Как устроены гибридные автомобили, их виды и достоинства

Автомобили с гибридным двигателем, плюсы и минусы, принцип работы

Подавляющее большинство современных автомобилей в качестве силового агрегата используют двигатель внутреннего сгорания. На фоне постепенного истощения запасов нефти, а также возрастающих требований к экологичности, автоинженеры разрабатывают новые технологии, позволяющие отказаться от использования углеводородов в качестве топлива или, как минимум, снизить расход.

Решить эту проблему можно двумя способами: установить вместо ДВС электромотор или гибридный двигатель. К последнему прибегают многие автомобильные марки.

Как видно из названия, подобный силовой агрегат представляет из себя классический двигатель внутреннего сгорания и одновременно электродвигатель, объединенные в одно целое. По многим причинам такое решение предпочтительнее одной только электрической тяги.

На сегодняшний день электромобиль имеет серьезные минусы. Наиболее значимые из них – это отсутствие развитой сети электрозаправок, а также недостаточная дальность поездки без дозарядки (у разных моделей электромобилей она составляет от 80 до 160 км).

К тому же на то, чтобы полностью зарядить батареи потребуется несколько часов, а значит, мобильность такого авто ограничивается поездками от дома до работы и обратно.

Тем не менее, нельзя забывать и про плюсы электромотора, среди которых более высокий КПД (у ДВС максимальный КПД достигается только на определенных оборотах), отсутствие каких-либо выбросов, большой крутящий момент.

Электрический двигатель, в отличие от работающего на нефтепродуктах, не нуждается в постоянной подаче топлива. Он может находиться в выключенном состоянии сколь угодно долго, пока на него не будет подано напряжение. При подаче электричества он практически моментально передает колесам максимальную тягу.

Гибридный двигатель совместил преимущества обоих моторов, благодаря чему достигается экономичность, экологичность и неплохие динамические характеристики.

1. Принцип работы гибридных двигателей
2. Схемы взаимодействия электромотора и ДВС
3. Последовательная схема
4. Параллельная схема
5. Последовательно-параллельная схема

Принцип работы гибридных двигателей

Гибридный двигатель устроен таким образом, что оба мотора работают, условно говоря, друг на друга. Двигатель внутреннего сгорания крутит генератор и снабжает энергией электромотор, а тот позволяет «напарнику» работать в оптимальном режиме без резких колебаний и нагрузок. К тому же, гибриды обычно оснащаются системой рекуперации кинетической энергии KERS (аналогичную той, что применяется на болидах Формулы-1).

Эта система позволяет заряжать аккумуляторные батареи во время торможения и при движении машины накатом. Принцип ее работы в том, что при торможении колеса приводят в действие электромотор, который в этом случае сам играет роль генератора и заряжает аккумуляторы. Особенно полезна KERS при езде по городу в режиме «тронулся-остановился».

По степени гибридизации силовые агрегаты разделились три типа: «умеренные», «полные» и plug-in. В «умеренных» постоянно работает двигатель внутреннего сгорания, а электромотор включается только тогда, когда необходима дополнительная мощность.

Автомобиль с «полным» гибридом способен двигаться на одной электротяге, не расходуя горючего.

Plug-in, как и полный гибрид, может передвигаться только на электричестве, но имеет возможность заряжаться от розетки, совмещая таким образом все преимущества электромобиля, и избавляясь от его главного недостатка — ограниченного пробега без подзарядки. Когда заряд батарей кончается, plug-in работает как обычный гибрид.

Схемы взаимодействия электромотора и ДВС

Инженеры разных компаний по-разному подходят к вопросу гибридного двигателестроения. Современные машины оснащаются гибридными двигателями, построенными по одной из трех схем взаимодействия топливной и электрической составляющей, которые будут рассмотрены ниже.

Последовательная схема

Это наиболее простой вариант. Принцип его работы заключается в следующем: крутящий момент от ДВС в данном случае передается исключительно генератору, который вырабатывает электричество и заряжает аккумуляторы. Автомобиль при этом движется только на электротяге.

Также для зарядки аккумуляторной батареи применяется система рекуперации кинетической энергии. Своим названием данная схема обязана последовательным преобразованиям энергии: энергия сгорания топлива двигателем внутреннего сгорания превращается в механическую, затем в электрическую при помощи генератора и снова в механическую.

Плюсы такой конструкции заключаются в следующем:

• ДВС всегда работает на неизменных оборотах, с максимальным КПД;
• нет необходимости оснащать автомобиль мощным и прожорливым двигателем;
• не нужно сцепление и коробка передач;
• автомобиль способен передвигаться и с выключенным двигателем внутреннего сгорания за счет энергии, запасенной аккумуляторной батареей.

Однако есть у последовательной схемы и свои минусы:

1. потери энергии в процессе преобразований;
2. большой размер, вес и высокая стоимость аккумуляторных батарей.

Наибольшая эффективность такой схемы достигается при движении с частыми остановками, когда активно работает KERS. Поэтому она нашла применение в городском транспорте. Также гибридные двигатели с последовательной схемой применяются в карьерных самосвалах, которым для работы важен большой крутящий момент и не требуется высокая скорость.

Параллельная схема

Принцип работы «параллельного» гибридного двигателя полностью отличается от вышеописанного. Автомобили с гибридным двигателем, построенным по параллельной схеме, ездят с использованием и ДВС, и электромотора. Электродвигатель в таком случае должен быть обратимым, т.е. способным работать в качестве генератора. Согласованная работа обоих моторов достигается посредством компьютерного управления.

В зависимости от режима езды блок управления распределяет крутящий момент, поступающий от обоих элементов гибрида. Основную работу выполняет двигатель внутреннего сгорания, электромотор же подключается когда нужна дополнительная мощность (при трогании, ускорении), при торможении и замедлении он работает как генератор.

Плюсы подобной компоновки в том, что нет необходимости устанавливать аккумуляторную батарею большой емкости, потери энергии намного меньше, чем при последовательной схеме, поскольку ДВС напрямую связан с ведущими колесами, а кроме того, сама по себе конструкция довольно проста, а значит, дешева.

Основные минусы схемы – меньшая топливная экономичность по сравнению с другими вариантами и низкая эффективность в городских условиях. Машины с гибридным двигателем, построенным по параллельной схеме, наиболее эффективны при движении по трассе.

По данной схеме построены гибридные автомобили марки Хонда. Главный принцип руководства компании: схема гибридного двигателя должна быть как можно более простой и дешевой, а функция электромотора заключается лишь в помощи ДВС сэкономить максимально возможное количество топлива. У этой марки существует две гибридных модели – Civic (снят с производства в 2010 году) и Insight.

Последовательно-параллельная схема

Последовательно-параллельная схема представляет собой совмещение первых двух. В параллельную схему добавлен дополнительный генератор и делитель мощности. Благодаря этому автомобиль при трогании и на малых скоростях движется только на электрической тяге, ДВС только обеспечивает работу генератора (как при последовательной схеме).

На высоких скоростях крутящий момент на ведущие колеса передается и от двигателя внутреннего сгорания. При повышенных нагрузках (например, при подъеме в гору), когда генератор не в силах обеспечить требуемый ток, электромотор получает дополнительное питание от аккумулятора (параллельная схема).

Поскольку в системе имеется отдельный генератор, заряжающий аккумуляторную батарею, электромотор используется только для привода ведущих колес и во время рекуперативного торможения. Через планетарный механизм (он же делитель мощности), часть крутящего момента от ДВС частично передается на колеса и частично отбирается для работы генератора, который питает либо электромотор, либо аккумуляторную батарею. Электронный блок управления все время регулирует подачу мощности из обоих источников.

Плюсы последовательно-параллельного гибридного двигателя данной схемы, в максимальной топливной экономичности и высокой экологичности. Минусы системы – сложность конструкции и высокая стоимость, поскольку требуется дополнительный генератор, достаточно емкая аккумуляторная батарея и сложный электронный блок управления.

Применяется последовательно-параллельная схема на автомобилях марки Тойота (Prius, Camry, Highlander Hybrid, Harrier Hybrid), а также на некоторых моделях Лексус. Подобными гибридными двигателями оснащаются машины Ford Escape Hybrid и Nissan Altima Hybrid.
” alt=””>

Все, что нужно знать о гибридных машинах: типы, нюансы, характеристики

Если максимально кратко, то гибрид — это автомобиль, в котором одновременно используются двигатель внутреннего сгорания и электромотор.

