Устройството и характеристиките на торсионното окачване на автомобила

Понякога, поради съображения за оформление, в автомобилните окачвания е нежелателно да се използват известни пружинни еластични елементи или навити спирални пружини. Друг вид такива устройства са торсионните пръти. Това са пружинни стоманени пръти или комплекти плоски листове, работещи на усукване. Единият край на торсионната греда е фиксиран към рамката или тялото, а другият е захванат към рамото на окачването. Когато колелото се движи, възниква ъглово усукване на торсионната греда.

Начало на приложението върху автомобили и продължаване в момента

Няма фундаментални разлики в поведението на правилно изчислените торсионни или пружинни окачвания. Темата за торсионните пръти във връзка с осигуряването на гладко движение е известна отдавна, те са били широко използвани през първата половина на миналия век в армейските бронирани превозни средства и все още се използват. Там съображенията за разположението бяха важни, когато голям брой верижни ролки на верижни превозни средства трябваше да бъдат доставени с индивидуално окачване. Просто нямаше къде да се поставят класически пружини и пружини, а напречните пръти успешно се вписват в долната част на корпуса на танк или бронирана кола, без да заемат ограниченото вътрешно пространство на бойна машина. А това означава да не налагаме тежестта на допълнителните масови разходи за резервиране на пространството, заемано от окачването.

Приблизително по същото време френските производители на автомобили от компанията Citroen използваха торсионни щанги на своите автомобили. Ние също така оценихме положителния опит на други компании, окачванията с въртящи се пръти твърдо заеха мястото си в шасито на автомобила. Използването им на много модели в продължение на почти сто години показва липсата на фундаментални недостатъци и наличието на предимства.

Дизайн на торсионен монтаж

Окачването се основаваше на торсионна греда - прът или пакет от специална стомана, кръгла или правоъгълна, подложена на много сложна термична обработка. Това се дължи на факта, че неговите размери по дължина все още са ограничени от параметрите на автомобила, а усукването на масивни метални части се извършва според сложни физически закони. Достатъчно е да си представите как се държат в този случай секциите на пръта, разположени отвътре и отвън. И при такива условия металът трябва да издържа на постоянни променливи натоварвания, да не натрупва умора, която се състои в появата на микропукнатини и необратими деформации, и да поддържа зависимостта на еластичните сили от ъгъла на усукване стабилно в продължение на много години работа.

Такива свойства са осигурени, включително предварителното затваряне на торсионната греда. Състои се в това, че горещата пръчка предварително се усуква в желаната посока извън границата на провлачване на материала, след което се охлажда. Следователно дясната и лявата торсионна щанга на окачването с еднакви размери обикновено не са взаимозаменяеми поради различната ориентация на захванатите ъгли.

За фиксиране към лостовете и рамката, торсионите са оборудвани с шлицови или други форми на глави. Удебеленията са избрани по такъв начин, че да не създават слаби места по-близо до краищата на пръта. Когато се задейства от страната на колелото, рамото на окачването преобразува линейното движение във въртящ момент върху пръта. Торсионната щанга се извива, осигурявайки противодействаща сила.

Понякога прътът се прави общ за чифт колела от една и съща ос. В този случай той е фиксиран върху тялото в средната му част, окачването става още по-компактно. Един от недостатъците се елиминира, когато дългите торсионни пръти по цялата ширина на автомобила са разположени един до друг, а рамената на лостовете отляво и отдясно се оказват с различна дължина.

Различни конструкции на торсионно окачване

Усукващите пръти могат да се използват във всички познати видове окачвания, дори и в телескопичните подпори MacPherson, които са максимално ориентирани към винтовите пружини.

Торсионни щанги в независими окачвания

Възможни са различни опции за оформление:

• предно или задно окачване на двойни напречни лостове, торсионни пръти са свързани по оста на въртене на горното или долното рамо, имащи надлъжна ориентация спрямо оста на превозното средство;
• задно окачване с надлъжни или наклонени рамена, чифт торсионни пръти е разположен през тялото;

• задно окачване с усукваща полунезависима греда, торсионната греда е разположена по протежение на нея, осигурявайки необходимата еластичност и намалявайки изискванията към материала на самата греда;
• предното окачване с двойни теглещи рамена, благодарение на напречните торсионни пръти, е възможно най-компактно, удобно за използване на микроавтомобили;
• задно окачване с торсионна греда с люлеещи се носачи и надлъжно разположение на еластични елементи.

Всички видове са доста компактни, позволяват лесно регулиране на височината на тялото, понякога дори автоматично с помощта на серво задвижвания за предварително усукване на прътите. Както всички други видове механични окачвания, торсионната греда е оборудвана с независими телескопични амортисьори за потискане на вибрациите и направляваща лопатка. Самите пръти, за разлика например от пружините, не могат да комбинират функции.

Стабилизаторите също работят на принципа на усукване и тук практически няма алтернатива.

Предимства и недостатъци

Основното предимство е лекотата на оформление. Еластичният прът практически не заема място под дъното, за разлика от чифт винтови пружини. В същото време осигурява подобно гладко возене. По време на работа е възможно да се увеличи намесата при стареене и деформация на частите.

Недостатъкът е сложната технология за производство на надеждни части, а оттам и високата цена. Торсионната щанга е около три пъти по-скъпа от добра пружина за подобна кола. А закупуването на употребяван не винаги е оправдано поради натрупаната умора на метала.

Въпреки компактността на такива окачвания, не винаги е удобно да се поставят дълги пръти под дъното на автомобила. Това е достатъчно лесно да се направи в случай на SUV, но подът на каросерията на автомобила е разположен възможно най-близо до пътя, а за окачването има само място в арките на колелата, където спиралните пружини са по-подходящи .