Полузависимая пружинная с гидравлическими телескопическими амортизаторами

Торсионная подвеска – что это такое?

Торсион представляет собой вал, изготовленный из специальной пружинящей стали, обработанной термически. К сплаву предъявляются весьма жесткие требования. Он должен выдерживать продолжительные нагрузки, не теряя при этом свои первоначальные свойства. От этого зависит надежность и долговечность подвески в целом. Для уменьшения негативного воздействия внешней среды торсион покрывают антикоррозийным составом и краской. Наиболее защищены от появления ржавчины валы, которые покрыты прорезиненным составом.

Во время преодоления автомобилем неровностей торсионы работают на скручивание в одном направлении. В зависимости от конструктивных особенностей они бывают:

• круглые;
• квадратные;
• прямоугольные;
• набранные из нескольких слоев металла.

Концы торсиона жестко крепятся к:

• несущему рычагу;
• кузову или раме автомобиля (в зависимости от конструкции).

Фиксация происходит посредством шлицев. Крепление к кузову может быть реализовано при помощи профиля, отличного от круглого. Для нормальной работы подвески ось вращения рычага и ось торсиона должны лежать на одной линии.

Сопротивление скручиванию рассчитывается таким образом, чтобы торсион удерживал вес автомобиля, но при этом позволял двигаться рычагу, обеспечивая упругое соединение колес с кузовом. На жесткость подвески влияют форма, упругость сплава, длина и прочие рабочие характеристики торсиона.

Понятие о подвеске

Прежде чем говорить про плюсы и минусы, а также превосходство одной подвески над другой, если это возможно, предлагаю разобраться в сути понятия подвески.

Подвеской называют компонент автомобиля, который входит в состав шасси. Это промежуточное звено, располагающееся между дорожным покрытием и кузовной частью шасси транспортного средства. Работа подвески заключается в том, чтобы преобразовывать в упругое перемещение все те удары, с которыми приходится сталкиваться колесам машины по ходу движения. А это всевозможные ухабы, ямы, неровности и пр. То есть подвеска гасит энергию от ударов и повышает плавность хода.

При этом различают конструкцию передней и задней подвески. Их можно разделить на несколько категорий. При этом ко всем конструкциям предъявляют одинаковые требования.

Автоподвеска обязана сохранять машину в горизонтально положении, вне зависимости от воздействующих сил, и гасить колебания. Плюс конструкции должны быть упругими, прочными и максимально долговечными. Иначе потребуется дорогостоящий ремонт.

Актуальная классификация предусматривает разделение подвесок на 3 категории.

• Зависимая. Бывает с продольными и поперечными рессорами, может использовать направляющие рычаги, упорную трубу. Также выделяют торсионно-рычажную конструкцию и систему типа De Dion;
• Независимая. Такие системы отличаются между собой по использованию косых и двойных расположенных поперечно рычагов, могут иметь качающиеся полуоси. Встречаются варианты с двойными и одинарными продольными рычагами и с поперечными. Но все же самым популярным вариантом считается подвеска типа МакФерсон;
• Активная или полузависимая. Здесь меняется жесткость и положение в зависимости от подаваемой команды через управляющее устройство. Активные системы делятся на пневмогидравлические, гидравлические и пневматические.

Но этого объективно мало, дабы понять, в чем разница между ними, какие существуют отличия и ход подвески какого типа предпочтительнее в плане комфорта. А также можете почитать полезный материал о проверке амортизаторов на работоспособность.

Зависимые конструкции

Сначала определим, что это такое и что значит понятие зависимости автомобильной подвески. Если говорить простым языком, то это пара противоположных колес (левое и правое), которые соединяется между собой жестко с помощью единой балки. Это один из ключевых способов, как отличить конструкции между собой. Просто взгляните, как левое и правое колесо соединяются друг с другом.

Когда начинается воздействие на одно колесо, меняется положение второго. Зависимость одного колеса от другого и объясняет название конструкции. Подобные узлы в большей степени ориентированы на автотранспортные средства, которые эксплуатируются в достаточно тяжелых эксплуатационных условиях. Зависимая подвеска крайне редко встречается на обычных легковых автомобилях, предназначенных для езды в городе. Потому отыскать машину не так просто, если вам нужна просто легковушка. Но система все равно востребована и находит свое место на рынке авто.

Зависимые узлы автоподвески имеют сильные и слабые стороны.

Начнем с недостатков. Здесь стоит выделить несколько основных пунктов:

• худшие показатели устойчивости;
• недостаточно четкая управляемость;
• сниженный уровень комфорта;
• высокие требования к покрытию на дороге, если двигаться на высокой скорости;
• низкая информативность управления.