Во многом такое решение можно рассматривать как переходный этап между двумя мирами — машинами, которые сжигают топливо, и стопроцентными электрокарами.

Трудно сказать, когда состоится окончательный переход из одной эры в другую (и состоится ли он вообще), но прямо сейчас производители заявляют, что через 5-10 лет все выпускаемые модели будут в той или иной степени электрифицированы. Это не значит, что ДВС исчезнет как класс, но с высокой долей вероятности можно говорить, что гибриды станут повсеместной нормой. Правда, решать они будут очень разные задачи — в зависимости от конструкции и общей философии.

Типы гибридных автомобилей

Первое и главное, зачем делаются такие машины, — экономия топлива и необходимость вписываться во все более жесткие экологические нормы. Помимо прочего, оценивается средний уровень вредных выбросов по всей модельной линейке каждого производителя, поэтому компании идут на некоторые ухищрения.

«Мягкие» гибриды (mild hybrid)

Самая простая и доступная технология, позволяющая не сильно перекраивать конструкцию автомобиля и при этом демонстрировать нужные показатели по выбросам. В большинстве случаев все сводится к установке мощного стартер-генератора — электромотора, который может как запасать энергию, так и расходовать ее.

Например, в пробках это позволяет расширить функционал системы старт-стоп: двигатель глушится еще до полной остановки автомобиля (в это время как раз накапливается заряд), а при трогании стартер-генератор запускает его и помогает разгоняться в первые несколько секунд. Еще не полноценная езда на электротяге, но уже небольшие ее отголоски.

Помимо некоторой экономии топлива, такая система позволяет сгладить переходные процессы — ведь традиционная схема старт-стоп зачастую работает с рывками, например, когда мотор приходится запускать через секунду после того, как он был заглушен. Кроме того, «мягкому» гибриду не требуется большая батарея, которая увеличивала бы массу и отбирала пространство у пассажиров или багажа. Наконец, большинство подобных автомобилей вместо стандартной 12-вольтовой бортовой сети использует 48-вольтовую, от которой, помимо стартер-генератора, питаются современные технические решения вроде электрических турбонагнетателей и активных стабилизаторов поперечной устойчивости — особенно любят такие решения в немецком премиуме.

При этом традиционная 12-вольтовая сеть в «мягких» гибридах (как, впрочем, и полноценных электромобилях вплоть до Tesla) сохранена: гораздо проще питать фары, мультимедийку, дворники и прочие вспомогательные устройства от традиционного аккумулятора, чем заново изобретать все процессы.

Параллельные гибриды (parallel hybrid)

Именно такие машины можно называть обычными, самыми распространенными гибридами. Емкость батарей здесь уже выше, а электромотор обычно располагается между ДВС и трансмиссией, причем элементы этой цепочки могут работать и сообща, и отдельно друг от друга.

Это позволяет автомобилю перемещаться как на чистой электротяге — когда ДВС заглушен и отсоединен от колес — так и в настоящем гибридном режиме, когда на разгон работают и топливо, и электричество. Кроме того, аккумуляторы можно заряжать на торможениях за счет рекуперации, а также от обычного двигателя, который в этом случае выполняет роль генератора.

Получается своеобразная игра: во дворах и в пробках параллельный гибрид вполне может ездить, не загрязняя атмосферу, а если вам потребуется больше динамики — на помощь придут оба типа энергии и позволят разгоняться активнее, чем на одном только ископаемом топливе. И пусть запас хода на чистой электротяге чаще всего составляет всего несколько километров, при городских режимах эксплуатации экономия топлива оказывается уже ощутимой.

Последовательные гибриды (series hybrid)

В этой схеме вообще не предусмотрена механическая связь двигателя внутреннего сгорания и колес — он только производит энергию для электромоторов. Теоретические плюсы понятны: водитель получает «электрическое» удобство управления тягой без пауз и задержек, ДВС работает в оптимальном режиме и не крутится в отсечку, а машина превращается в милое и почти экологичное привидение с моторчиком.

Но в реальности этот метод приводит к двойным потерям энергии: сначала на преобразование топлива в электричество, а потом на передачу его к колесам. Поэтому в чистом виде такая схема не используется, зато отдельные модели вроде BMW i3 или Chevrolet Volt отметились опциями под названием range extender, то есть увеличитель запаса хода — ДВС в большинстве случаев бездействует, но готов прийти на помощь, если у вас закончилось электричество. Считайте, просто генератор, который всегда с собой.

Последовательно-параллельные гибриды (parallel-series-hybrid)

Особая категория, представленная, по сути, только запатентованными изобретениями компании Toyota и отдельными силовыми установками, сделанными по лицензии. Здесь ДВС и электричество работают как единое целое, постоянно и бесшовно распределяя энергию туда, где она нужна. Самое массовое применение технология нашла на Toyota Prius, где без особых изменений используется уже почти 15 лет.

Называется этот уникальный привод Hybrid Synergy Drive, а примечателен он в первую очередь тем, что лишен обычной трансмиссии — в то время как в большинстве гибридов используются вариаторы, «роботы» или классические «автоматы». Здесь же два электромотора объединены с ДВС через хитрую планетарную передачу, которая вообще стирает границу между двумя мирами для конечного пользователя. Самый яркий пример — бензиновый двигатель здесь может одновременно работать на разгон и заряжать батареи, если вы не требуете от машины максимальной динамики.

Подключаемые гибриды (plug-in hybrid, PHEV)

Главный принцип здесь один: наличие отдельного разъема для зарядки аккумуляторов. При этом сам гибрид может быть как последовательным (тот же BMW i3 или Fisker Karma), так и параллельным (Porsche Cayenne e-Hybrid или Volvo XC60 Recharge). И если с первым случаем все понятно (по сути это электромобили с бензиновыми генераторами), то параллельные подключаемые гибриды интереснее. Идея заключается в том, что емкость батарей у таких автомобилей уже действительно солидная — например, у современного «Кайена» это 18 кВтч, то есть примерно треть от того, что можно найти в среднем электромобиле. Да и электромотор вполне самостоятелен: на многих подключаемых гибридах его мощность превышает 100 лошадиных сил.

Иными словами, при определенных сценариях вы можете ездить на такой машине, как на настоящем электрокаре: запас хода составляет несколько десятков километров, разгоняться можно до сотни с лишним километров в час — но делать надо все плавно. Прикатили по пробкам в центр на работу, вечером вернулись домой, подзарядились от розетки — и никаких выбросов. При этом в вашем распоряжении остается и настоящий бензиновый двигатель — со всей своей мощностью, универсальностью и возможностью заправляться когда угодно и сколько угодно. Нажимаете акселератор посильнее, и он включается в работу.

Никто не отменял и дополнительной помощи от электромотора: в спортивном режиме бензоэлектрическая силовая установка даст динамику, на которую традиционный ДВС в одиночку будет не способен. Но надо понимать, что без питания от розетки подключаемые гибриды мало чем отличаются от обычных параллельных: да, запас электричества можно принудительно пополнять от бензинового мотора, но эффективности, экологичности и смысла в этом откровенно мало.

Экзотические разновидности

Не во всех случаях гибридная тяга применяется исключительно ради экономии топлива. Например, французы из Peugeot и Citroen при помощи электричества компенсируют отсутствие полноценных полноприводных машин: задние колеса вращаются при помощи электромотора. Для тяжелого бездорожья такая схема подходит слабо, но задачу всепогодного вождения решает довольно успешно.

А производители спорткаров уже давно используют гибридные технологии для того, чтобы их машины ехали быстрее — ведь максимум тяги электромотора доступен всегда и везде, и это здорово помогает на разгонах, когда бензиновый двигатель еще не вышел на пиковую отдачу. Среди ранних образцов подобных машин можно вспомнить Porsche 918 Spyder, а среди современных Koenigsegg Regera или Aston Martin Valkyrie— одни из самых быстрых гиперкаров планеты.

Гибридные автомобили в России

В наших широтах официальные продажи гибридов невелики, причем часть ранее представленных вариантов выкосило кризисом — например, Nissan Murano, Mitsubishi Outlander и даже Toyota Prius. В строю пока остаются кроссоверы Lexus NX и RX, Porsche Cayenne и Panamera, несколько моделей Mercedes-Benz, «подключаемый» Volvo XC90 и россыпь Audi — но там речь идет о «мягком» гибриде.

