при цьому поводяться ділянки стрижня, розташовані всередині та зовні. І в таких умовах метал повинен витримувати постійні знакозмінні навантаження, не накопичувати втому, що полягає в появі мікротріщин та незворотних деформацій, зберігати залежність сил пружності від кута закручування стабільно протягом багатьох років експлуатації.

Забезпечуються подібні властивості, у тому числі проведенням попереднього заневолювання торсіону. Воно полягає в тому, що гарячий стрижень заздалегідь закручується в потрібну сторону за межею плинності матеріалу, після чого охолоджується. Тому праві та ліві торсіони підвіски при однакових розмірах зазвичай невзаємозамінні через різну орієнтацію кутів заневолення.

Для фіксації на важелях і рамі торсіони мають шліцеві або інші форми голівок. Потовщення підібрані таким чином, щоб не створювати слабких місць ближче до кінців стрижня. При дії з боку колеса важіль підвіски перетворює лінійне переміщення в момент, що крутить, на стрижні. Торсіон закручується, забезпечуючи зустрічне зусилля.

Іноді стрижень стає загальним для кількох коліс однієї осі. У цьому випадку він закріплений на кузові у своїй середній частині, підвіска стає ще компактнішою. Виключається один із недоліків, коли довгі торсіони на всю ширину автомобіля розташовуються поруч, і плечі важелів ліворуч і праворуч виявляються різною довжиною.

Різні конструктиви торсіонних підвісок

Стрижні, що скручуються, можуть застосовуватися у всіх відомих типах підвісок, навіть на телескопічній МакФерсон, яка максимально орієнтована на спіральні пружини.

Торсіони у незалежних підвісках

Можливі різні варіанти компонування:

• передня або задня підвіска на подвійних поперечних важелях, торсіони з'єднані на осі обертання верхнього або нижнього важеля, маючи поздовжню орієнтацію щодо осі автомобіля;
• задня підвіска з поздовжніми або косими важелями, пара торсіонів розташовується поперек кузова;

• задня підвіска з напівзалежною балкою, що скручується, торсіон розташовується вздовж неї, забезпечуючи потрібну пружність і знижуючи вимоги до матеріалу самої балки;
• передня підвіска з подвійними поздовжніми важелями завдяки поперечним торсіонам максимально компактна, зручна до застосування на мікроавтомобілях;
• торсіонна задня підвіска з поперечними важелями, що коливаються, і поздовжнім розташуванням пружних елементів.

Всі типи досить компактні, допускають просте регулювання висоти кузова, іноді навіть автоматичне з використанням сервоприводів попереднього закрутки стрижнів. Як і всі інші типи механічних підвісок, торсіонна забезпечена незалежними телескопічними амортизаторами для гасіння коливань та направляючим апаратом. Самі стрижні на відміну, наприклад, від ресор, поєднувати функції не можуть.

За торсійним принципом працюють і стабілізатори поперечної стійкості, причому тут альтернатива практично відсутня.

Гідності й недоліки

Головним плюсом є зручність компонування. Пружний стрижень мало займає місця під днищем, на відміну пари спіральних пружин. У цьому він забезпечує аналогічну плавність ходу. В експлуатації можливе збільшення натягу при старінні та деформації деталей.

Недолік полягає у складній технології виробництва надійних деталей, а отже, і високій ціні. Торсіон приблизно втричі дорожчий за хорошу пружину для аналогічного автомобіля. А купівля вживаного не завжди виправдана через накопичену втому металу.

При всій компактності подібних підвісок не завжди зручно розміщувати довгі стрижні під дном автомобіля. Це досить легко зробити у випадку позашляховика, але підлога кузова легкового автомобіля розташована максимально близько до дороги, а для підвіски залишається лише місце в колісних арках, де доречніші циліндричні пружини.