Все это при сравнении с автомобилями, оснащенными независимым типом подвески.

Слабые стороны довольно весомые, и проявляются в больше степени на обычных автодорогах. Но если выехать в идеальные условия для такой подвески, машина покажет свой максимум.

Именно в стихии зависимой конструкции открываются ее истинные преимущества. А именно:

• Низкая стоимость обслуживания. ТО и ТР (техобслуживание и технические работы) достаточно дешевые, что позволяет заметно экономить на ремонте;
• Устойчивость к повреждениям. Такая подвеска не боится ударов, активной езды по плохим дорогам и пр. Конструкция хорошо ведет себя при сильных нагрузках;
• Высокая прочность. Независимая подвеска в этом плане не конкурент;
• Постоянный дорожный просвет. Клиренс не меняется, что дает ряд преимуществ;
• Отличная адаптация к бездорожью и плохим дорогам;
• Небольшое количество компонентов конструкции, что упрощает обслуживание и делает ремонт более доступным. Также это прямо влияет на надежность.

Как видите, в своей стихии зависимая система позволяет рассчитывать на солидный перечень достоинств. Но на обычных дорогах все не так идеально.

Независимая подвеска

В отличие от предыдущей конструкции, здесь противоположные колеса не имеют прямой конструктивной связи между собой. Каждое из колес действует и работает независимо относительно друг друга.

Подобные узлы прекрасно себя показывают при движении на трассах, в городе, великолепно ведут себя на высокой скорости. Потому независимые конструкции встречаются преимущественно на легковых автомобилях, кроссоверах и паркетниках.

Рекомендуем: Меняем охлаждающую жидкость на модели ВАЗ 2114

Здесь тоже есть свои сильные и слабые стороны. К числу преимуществ можно отнести:

• великолепное сцепление с дорожным полотном;
• превосходный уровень комфорта;
• отличная управляемость;
• незначительные отклонения по продольной оси.

Все это влияет на комфорт, маневренность и управляемость. Зависимые подвески на такое не способны.

Но не делайте поспешные выводы о превосходстве независимой системы. У нее есть и недостатки:

• ремонт значительно дороже, как и обслуживание;
• ход рычагов короткий, от чего клиренс может уменьшаться;
• конструкция состоит из множества компонентов;
• из-за сложности компоновки возрастает вероятность поломок;
• в полевых условиях выполнить ремонт почти невозможно.

Если за основу брать изначально качественную подвеску независимого типа, и эксплуатировать машину в условиях, для которых она предназначена, все эти недостатки не будут столь явными.

Устройство и принцип работы

На рисунке ниже изображена торсионная подвеска, принцип работы которой заключается в защите кузова автомобиля от чрезмерных нагрузок, передаваемых от колес, путем их гашения пружинящим валом. В процессе преодоления автомобилем неровности дорожного покрытия торсион скручивается, обеспечивая максимальную плавность хода. По завершении переезда через помеху торсион возвращается в исходное положение.

Нагрузка равномерно распределяется по всему механизму. По принципу действия это похоже на пружину — но при этом торсион демонстрирует лучшую эффективность.

Устройство торсионной подвески предполагает постоянное наличие напряжения скручивания на упругом валу во время действия сил поднятия-опускания на колесо. Поэтому отсутствие деформационных изменений в торсионе является главным требованием к изделию.

Многорычажная подвеска

Данный тип подвески немного похож на двухрычажную схему, но он гораздо сложнее и совершеннее. Неудивительно, что к ней перекочевали и все достоинства предыдущего вида. Это набор из рычагов, сайлент-блоков и шарниров, которые крепятся на специальный подрамник. Большое количество шаровых опор и «сайлентов» обеспечивают не только завидную плавность хода, но и отлично гасят удары в случае резкого наезда на какое-либо препятствие, а еще они уменьшают уровень шума в салоне от колес.

При такой схеме достигается наилучшее сцепление покрышки с дорогой (любой тип покрытия), отточенная управляемость и плавность хода.

• малые неподрессоренные массы;
• оптимальная поворачиваемость колес;
• независимость каждого отдельного колеса от остальных;
• отдельные поперечные и продольные регулировки;
• хороший потенциал при условии полного привода.

Однако у многорычажной подвески есть один существенный недостаток – высокая стоимость. Хотя в последнее время наметился перелом: если раньше данный тип подвески применяли только на представительских авто, то сейчас ею оснащают даже машины гольф-класса.