Впрочем, есть и пополнения: внезапно на российский рынок вышел «мягкий» Geely Atlas Pro, а плюс к тому недавно началось серийное производство отечественного седана Aurus Senat, который по конструкции является самым настоящим параллельным гибридом.

Гибриды: дорога в будущее или взгляд назад

• Страница 1 – Гибридное прошлое. Предвестники современных гибридов
• Страница 2 – Классификация и определение гибридов. Выбор гибрида
  • § Классификация и определение гибридов
  • § Параллельные гибриды
  • § Последовательные гибриды
  • § Смешанный тип подключения
  • § Классификация по типу батарей
  • § Выбор гибрида

⇡#Классификация и определение гибридов

Мы уже разобрались с историей появления гибридных автомобилей, рассмотрели первые массовые модели и вплотную подошли к изучению современных предложений, однако так и не дали точного определения гибрида. Само слово «гибрид» было введено задолго до появления соответствующих транспортных средств. Определение происходит от латинского «hibrida», что означает «помесь». Этот перевод как нельзя точно передает суть гибрида. Раньше (впрочем, как и сегодня) так называли животных и растения, которые произошли от скрещивания разных пород и видов. При переходе к автомобильной тематике сущность почти не меняется. Гибрид – транспортное средство, которое имеет силовую установку смешанного типа. Зачастую под гибридным двигателем подразумевается интеграция ДВС и электромотора, однако это можно считать лишь частным случаем. Чем Honda FCX Clarity не гибрид? В этом автомобиле нет двигателя внутреннего сгорания, зато в наличии водородный и электрический двигатели. Таким образом, под гибридом можно подразумевать любое транспортное средство, в котором производить энергию могут как минимум два раздельных устройства, причем энергия эта может быть использована для приведения транспортного средства в движение. Поправка в конце обязательна, иначе гибридом становится любой современный автомобиль, ведь в каждом есть электрический генератор.

Теперь о классификации. Первая напрашивается сама – по типу силовой установки. Мы уже определили, что работать в паре с электромотором может не только ДВС. Когда-то это были паровые двигатели, сегодня можно встретить водородные. Даже велосипед с электромотором – гибрид, роль запасного источника энергии выполняет мускульная сила человека.

Второй принципиальный признак, позволяющий разделить гибридные транспортные средства по категориям, это тип взаимодействия двигателей. Сегодня различают последовательное, параллельное и последовательно-параллельное (смешанное) подключение. Аналогия с электротехникой и соединением проводников. Этот параметр является одним из важнейших в устройстве гибрида, от него зависят возможности и сам принцип функционирования, поэтому рассмотрим его достаточно подробно.

⇡#Параллельные гибриды

Гибридные автомобили с параллельным включением ДВС и электромотора имеют механическую связь между трансмиссией и обоими типами двигателей. Зачастую электромотор в таких автомобилях располагают непосредственно на коленчатом валу ДВС, хотя он может быть подключен к единой трансмиссии отдельным сцеплением или муфтой. В результате основной функционал возложен именно на двигатель внутреннего сгорания. Электромотор может включиться в работу, в этом случае мощность агрегатов будет суммироваться. Зарядка аккумуляторных батарей возможна как от ДВС, так и в рекуперативном режиме. Роль генератора выполняет электромотор, он же зачастую заменяет стартер. Основной плюс гибридов с параллельным включением – экономичность.

Недостатки параллельного включения вытекают прямо из его особенностей. Если электромотор расположен на коленчатом валу, то без использования ДВС автомобиль не сможет поехать. То есть о передвижении в режиме электрокара речи идти не может. Плюс к этому даже если функционирование электромотора не требуется, его ротор будет вращаться. Исключение – автомобили с интегрированным дополнительным сцеплением. Для совмещения крутящего момента от двух источников в этом случае используется дифференциал.

Красноречивым примером параллельного гибрида может служить Honda Insight. С момента появления в 1999 году внешний вид автомобиля значительно изменился, внесены и инженерные нововведения, но схема функционирования осталась неизменной.

⇡#Последовательные гибриды

Последовательные гибриды располагаются несколько ближе к электрокарам, хотя без двигателя внутреннего сгорания они тоже далеко не уедут. В отличие от параллельного включения ДВС и электромотора, рассмотренного нами выше, в данной связке бензиновый двигатель не имеет какой-либо связи с колесами. Функционал очень близок к электрокару, ведь именно электромотор приводит автомобиль в движение. Двигатель внутреннего сгорания в данном случае лишь заряжает аккумуляторные батареи. В итоге последовательные гибриды сохранили черты как электрокаров, так и автомобилей с ДВС: они по-прежнему могут преодолевать большие расстояния, процесс заправки прост и быстр, но экономия топлива в городских пробках и рекуперативное торможение значительно повышают эффективность. Существенный недостаток параллельных гибридов – мощность электромотора и ДВС невозможно сложить, а в случае полной разрядки аккумуляторных батарей продолжать поездку некоторое время нельзя: требуется время для зарядки.

В скором времени начнется производство активно продвигаемого Chevrolet Volt. Это последовательный гибрид в чистом виде. Приживется ли такой тип автомобилей в США – большой вопрос.

Довольно значительно от последовательного и параллельного включения двигателей отличается устройство самого популярного гибридного автомобиля – Toyota Prius. Тут нет механической и автоматической КПП, не найти и вариаторную трансмиссию. Передачу крутящего момента осуществляет планетарная передача. Японцы не изобрели эту конструкцию, она уже давно применяется в различных сферах индустрии. В том числе автомобильной, ведь гидротрансформаторные АКПП имеют в наличии планетарную передачу. Заслуга инженеров Toyota в том, что именно они использовали этот механизм в подобном применении, не в составе конструкции, а в качестве полноценной трансмиссии. Теперь выясним, как функционирует данный агрегат.

Планетарная передача – набор связанных шестерней. По центру расположена солнечная шестерня. Она сцеплена с четырьмя сателлитами, которые находятся в фиксированном друг относительно друга положении. Связующим элементом выступает водило. Зубья самой большой кольцевой шестерни связаны с сателлитами. Конструкция довольно проста механически, однако ее устройство предоставляет огромные возможности по передаче и суммированию крутящего момента.

Относительно конкретного применения планетарной передачи в Toyota Prius можно рассуждать долго. Вариантов функционирования уникальной трансмиссии немало, подробный обзор заслуживает отдельного материала, поэтому вкратце обозначим лишь основные возможности. Каждый элемент планетарной передачи соединен с отдельным устройством: водило с ДВС, солнечная шестерня с первым электромотором, а кольцевая шестерня – со вторым. Именно кольцевая шестерня через редуктор связана с колесами. В результате становится возможным очень гибкое соединение и универсальное разделение между ДВС и электродвигателями, при этом Prius может выполнять функции как параллельного, так и последовательного гибрида. Японцы смогли интегрировать все возможные режимы в компактном устройстве. В зависимости от требования Toyota Prius может ехать только на элекротяге, только за счет ДВС, использовать оба мотора одновременно, разделять крутящий момент ДВС между колесами и генератором… Всё вместе японцы называют Hybrid Synergy Drive, а саму планетарную передачу – Power Split Device, устройство по распределению энергии.

⇡#Смешанный тип подключения

В последнее время стали появляться гибридные автомобили, которые трудно отнести к какому-либо из описанных видов. В чем основная разница между параллельными и последовательными гибридами? Очевидно, в разграничении прав двух двигателей. А если подобная процедура не требуется? Можно, например, привязать ДВС к передней оси автомобиля, а электромотор посадить на заднюю. В итоге каждый агрегат получает практически полную независимость, необходимо только немного скоординировать действия каждого мотора. Такой вариант довольно прост и дешев: не требуется распределяющее устройство или специфическая трансмиссия. Любой автомобиль можно сделать таким гибридом, требуется лишь установить дополнительное оборудование на заднюю ось (если он переднеприводный с передним расположением ДВС) и связать все компоненты с электронным мозгом.

К недостаткам подобных гибридов можно отнести невозможность зарядки аккумуляторных батарей от ДВС. Только рекуперативная система торможения или подключение к розетке. К представителям нового вида гибридных автомобилей относится Peugeot 3008 HYbrid4, который анонсировали совсем недавно.