Виды подвесок

Есть 2 варианта расположения торсионов:

Поперечное расположение торсионного вала нашло свое применение в легковом транспорте. Обычно данного вида подвеска используется в автомобилях с задним приводом. Ее особенностью является размещение валов вдоль кузова машины.

Продольные торсионы применяются на больших, тяжелых грузовиках. Были попытки использовать их и на легковом транспорте, но широкого распространения эта практика не получила.

На данный момент в автомобилестроении используются подвески 3-х основных конструкций:

1. Передняя независимая с использованием поперечных валов.
2. Задняя независимая с поперечными торсионами.
3. Полузависимая задняя.

Зависимая подвеска

Зависимая подвеска характеризуется зависимостью перемещения одного колеса моста от перемещения другого колеса.

Рис. Схема зависимой подвески колес

Передача сил и моментов от колес на кузов при такой подвеске может осуществляться непосредственно металлическими упругими элементами – рессорами, пружинами или с помощью штанг – штанговая подвеска.

Металлические упругие элементы имеют линейную упругую характеристику и изготавливаются из специальных сталей, обладающих высокой прочностью при больших деформациях. К таким упругим элементам относятся листовые рессоры, торсионы и пружины.

Листовые рессоры на современных легковых автомобилях практически не применяются, за исключением некоторых моделей автомобилей многоцелевого назначения. Можно отметить модели легковых автомобилей, выпускавшиеся ранее с листовыми рессорами в подвеске, которые продолжают эксплуатироваться и в настоящее время. Продольные листовые рессоры устанавливались в основном в зависимой подвеске колес и выполняли функцию упругого и направляющего устройства.

На легковых автомобилях и грузовых или микроавтобусах применяются рессоры без подрессорников, на грузовых автомобилях – с подрессорниками.

Рис. Рессоры: а) – без подрессорника; б) – с подрессорником

Пружины как упругие элементы применяются в подвеске многих легковых автомобилей. В передней и задней подвесках, выпускаемых различными фирмами большинства легковых автомобилей применяются винтовые ци­линдрические пружины с постоянными сечением прутка и шагом навивки. Такая пружина имеет линейную упругую характеристику, а необходимые характеристики обеспечиваются дополнительными упругими элементами из полиуретанового эластомера и резиновыми буферами отбоя.

На легковых автомобилях Российского производства в подвесках применяют цилиндрические винтовые пружины с постоянными сечением прутка и шагом в сочетании с резиновыми отбойными буферами. На автомобилях производителей других стран, например, БМВ 3-й серии в задней подвеске устанавливают бочкообраз­ную (фасонную) пружину с прогрессивной харак­теристикой, достигаемой за счет формы пружины и применения прутка переменного сечения.

Рис. Спиральные пружины: а) цилиндрическая пружина; б) бочкообразная пружина

На ряде автомобилей для обеспечения прогрес­сивной характеристики применяется комбинация цилиндрических и фасон­ных пружин с переменной толщиной прутка. Фасонные пружины имеют прогрессивную упругую характеристику и называются «миниблоками» за небольшие размеры по высоте. Такие фасонные пружины применяют, например в задней подвеске автомобилей «Фольксваген», «Ауди», «Опель» и др. Фасонные пружины имеют различные диаметры в средней части пружины и по краям, а пружины «миниблок» имеют и различный шаг навивки.

Торсионы, как правило, круглого сечения применяются на автомобилях в качестве упругого элемента и стаби­лизатора.

Рис. Торсион

Упругий крутящий момент передается торсионом через шлицевые или четырехгранные головки, распо­ложенные на его концах. Торсионы на автомобиле могут быть установлены в продольном или поперечном направлении. К недостаткам торсионов следует отнести их большую длину, необходимую для создания требуемых жесткости и рабочего хода подвески, а также высокую соосность шлицов на концах торсиона. Однако следует отметить, что торсионы имеют небольшую массу и хорошую компактность, что позволяет успешно применять их на легковых автомобилях среднего и высокого классов.

Передняя независимая

Передняя независимая торсионная подвеска включает в себя следующие элементы:

• Продольно расположенный торсион. Обеспечивает высокую плавность хода.
• Рычаг. Передает усилие и вызывает скручивание торсиона.
• Амортизатор. Служит для гашения колебаний, возникающих в ходовой части автомобиля.
• Стабилизатор поперечной устойчивости. Минимизирует крен кузова машины во время движения. Улучшает управляемость автомобиля.

Передняя независимая торсионная подвеска применяется на тяжелых внедорожниках. За счет этого освобождается место для мощного привода колес.