⇡#Классификация по типу батарей

Разграничить гибридные автомобили можно и по третьему признаку – типу емкостных батарей. В зависимости от используемых в аноде, катоде и электролите химических элементов изменяются и показатели аккумуляторов. В настоящее время в серийных гибридах можно обнаружить никель-металл-гидридные, литий-металл-фосфатные, литий-полимерные и литий-ионные батареи. Наибольшее распространение, безусловно, получил последний тип. Сегодня основной целью производителей аккумуляторов является повышение удельной емкости (емкости на единицу массы). Однозначного фаворита в этой группе определить сложно, каждый из химических источников тока еще далек от своих теоретических пределов. Определенно, именно от возможностей аккумуляторов во многом зависят способности гибридных автомобилей. Но значительное повышение эффективности аккумуляторов может сделать электрокары приоритетным видом транспорта, а тогда целесообразность гибридных автомобилей ставится под вопрос.

⇡#Выбор гибрида

Уже столько сказано про историю развития гибридных автомобилей и их устройство, но вопрос покупки подобного транспортного средства остается открытым. Выгодны ли гибриды? Удобны ли они в эксплуатации? Какие трудности ждут владельца гибридного автомобиля? И главное: какой гибрид выбрать? В августе в рамках еженедельного обзора новых технологий автомобильной промышленности мы рассмотрели отчет британской автомобильной ассоциации British Columbia Automobile Association, в котором специалисты скрупулезно подсчитали экономический эффект от покупки автомобиля с двумя типами двигателей. Результат обескураживающий: из 16 рассмотренных моделей лишь одна вышла в плюс в сравнении с ближайшим бензиновым аналогом. Почему получилось так, что автомобили с меньшим расходом топлива бьют по кошельку сильнее? Несмотря на неутихающие споры в обществе автомобилистов, гибрид по определению технически сложнее аналогичного автомобиля с единственным бензиновым ДВС. И хотя электромотор устроен довольно просто, он все же требует периодической проверки и планового технического обслуживания. В результате регулярный осмотр в официальном сервисе заметно облегчит кошелек. К тому же век емкостных батарей недолог – в зависимости от устройства и условий эксплуатации их срок жизни может длиться от нескольких лет до десятилетия. Замена аккумуляторов – процедура не из дешевых. Вот и получается в итоге: экономишь на одном, тратишь на другом. Покупать гибрид с прицелом на экономию нельзя.

Кто определенно будет доволен покупкой автомобиля со смешанным силовым агрегатом, так это любители высоких технологий. Короткие пробежки на электродвигателе (доступно не для всех гибридов), обилие информационных дисплеев, бесшумное перемещение в пробке. Все это, безусловно, доставит удовольствие техноманьяку. Что еще более приятно, так это удивление друзей, коллег и просто соседей по потоку – восхищенные взгляды окружающих дорогого стоят.

Вы еще не передумали приобретать гибрид? Тогда вам может пригодиться следующая таблица, в которую мы включили основные данные о 25 гибридных моделях: стоимость, форм-фактор, расход топлива. Дополнительно отмечено время разгона с 0 до 100 км/ч, эта цифра обязательна для понимания технических способностей автомобиля.

Полностью доверять цифрам нельзя: не всегда производитель заявляет полные официальные спецификации, а условия тестов могут отличаться. В целом, если отбросить невероятные характеристики самого экономичного, самого дорогого и в то же время самого быстрого Porsche 918 Spyder Hybrid, который еще не поступил в продажу, собранные данные вполне справедливы. Желающим максимально сэкономить можно порекомендовать Toyota Prius и Honda Insight: основатели рынка все еще смотрятся довольно привлекательно. Выбирать гибридные внедорожники Cadillac Escalade или Chevrolet Tahoe можно только ввиду комплектации, вряд ли электромотор существенно повлияет на расход топлива огромных монстров. В целом же лучше вообще не разделять рынок на автомобили с ДВС и гибридные, а рассматривать все предложения, анализируя новые технические возможности лишь в качестве бонуса. Наверняка через 10-15 лет именно так и будет, большинство моделей станут гибридными, а возможность ехать некоторое время на электрической тяге станет обыденной функцией.

В заключение приведем статистику продаж. С момента появления первых современных серийных гибридных автомобилей в 1997 году и по сей день двумя основными рынками для этих транспортных средств остаются Япония и США: на их долю приходится более 90% от общего тиража. Но даже в этих странах относительный объем продаж гибридов очень мал: в июле в США гибриды составили 2,27% от общего рынка легковых автомобилей. Перейдем к конкретным цифрам.

Статистика продаж гибридных автомобилей довольно пессимистична: снижение объема практически по всем моделям. Наиболее удачным для этого сегмента рынка годом стал 2007, с тех пор продолжается планомерное уменьшение спроса. Котировки нефти на мировых торговых биржах давно отступили от максимальных значений, следовательно, можно не экономить сжигаемое топливо. Свою роль сыграл и мировой финансовый кризис.

Вместе с тем из статданных становится очевиден безоговорочный лидер рынка гибридов – Toyota Pruis. Не зря японцы инвестировали в будущее.

Несмотря на всю неоднозначность использования гибридного привода в современных автомобилях, уже в ближайшем будущем мы увидим дальнейшее развитие этой технологии. Возможно, гибрид придет и в ваш дом.

Торсионная подвеска: устройство, как работает, фото

В статье описан принцип работы и устройство торсионной подвески автомобиля. Наведены основные плюсы и минусы, а так же устройство, схема и цены деталей. В конце статьи смотрите видео-обзор ремонта торсионной подвески. В статье описан принцип работы и устройство торсионной подвески автомобиля. Наведены основные плюсы и минусы, а так же устройство, схема и цены деталей. В конце статьи смотрите видео-обзор ремонта торсионной подвески.

Торсионная подвеска – относится к классу независимых подвесок, в основе которой лежит торсион. Он как основной упругий элемент, который применяется на ровне с пневмобаллоном или пружиной. Такой вид подвески обеспечивает машину целый ряд плюсов: плавность хода, компактность, простота конструкции. Но есть и существенные минусы, такая конструкция имеет худшую управляемость и валкость самой машины. Как результат, данный вид не часто можно встретить на современных автомобилях.

История появления торсионной подвески

Первые упоминания о появлении торсионной подвески датируются еще в 1930-ых годах прошлого века. Тогда её устанавливали на французские автомобили компании Citroen. Начиная с 1940-ых годов, механизм перекочевал на гоночные автомобили компании Porsche. В дальнейшем конструкцию стали применять на машинах ЗиЛ, Chrysler и Рено 16.

Тогда основной плюс был в плавности хода, простоте конструкции, и конечно же недорогих деталях в случае ремонта или производства. Прогресс не заставил себя ждать и со временем, из-за плохой управляемости, весь механизм отошел на задний план, уступив место многорычажной или подвеске МакФерсон. Все же у компании Крайслер эта подвеска прожила дольше всех, за счет несложной конструкции, её устанавливали на автомобили с 1957 года по 1989 год включительно. Самое же слово торсион переводится как скручивание, соответственно это и является основой работы детали.

Какие бывают торсионные подвески автомобиля

Несмотря на то, что торсионная подвеска показала себя только на 50% с лучшей стороны, ей нашли немало применений на разных автомобилях. Соответственно и разновидностей доработки механизма несколько. Как правило, выделяют три основные вариации:

передняя торсионная на поперечных рычагах;

задняя подвеска с поперечным расположением торсионов;

Каждый из перечисленных видов отличается не только строением, но и характеристиками и конструкцией. В состав передней торсионной подвески входят:

продольный торсион, работающий по принципу скручивания;

нижний и верхний рычаг;

Такой набор деталей делает весь механизм компактным, что позволяет доработать приводы колес, установить шины большего диаметра. Именно эти моменты послужили плюсом для производства рамных внедорожников, в которых должна сочетаться мягкость, плавность и повышенная проходимость. Как пример, такую подвеску можно встретить на внедорожниках Toyota Land Cruiser 100 или Toyota Hilux Surf.

Второй вид это задняя подвеска с поперечными торсионами. В таком механизме основные торсионны располагаются поперечно. Именно так была устроена система в легендарном французском автомобиле Рено 16, выпускаемого в 90-ых годах ХХ-го столетия. Спереди машина получила подвеску с продольным расположением торсионов, а вот сзади – с поперечным расположением. Популярность модели была обусловлена свободным пространством в салоне, в частности багажное отделение. Использование такой конструкции существенно освободила место в багажнике, но были и минусы.

Весьма интересной была особенность конструкции таких автомобилей. В меру того, что один торсион расположен позади другого, соответственно это влекло к разности в колесной базе автомобиля. Одно колесо с одной стороны было ближе к передним на несколько сантиметров, другое колесо наоборот – дальше на несколько сантиметров. Увидеть на глаз было тяжело, так как сбоку практически не сравнить, но управляемость машиной была не самой лучшей, аналогично, как и устойчивость на трассе (особенно на большой скорости). На сегодня такая схема подвески не применяется авто производителями, в меру соображений безопасности.

Последний вариант — задняя полузависимая, торсионная подвеска. Как правило, она правильной U-образной формы, получившая упругий стержень внутри. За счет такой конструкции, колеса одной оси могут незначительно перемещаться друг от друга, что позволяет плавней проезжать неровности. Таким образом, достигается лучшая устойчивость и управляемость автомобилем. Как правило, подвеску применяют на задней оси большей части бюджетных машин с передним приводом. Недорогое производство, относительно дешевые детали и неплохие характеристики.

Что такое торсион и как устроен

Зачастую принцип строения одной из выше наведенных видов подвески разные, соответственно и детали будут отличаться между собой.

Чтоб система работала, одну часть торсионна жестко крепят к подвеске (несущему рычагу), за счет шлицевого соединения. Вторую часть фиксируют на раме автомобиля или кузове, в зависимости от конструкции. Инженеры заранее рассчитывают силу сопротивления торсиона на скручивание, тем самым оптимально спроектировав его на удерживание веса автомобиля и стабильное соединение между рамой и кузовом автомобиля.Такой же принцип работы обычно инженеры используют при проектировании стабилизаторов поперечной устойчивости. Основные характеристики, которые стоит учитывать – это толщина и длина. Именно они играют роль в мягкости подвески и способны выдержать необходимые перегрузки, в случае нарушения этих данных, может произойти обрыв или изгиб. Чтоб защитить от ржи и других разрушений, с момента производства детали покрывают специальным прорезиненным материалом, а так же антикоррозийным средством.

Принцип работы торсионной подвески

Принцип работы торсионной подвески многим напоминает работу рессорной, пневматической или пружинной подвески. Свыше описанных деталей понятно, что торсион, основная деталь, выступает в качестве пружины. В момент срабатывания, на торсион передается усилие от основного, несущего рычага.

Таким образом, стержень скручивается до необходимого или возможного предела. В момент, когда нагрузка уменьшается, стержень возвращается в исходное положение. Тем самым выравнивается положение несущего рычага.

На видео приведен принцип скручивания торсиона

Плюсы и минусы торсионной подвески

Как и в любом механизме, торсионная подвеска может удивить позитивной и негативной стороной. Для этого рассмотрим их в таблице:

В полной мере оценить плюсы и минусы торсионной подвески, можно лишь поездив на автомобилях с разными видами подвески. Но если вы ранее по каким-то причинам не сталкивались или не интересовались устройством механизма, то перед покупкой машины обязательно стоит проехать хоть несколько километров, чтоб вполне ощутить плюсы и минусы.

Принцип работы торсионной подвески, ее устройство, плюсы и минусы

Торсионная подвеска используется в автомобилестроении вот уже около восьмидесяти лет, впервые она была применена на автомобилях Ситроен в середине тридцатых годов прошлого века. Немного позже данной конструкцией заинтересовались немцы и реализовали ее в машине Фольксваген Жук. В отечественном автомобилестроении торсионная подвеска впервые была применена на машине «Запорожец», передняя подвеска которого была выполнена на основе двух торсионов квадратного сечения.

В настоящее время данный вид подвески получил широкое распространение среди большинства автопроизводителей, благодаря простоте конструкции, компактности и низкой стоимости.

1. Что такое торсионная подвеска
2. Применение торсионов
3. Подвеска на продольных рычагах
4. Независимая подвеска на двойных поперечных рычагах
5. Полунезависимая подвеска
6. Плюсы и минусы торсионной подвески

Что такое торсионная подвеска

В данном виде подвески роль упругого элемента выполняет торсион. Это некий металлический стержень круглого или квадратного сечения, производящий работу на скручивание. Он может быть как цельным, так и набранным из нескольких металлических пластин, на его концах имеются шлицы для соединения с другими элементами.

В общих чертах схема торсионной подвески выглядит следующим образом. Один конец стержня неподвижно соединяется с кузовом, другой – с рычагом. Принцип работы основан на упругости торсиона. Колесо автомобиля, перемещаясь в вертикальной плоскости, закручивает его, благодаря чему возникает упругая связь между колесом и кузовом автомобиля. Раскручиваясь к нормальному состоянию, торсион возвращает колесо в исходное положение. На видео можно посмотреть, как работает данная конструкция.
” alt=””>
Данные упругие элементы обладают двумя особенностями:

• их вращение возможно только в сторону скручивания;
• с их помощью можно регулировать клиренс автомобиля.

Применение торсионов

Данная разновидность упругих элементов применяется в самых разных видах подвесок: на продольных или двойных поперечных рычагах, а также в полунезависимой.

Подвеска на продольных рычагах

Ее устройство следующее: один или два упругих элемента располагаются поперек кузова, а к ним присоединены продольные рычаги. Такая конструкция применялась, как правило, для задней подвески небольших легковушек, в настоящее время не применяется.

Впервые она была использована на автомобиле Фольксваген Жук, такое устройство имела его передняя часть. Одним их автомобилей, имеющих заднюю подвеску на продольных рычагах, был Рено 16. Эта машина интересна тем, что имела разную колесную базу слева и справа. Причина в том, что в конструкции ее задней оси применялись два торсиона, расположенных один позади другого.

Независимая подвеска на двойных поперечных рычагах

Торсионы в данном случае располагаются вдоль кузова, по одному с каждой стороны, одним концом они крепятся к раме, а другим – к поперечному рычагу (как правило, к нижнему, хотя в некоторых автомобилях могут крепиться к верхнему). Особенность такой подвески в том, что длину торсионов, а значит, и их упругие свойства можно регулировать в очень большом диапазоне (чем больше длина, тем легче скручивается упругий элемент, следовательно, мягче подвеска). Такое устройство имеет передняя подвеска некоторых автомобилей повышенной проходимости.

Полунезависимая подвеска

Данная разновидность занимает особое место среди подвесок, в которых упругим элементом является торсион. Она является промежуточным звеном между независимыми и зависимыми подвесками, поэтому и получила название полунезависимой. Широкое применение она нашла среди многих автомобилей от «А» до «С» — класса. Ее устройство выглядит следующим образом. Продольные рычаги, расположенные по одному с каждой стороны, соединены между собой торсионной балкой. Одним концом каждый из них крепится к кузову авто, а другим к ступице колеса.

Принцип ее работы основан на форме упругого элемента. Балка имеет U-образное сечение, благодаря чему хорошо сопротивляется изгибу, но легко скручивается. Поэтому колеса получают возможность двигаться в вертикальной плоскости не завися друг от друга. Схема торсионной балки представлена на фото.

Плюсы и минусы торсионной подвески

Как и любая другая конструкция, торсионная подвеска имеет свои плюсы и минусы.

Ее главные преимущества заключаются в следующем:

• компактность в сравнении с пружинной подвеской;
• простое устройство и высокая надежность;
• малый вес;
• возможность быстро изменить клиренс автомобиля, не внося изменений в конструкцию;
• хорошая ремонтопригодность;
• большие интервалы между обслуживанием.

Минусы торсионной подвески:

1. худшая управляемость по сравнению с многорычажной подвеской (машины проявляют склонность к излишней поворачиваемости);
2. сложная технология производства и обработки упругих элементов;
3. ограниченный срок службы игольчатых подшипников в узлах крепления продольных рычагов к торсионной балке (порядка 60-70 тыс. км);
   если своевременно не заменить вышедшие из строя подшипники, придется ремонтировать или менять торсионную балку.