Задняя независимая

Поперечные торсионы задней подвески устанавливаются в паре с продольными рычагами. Пример конструкции приведен на изображении ниже.

Интересным примером автомобиля с поперечными торсионными валами и продольными рычагами является Renault 16. Машина имеет различную колесную базу справа и слева. Расстояние между передним и задним колесами справа и слева отличается на несколько сантиметров. Причиной такого инженерного решения является последовательное расположение валов один за другим. Это слегка ухудшило управляемость автомобиля, но позволило увеличить багажное отделение.

Независимая подвеска

Схема независимой подвески

Сначала следует разобраться, что из себя представляет независимая подвеска. Говоря проще – это такая система, в которой колеса одной оси не связаны никакой жесткой связью между собой. Когда одно колесо меняет свое положение другое, соответственно, может и не изменять своего положение. Но развал колес и размер колеи может меняться при сжатии и отбое. Независимая подвеска может быть на косых и на продольных рычагах. Независимая подвеска применяется на различных автомобилях. Когда подвеска на продольных рычагах это когда каждое колеса одной оси закрепляется на рычаге, который закреплён подвижно на раме или кузове.

Минусом такой системы можно считать то, что сильно изменяется колесная база, но при этом колея остается неизменной. Когда машина поворачивает крен кузова может более ощутим, чем при любой другой системе.

Рычаги воспринимают очень большие усилия сил кручения и изгиба, поэтому делать их приходится очень массивными и прочными. Еще один минус – это очень маленький клиренс, что на наших дорогах не очень приветствуется.

Подвеска на косых рычагах отличается не сильно. Раньше ее называли “независимая подвеска заднего моста”. Соответственно и применялась она, когда задний мост всегда был ведущим. Разница с предыдущим вариантом состоит в том, что на каждой оси есть по одному шарниру. Первый вариант такой подвески: ось непосредственно рычага проходит через центр шарниров полуосей, то есть рычаг располагается к поперечной оси под углом в 45 градусов. Из-за этого такая подвеска состоит дешевле, но развал и схождение изменяется, так что с этим придется по мучатся.

Второй вариант: ранее широко применялся и они пришли на замену старым обычным зависимым типам подвесок. Демпфирующими элементами служили торсионные валы и разные витые пружины. С началом распространения переднеприводных автомобилей такая торсионная подвеска стала изживать себя, так как практически не имела эффекта на переднем мосту.

Полузависимая задняя

В основе подвески данного типа лежит торсионная балка, которая имеет U-образную форму. Продольные рычаги располагаются по одному с каждой стороны. Балка соединяет их между собой. Рычаги крепятся одной стороной к кузову, а второй к ступице колеса.

Балка хорошо сопротивляется изгибу. При этом ее форма абсолютно не мешает ей скручиваться. Колеса могут немного перемещаться в вертикальной плоскости относительно друг друга. Расположение торсионной балки можно посмотреть на рисунке ниже.

Полунезависимая подвеска используется в бюджетных машинах с передним приводом. Обусловлено это простотой конструкции и низкой ценой таких машин.

Технические нюансы

А сейчас перейдём к технической стороне вопроса и разберёмся с конструкцией и устройством зависимой системы, а также её разновидностями. К подобным типам подвесок причисляют такие:

• на продольных рессорах (рессорная);
• с направляющими рычагами (зависимая пружинная);
• подвеска Де Дион.

Первый вариант является одним из самых старых. Состоит такая конструкция из балки моста, соединяющей два колеса, а также двух продольных рессор, на которых она крепится.

Рессора в данном варианте выступает в качестве универсального упругого элемента – она принимает на себя нагрузки в вертикальной и поперечной плоскости, а также гасит колебания кузова. Конечно, высокого комфорта от работы подвески подобной системы не добиться, к тому же на больших скоростях начинают появляться проблемы с управляемостью.

Более совершенной и современной можно назвать конструкцию с направляющими рычагами. Вариантов исполнения в плане количества рычагов и их конфигурации есть масса – это и подвеска с тягой Панара, и с механизмом Уатта или Скотта-Рассела. По сравнению с рессорными, у этих систем гораздо лучше управляемость и поведение в поворотах. Главным упругим элементом тут является пружина, а помогает ей амортизатор.

Что же касается подвески Де Дион, то тут есть один нюанс. Дело в том, что данную систему нельзя назвать полностью зависимой из-за хитрого расположения элементов, которое обусловлено тем, что разрабатывалась она для задней оси заднеприводных авто. В ней дифференциал и балка, соединяющая колёса, разделены.