Устройство и принцип работы торсионной подвески

В конструкциях современных независимых подвесок наряду с пружиной или пневмобаллоном в качестве основного упругого элемента может также применяться и торсион (torsion – кручение, в переводе с французского). Торсионная подвеска обеспечивает автомобилю ряд преимуществ, главными из которых являются высокая плавность хода и компактность подвески. Однако ее существенные недостатки в виде худшей управляемости и валкости автомобиля не позволяют применять торсионы в основной массе современных легковых автомобилей.

1. История появления
2. Что такое торсион?
3. Принцип работы торсионной подвески
4. Виды торсионных подвесок
5. Передняя независимая торсионная подвеска на поперечных рычагах
6. Задняя независимая подвеска с поперечным расположением торсионов
7. Полузависимая задняя торсионная балка
8. Преимущества торсионной подвески
9. Недостатки торсионной подвески

История появления

Торсионная подвеска начала применяться еще с середины 1930-х годов на автомобилях французской марки Citroen. В 1940-х торсионы использовались на гоночных автомобилях Porsche.

Легендарный французский автомобиль Renault 16 с торсионной подвеской

Впоследствии их применяли и многие другие автопроизводители. Например, Renault, ЗиЛ и Chrysler. Применение торсионной подвески было обусловлено в первую очередь хорошими показателями плавности хода и простотой конструкции.

Что такое торсион?

Устройство торсиона представляет собой металлический вал или стержень, работающий на скручивание в одном направлении. В поперечном сечении торсион может быть круглым или квадратным, реже пластинчатым – состоящим из нескольких слоев, совместно работающих на кручение.

Упругий элемент торсионной подвески с креплениями

Один из концов торсиона жестко прикреплен к несущему рычагу подвески посредством шлицевого соединения, второй аналогичным образом фиксируется на кузове или раме автомобиля. Ось вращения рычага и ось закручивания торсиона находятся на одной линии. Обладая рассчитанным сопротивлением к скручиванию под нагрузкой, торсион удерживает вес автомобиля и обеспечивает эффективное упругое соединение подвески и кузова при перемещениях рычага. Принцип работы торсиона используется также в стабилизаторе поперечной устойчивости при противоположных ходах подвески одной оси.

Торсионные валы круглого сечения

Сплав стали, из которого изготавливается торсион, обладает высокими характеристиками упругости и выносливости, способен выдерживать длительные нагрузки без ухудшения своих свойств. Длина и толщина вала также влияет на рабочие характеристики и мягкость подвески. Для защиты от ржавчины и разрушения поверхность торсиона покрывают специальным антикоррозийным составом, либо прорезиненным покрытием.

Принцип работы торсионной подвески

Торсионная подвеска работает аналогично пружинной, рессорной или пневматической. В качестве пружинного элемента выступает стальной стержень – торсион. При работе подвески на торсион передается усилие от несущего рычага, заставляющее стержень скручиваться до определенного предела. После этого упругий элемент возвращается в исходное состояние, выравнивая и положение рычага.

Виды торсионных подвесок

Передняя независимая торсионная подвеска на поперечных рычагах

Передняя торсионная подвеска на поперечных рычагах (один или два в зависимости от конструкции) состоит из следующих элементов:

• Продольно расположенный торсион, работающий на скручивание и заменяющий пружину.
• Воспринимающий основную нагрузку нижний или верхний рычаг, посредством которого происходит передача усилия на торсион.
• Демпфирующий элемент – амортизатор, выполняющий функцию гашения колебаний.
• Стабилизатор поперечной устойчивости, компенсирующий крены кузова при движении.

Независимая передняя торсионная подвеска на двойных поперечных рычагах Toyota Hilux Surf

Компактность передней торсионной подвески на поперечных рычагах позволяет эффективно использовать свободное пространство. Например, для установки массивных приводов колес. В связи с этим торсионы получили распространение при производстве рамных внедорожников, сочетающих повышенную проходимость с мягкостью подвески. Например, Toyota Land Cruiser 100 (крепление торсиона к нижнему рычагу) и Toyota Hilux Surf (торсион на верхнем рычаге). Также торсионы применяются на передней оси коммерческих автомобилей.

Задняя независимая подвеска с поперечным расположением торсионов

В конструкциях задних подвесок с продольным расположением рычагов торсионы устанавливаются поперечно. Легендарный французский автомобиль Renault 16, выпускавшийся до 1990-х годов, оснащался передней подвеской с продольно расположенными торсионами, а задней – с поперечно.

Задняя подвеска с поперечным расположением торсионов

Особенностью упругих элементов задней подвески было их расположение – один находился позади другого, что конструктивно влекло разность в колесной базе по сторонам автомобиля (одно из колес находилось ближе к переднему на несколько сантиметров). Управляемость и устойчивость автомобиля оставляла желать лучшего, однако именно компактность торсионной подвески позволила значительно увеличить объем багажного отделения, что в значительной степени определило популярность модели. В настоящее время подобная схема подвески автопроизводителями не применяется.

Полузависимая задняя торсионная балка

Полузависимая торсионная балка U-образного сечения, имеющая в составе интегрированный упругий стержень, становится более прочной на изгиб. При этом она позволяет колесам одной оси незначительно перемещаться друг относительно друга при проезде неровностей. Этим достигается улучшение управляемости и устойчивости автомобиля. Данная подвеска применяется на задней оси большинства бюджетных переднеприводных автомобилей.

Преимущества торсионной подвески

• Высокая плавность хода.
• Компактность и малый вес.
• Высокая ремонтопригодность.
• Простота и надежность конструкции.

Недостатки торсионной подвески

• Сложность производства торсионов.
• Посредственная управляемость автомобиля.

В настоящее время передняя независимая подвеска, где в качестве упругих элементов устанавливаются торсионы, применяется при производстве грузовиков и внедорожников, не предназначенных для динамичной езды. Кроме этого, торсионная подвеска успешно используется в конструкциях шасси танков и другой специальной гусеничной техники.

Торсионная подвеска: как устроена, для чего нужна?

Для комфортной езды по неровным дорогам необходима упругая связь между колесами и кузовом автомобиля. Одним из способов обеспечения такой связи является применение торсионной подвески. Её активно используют в автомобилестроении благодаря компактности, простоте конструкции и высокой надежности.

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.

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.

Виды подвесок

Есть 2 варианта расположения торсионов:

• поперечно;
• продольно.

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.

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.

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.

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.

Заключение

Торсионная подвеска активно применяется в тяжелой технике, внедорожниках, а также в автомобилях бюджетного сегмента. Ее простота, надежность, долговечность и отменные прочие эксплуатационные характеристики позволили использовать ее на транспортных средствах, не требующих хорошей управляемости на высокой скорости, так как для спортивной, динамичной езды такого типа подвеска, к сожалению, совсем не подходит.

Что такое торсионная подвеска

В этой статье мы поговорим о том, что такое торсионная подвеска, ответим на вопрос, в чем ее преимущество, из какого материала изготовлена.

Материал, из которого делают подвеску этого типа, называется торсион. Он представляет собой стержень цилиндрической формы, изготовленный из металла. Это очень упругий материал. Изготовление стержня проводят поэтапно, чтобы он был качественным и упругим. Сталь проходит специализированную термообработку, а затем изготовленный стержень проходит механические скручивания.

Один конец торсиона закреплен к раме машины, а другой соединен со ступицей колеса. На сегодняшний день, чтобы автомобили хорошо ездили, и преодолевали различные ударные препятствия (ямы, кочки), кроме торсионной балки дополнительно крепят еще и амортизаторы. Это нужно, чтобы повысить надежность соединительных узлов.

На этом изображении торсионная балка

Принцип работы

Принцип работы торсионной подвески мы подробноопишем в этом разделе. После того как жестко закрепили один и второй конец стержня то,когда совершается работа, на стальной вал действуют скручивающие силы. Так как это очень упругий и прочный материал, то он очень хорошо пружинит. Когда совершается скручивание, стержень стремиться возвратить колесо машины на соответствующее место.

На этой картинке мы видим фрагмент работы

Какую подвеску выбрать

Очень часто у многих возникает вопрос: «А какая подвеска лучше:торсионная или пружинная?».В принципе, обе хороши по своим параметрам и пользуются большим спросом на рынке. Главным отличием является стоимостьи замена ее при поломке.Пружиннаянамного дешевле, чем торсионная и в обслуживании тоже. Главной частью пружинной подвески являются пружины, что делает езду комфортной и улучшает управляемость автомобиля, а торсионной, как мы говорили выше, стальной стержень. Плюс пружинной балки в том, что витые пружины очень легкие и можно скомпоновать ее как вам лучше и удобнее, то есть под свой автомобиль. Но это не значит, что у торсионной подвески нет преимуществ. О них мы поговорим дальше в нашей статье.

На этом фото мы видим пружинную балку

Преимущества торсионной подвески

Основные преимущества такого типа подвески,следующие:

1. Достаточно компактное устройство торсионной подвески.
2. Простота в ремонте и обслуживании.
3. Можно регулировать жесткость подвески.
4. Плавный ход автомобиля.
5. Поглощаются все механические колебания рамы и колеса.

Конечно, есть и минусы:

1. Очень трудный процесс производства стержня.
2. При повороте автомобиль излишне разворачивается.
3. Внутри этой конструкции имеются игольчатые подшипники. Они очень быстро перестают работать, если туда попадает грязь, пыль и вода. Если долго их не обслуживать, то в скором времени придется менять всю конструкцию полностью.

Независимая торсионная подвеска

В этом разделе поговорим о плюсах и минусах независимой торсионной подвески. Есть несколько видов независимой подвески:

1. Макферсона.
2. Торсионная.
3. Многорычажная.

Выше, мы подробно описали торсионный вид, а теперь поговорим о макферсоне. Подвеска используется как для передних, так и задних колес. Имеет один поперечный рычаг внизу, вместо второго применён высоко расположенный под крылом шарнир-крепление на брызговике крыластойки, играющей одновременно роль амортизатора.Часто применяют пружины для того, чтобы придать упругость, нонекоторые производители используют и торсион. Это является основным исключением из правила. Коротко поговорим о плюсах и минусах макферсона. Плюсы: компактная, легкая, очень надежная. Минусы: огромные продольные колебания. Конструкция такого вида представляет собой очень жесткую раму. На эту раму насажен поворотный механизм, который держится с помощью пружины или рессоры. Когда автомобиль наезжает на кочку или попадает в яму, поворотный механизм передвигается по раме, и тем самым обеспечивает мягкую и комфортную езду.

Макферсон очень хорошо себя зарекомендовала на рынке и большинство автовладельцев используют именно ее.

На этом изображении мы видим независимую балку

Полунезависимая торсионная подвеска

Также очень часто используют полунезависимые торсионные подвески. Конструкция состоит из двух продольных рычагов, соединенных балкой формы U. Вся конструкция позволит вашему автомобилю преодолевать все необходимые препятствия, так как работа на скручивание у такой подвески очень эффективная.

На этом изображении полунезависимая балка

Ремонт торсионной подвески

Что касается вопроса обслуживания и ремонта торсионной балки, то к нему нужно подходить с особой внимательностью, так как от этого зависит качество езды на вашем автомобиле. Перед тем как мы рассмотрим вопросы по ремонтному блоку проблем, поговорим о регулировке торсионной подвески. Многие пугаются того, что их балка вышла из строя,так как она просто разболталась. Это совсем не так и не стоит этого бояться. Если конструкция разболталась, то нужно просто ее отрегулировать, с помощью ключа.

Также можно отметить, что торсионную подвеску легче отрегулировать, чем пружинную.

Теперь непосредственно перейдем к ремонту подвески и поговорим о нюансах и деталях, которые важно не упустить.

Если же вы, все-таки, решились самостоятельно отрегулировать или отремонтировать подвеску, то ознакомьтесь со всеми деталями, посмотрите обучающие видеоролики, и только тогда приступайте к работе. Вот видеоролик, который поможет вам без особых проблем произвести качественную диагностику и замену нужных запчастей торсионной балки:

Рассмотрим, какие явления могут возникнуть при поломке или выходе из строя отдельных запчастей:

1. Если вы слышите стук в подвеске при езде.
2. Раскачивание машины на повороте.
3. При езде прямо машина уклоняется в сторону.

Если вы заметили такие явления за своим автомобилем, то непременно нужно ремонтировать всю конструкцию.

Если вы отвезли машину в автосервис, должны произвести следующее:

1. Тщательно осмотреть подвеску.
2. Восстановить балки.
3. Отремонтировать или при необходимости заменить игольные подшипники и подушки крепления.
4. Отремонтировать амортизатор.
5. Поменять все рычаги.
6. Отремонтировать торсионы.
7. Провести конечный осмотр и сделать диагностику.

Если вы будете своевременно осматривать, обслуживать и при необходимости проводить замену нужных запчастей, то гарантия стопроцентного качества вам обеспечена. В этой статье мы подробно расписали принцип работы, устройство и преимущества некоторых видов подвесок, а выбор остается только за вами.

Удачи в выборе. Будьте внимательны и избегайте обмана.

Торсионная подвеска: что это такое

История появления торсионной подвески берет начало еще в 30-х годах минувшего столетия, благодаря многократному усовершенствованию она остается актуальной до сих пор и успешно используется не только в гражданской, но и в военной технике. Причем технология востребована не какими-то скромными фирмами, а стоит на вооружении компаний, признанных лидерами отрасли, таких как Volkswagen, Ferrari, Citroen, Toyota, Jaguar и др. В свое время отечественные производители также оценили торсионную подвеску и впервые испытали её на легендарном Запорожце, в котором передняя подвеска включает пару торсионов квадратной формы. Ввиду такого положения вещей полезно было бы подробнее рассмотреть, что такое торсионная подвеска и почему интерес к ней оказался таким устойчивым.

Что такое торсионная подвеска

Базовый элемент торсионной подвески – торсион (в пер. с франц. torsion – скручивание), – элемент, выполненный в виде цилиндрического стержня повышенной упругости, работающий на скручивание в одну сторону. Форма торсиона не подчинена единому стандарту, поэтому в поперечном сечении он бывает в основном квадратным или круглым. Еще один менее распространенный вариант – пластинчатый торсион, имеющий многослойную структуру, также рассчитанный на кручение, обеспечиваемое совместной работой нескольких пластин.

С целью повышения пружинистости при скручивании используемая в производстве торсионов сталь проходит сложную многоэтапную термообработку. Благодаря этому интенсивные крутящие напряжения и значительные углы закручивания не создают подвеске проблем. Оба конца торсиона подвижны, что достигается за счет использования подшипников и шлицевых соединений, восполняющих изменения, вызванные рабочими нагрузками.

Находящаяся под кузовом торсионная балка может занимать как продольное, так и поперечное положение. Продольный вариант встречается преимущественно в грузовиках, где ходовая часть постоянно испытывает значительные нагрузки. Поперечная торсионная подвеска устанавливается на легковые автомобили, особенно заднеприводные.

Торсионные валы имеют разную толщину, что сказывается на эксплуатационных показателях и мягкости подвески. Во избежание ржавления торсиона защищен устойчивой антикоррозионной краской или же прорезинен.

Принцип работы торсионной подвески

Схема торсионной подвески автомобиля Hummer H2: 1. Ступица колеса; 2. Приводной вал; 3. Нижний поперечный рычаг; 4. Верхний поперечный рычаг; 5. Амортизатор; 6. Стабилизатор поперечной устойчивости; 7 Передний дифференциал; 8. Продольный торсион; 9. Подрамник

Принцип работы торсионной подвески достаточно прост. Через шлицевое соединение какой-то из концов торсиона посредством рычага подвески соединен с колесной ступицей, а другой – фиксируется к автомобильной раме. Ось рычага и ось закручивания торсиона располагаются в одной плоскости. В случае вертикального перемещения колеса торсион скручивается, что вызывает пружинящий эффект.

Напряжение в период действия сил поднятия-опускания сохраняется. При этом происходит смягчение и перераспределение нагрузки, которая направляется на кузов, что позволяет предохранить автомобиль от воздействий высокой жесткости, в том числе ударных.

Прекращение внешнего воздействия сопровождается возвращением колеса в нормальное положение. Это происходит в результате раскручивания торсиона. Механизм напоминает работу пружины, но эффективность торсиона заметно выше.