Рекомендуем: Устройство задней подвески

Дифференциал жёстко соединён с корпусом автомобиля, а вращение от него на колёса передаётся через качающиеся ведущие валы. По мнению экспертов, подвеска Де Дион по многим параметрам превосходит лучшие образцы независимых конструкций, и единственным существенным её недостатком является цена, из-за чего встретить её можно не часто, да и то преимущественно на спорткарах.

Плюсы и минусы применения торсионов

Торсионная подвеска имеет свои достоинства и недостатки. Преимуществами торсионной подвески являются:

• плавность хода авто;
• возможность регулировки высоты, благодаря чему легко изменить дорожный просвет;
• компактность и простота;
• хорошая ремонтопригодность;
• меньшая нагрузка на подшипники колес;
• надежность.

Недостатки торсионной подвески таковы:

• большая зависимость жесткости подвески от качества торсионов;
• сложность изготовления упругих валов;
• управлять автомобилем сложно – повороты осуществлять слишком просто.

Эластичный элемент

Главным компонентом подвески является её эластичная часть, которая поглощает энергию ударов и вибраций, возникающих при проезде определённых дорожных препятствий. Именно от неё в большей степени зависит комфортабельность и управляемость машины, поэтому при выборе конкретной модели стоит обращать внимание на тип эластичного элемента ходовой части. Если отбросить экзотические варианты, встречающиеся исключительно в мелкосерийном производстве, останется четыре основных вида подвески автомобиля.

Рессоры

Рессорная подвеска использовалась ещё в конных экипажах и считалась роскошью, доступной только знатным людям. Сейчас же она осваивает новую профессию, представленную перевозкой грузов. Основное преимущество рессорной ходовой части — это её огромная выносливость, позволяющая переносить любые нагрузки без существенных повреждений. Кроме того, рессорная подвеска снижает нагрузку на амортизаторы, частично выполняя их функцию за счёт трения между отдельными листами.

Минус рессор — посредственные показатели эластичности и энергоёмкости. Такая подвеска не может сделать машину комфортабельной или придать ей хорошую управляемость, за счёт чего она чаще всего встречается в грузовиках, легковых фургонах и пикапах. Кроме того, ходовая часть на основе рессор достаточно тяжела, что является большим недостатком для современного автомобиля.

Пружины

Наибольшую популярность получила именно пружинная подвеска, которая сочетает в себе невысокую стоимость с оптимальными характеристиками и отличной надёжностью. Машины, в которых пружины играют роль эластичного элемента, отлично управляются и предоставляют пассажирам неплохой уровень комфорта. Кроме того, пружинная подвеска легко поддаётся ремонту и не требует больших расходов на обслуживание.

Основной минус — небольшая грузоподъёмность. В грузовиках такой вариант встречается достаточно редко, поскольку даже пружина с большим диаметром витка будет очень быстро терять свои характеристики, изнашиваясь под давлением большой массы. Пружинная подвеска также чувствительна к ударным нагрузкам — вполне возможно, что после активной езды по бездорожью автомобиль будет ждать ремонт ходовой части.

Торсионы

На автомобильных форумах до сих пор не утихают споры по вопросу, какая подвеска лучше — торсионная или пружинная. Торсионы представляют собой стержни, скручивающиеся под воздействием нагрузки. Их преимуществами можно назвать:

• Долговечность;
• Устойчивость к ударным нагрузкам;
• Ремонтопригодность;
• Компактные размеры.

Торсионную подвеску по характеристикам можно сравнить с пружинной. Однако, выигрывая ей в надёжности, она уступает в комфортабельности. Поэтому основной сферой применения торсионной ходовой части остаются крупные внедорожники, для которых важна надёжность, и компактные легковушки бюджетного класса, у которых компактные размеры подвески в списке приоритетов находятся выше комфортабельности.

Пневматика

Пневматическую подвеску можно встретить на дорогих автомобилях известных марок — легковых и грузовых. Она легко поддаётся регулировке высоты и жёсткости, а также может контролироваться электроникой, автоматически приспосабливающей ходовую часть к текущим дорожным условиям. Пневматические баллоны обеспечивают идеальную плавность хода и могут сделать преодоление неровностей полностью незаметным для людей, находящихся в салоне.

Единственный минус пневматической подвески — она не слишком подходит для российских дорог. Речь идёт о невысокой надёжности, которая обусловлена применением большого числа сложных компонентов. Поэтому при частой езде по плохим дорогам на ремонт придётся тратить суммы, сопоставимые со стоимостью недорогой малолитражки.