Где используется торсионная подвеска

Использование подобной подвески широко практиковалось в период Второй мировой войны. Это касалось танков и другой бронетехники. После такой апробации технологию приняли на вооружение все ведущие европейские автопроизводители и компании США. На передней подвеске торсионы впервые появляются в 1961 году в модели Jaguar E-Type. В СССР помимо Запорожцев их интегрировали в ЗИЛы и ЛУАЗы. Позже из-за своей специфики торсионы перестали использоваться в пассажирском транспорте. Хотя некоторые внедорожники и грузовики таких производителей как GM, Ford, Dodge Mitsubishi до сих пор выпускаются с подвеской именно на базе торсионов.

Несмотря на свою более чем 80-летнюю историю торсионы использовались и используются в производстве нескольких видов подвесок:

• • на продольных рычагах – находила применение в задней подвеске малогабаритных авто, а сегодня уже неактуальна;
  • независимая система на двойных поперечных рычагах – в настоящее время успешно поддерживает работоспособность некоторых моделей внедорожников;
  • полузависимая (полунезависимая) – широко используется в легковом транспорте классов «А», «В» и «С».

Читайте также: Вибрация руля на скорости 100-120 км/час — возможные причины.

Плюсы и минусы

Независимо от типа используемой торсионной подвески её наличие помогает автомобилю эффективно справляться со многими задачами:

• плавный ход;
• хорошее поглощение рамных и колесных вибраций;
• стабилизация ведущей колесной пары;
• возможность регулировки степени жесткости подвески;
• нормальная управляемость при крене.

Если принять во внимание удобства в эксплуатации и обслуживании, можно отдельно выделить, что для приведения подвески в норму во многих случаях достаточно лишь гаечного ключа, необходимого, чтобы в меру подтянуть крепежные болты. Кроме этого следует учесть и другие положительные моменты торсионных подвесок:

• компактные размеры и малый вес;
• отсутствие сложностей в установке;
• беспроблемная регулировка клиренса, не требующая внесения изменений в подвеску;
• большой рабочий ресурс и ремонтопригодность.

Что касается недостатков торсионной подвески, то здесь нужно сфокусировать внимание вот на чем:

• необязательно, но возможно появление тряски, особенно на заднем сидении, что связано с жестки креплением, следствием чего является передача сильных вибраций;
• появление шумов, что объясняется проблематичностью защиты кузова от колебаний и обусловлено это также жестким креплением;
• есть вероятность чрезмерной поворачиваемости, особенно при небольших размерах авто;
• ресурс пробега игольчатых подшипников, расположенных в месте соединения торсионной балки и рычагов ограничен 70 тыс. км пробега.

В сравнении с продуктами автопрома на иных типах подвески приобретение автомобиля на торсионах, как правило, обходится не так дорого, при этом затраты на поддержание его в порядке нельзя назвать чрезмерными.

Читайте также: Что такое пневмоподвеска и для чего она нужна.

Что такое торсион в подвеске автомобиля и как он устроен

Торсионная подвеска появилась на автомобилях еще в 30-х годах прошлого века. Подобные подвески на основе упругого элемента, который работает на скручивание, применялись не только в легковых машинах, но и на тяжелой бронетехнике и грузовиках. Легкость, прочность, компактность – все про него. Торсион что это такое и принцип его работы разберем на следующем примере.

Что такое торсион в автомобиле

Торсион это металлический стержень круглого, квадратного или составного сечения, один конец которого жестко закреплен на кузове, а второй крепится к рычагу подвески. Таким образом, при наезде на препятствие происходит его скручивание вокруг своей оси. Самым распространенным примером торсиона на машине является любой стабилизатор поперечной устойчивости.

Диаметр упругого элемента точно рассчитывается под заданные характеристики автомобиля, а по типу расположения торсион может быть продольным или поперечным. Важную роль в работе оказывает состав стали, из которой он сделан. Металл должен быть в меру податливым и упругим, но при этом выдерживать сотни тысяч скручиваний. Для защиты от коррозии поверхность покрывают специальной эластичной краской или полимером.

Примером использования торсионной полунезависимой подвески в легковом автомобиле являются некоторые модели от Пежо, Рено, Ситроен, пикапы и внедорожники Тойота, Исудзу, Мазда.

История появления торсионной подвески

С момента своего появления в 1930-х годах на машинах марки Citroen торсион в подвеске использовался почти всеми крупнейшими производителями: Рено, Пежо, Крайслер, Форд, ЗИЛ, Мазда, ЛуАЗ и другие. Прежде всего привлекала компактность и простота как передней, так и задней подвески авто. Благодаря этому, стало возможным создать компактный переднеприводный автомобильчик, например Ситроен 2CV или Рено 16. Ресурс металлических стержней также был выше у амортизаторов и пружин того времени, а понятие управляемости отличалось от современных представлений об эталонном поведении автомобиля.

В настоящее время торсионная подвеска продолжает массово использоваться на французских машинах. Например, Ситроен Ксара удачно совмещает торсион в задней балке и современный Макферсон в передней.

Принцип работы торсионной подвески

Упругий металлический стержень размещают продольно в раме автомобиля или поперечно между рычагами подвески. Концы торсиона снабжены шлицевым соединением для надежной фиксации и имеют возможность регулировки. Для этого изменяют на несколько градусов начальный угол установки стержня, что увеличивает или уменьшает упругую силу скручивания.

Под нагрузкой усилие от колеса передается на рычаг, который в свою очередь начинает закручивать упругий элемент до достижения предельного значения. После снятие нагрузки колесо возвращается в исходное положение. Устройство торсиона в этом аналогично рессорной подвеске, когда происходит сжатие полосы металла. Но в отличие от рессоры, торсион быстрее реагирует на различные неровности и обеспечивает лучшую плавность хода.

Типы торсионных подвесок

У конструкторов появилось новое техническое средство для реализации различных компоновочных схем автомобиля. Поэтому сейчас можно встретить полностью независимые и полузависимые подвески, которыми оснащаются автомобили самых разных классов.

Передняя независимая

Данный тип получил распространение на гоночных автомобилях (например, Porsche), коммерческих грузовиках и внедорожниках. Для крепления колеса и ступичного узла используют двойные рычаги, а роль пружины выполняет размещенный вдоль кузова торсион. Регулируя его длину, толщину и угол установки можно поднимать или опускать кузов, настраивать подвеску для конкретных дорожных условий.

В дополнение к основному торсиону устанавливают амортизаторы для гашения колебаний, стабилизатор поперечной устойчивости. По управляемости автомобиль с передней независимой подвеской не уступает, а иногда даже превосходит машины с амортизаторной стойкой типа МакФерсон.

Задняя независимая

Задняя независимая торсионная подвеска отличается от такой же передней. Типичным представителем авто с такой схемой является Рено 16. В нем была реализована конструкция с двумя поперечными упругими стержнями, причем один из них находился позади другого. Соответственно точки крепления рычагов подвески левого и правого колеса были несколько смещены относительно друг друга.

В результате получилась очень компактная и прочная подвеска, увеличилось багажное отделение, но управляемость из-за разной базы задних колес оставалась неважной. Другим примером задней независимой подвески является использование продольных штанг и отдельные рычаги для левого и правого колеса. На легковых машинах большого распространения данная схема не получила, зато часто встречается на легковых прицепах и спецтехнике.

Задняя полузависимая

Гибридная конструкция, сочетающая упругие свойства торсиона и жесткой поперечной балки. В этом случае два продольных рычага соединены одним упругим улементом, поэтому при сжатии одного колеса усилие частично передается на второе. Это не дает полной свободы обоим колесам, но управляемость и поведение автомобиля на дороге заметно улучшается в сравнении с полностью зависимой.

U-образная торсионная балка всегда работает в сочетании с пружиной и амортизатором. В настоящее время широко применяется на всех бюджетных переднеприводных автомобилях – ВАЗ, Тойота, Фольксваген, Рено и многих других.

Совет! Чтобы точно узнать какой тип подвески на вашем автомобиле достаточно просто заглянуть под машину. Длинные штанги торсионов невозможно спутать ни с чем другим.

Плюсы и минусы торсионной подвески

Несмотря на то, что такие торсионы на автомобиле уже давно и успешно применяются, у подвески такого типа есть немало отличительных особенностей, которые мешают массовому внедрению.

Начнем с преимуществ:

• компактное размещение под днищем или в пределах рамы;
• простота эксплуатации и ухода за упругим элементом;
• небольшой вес всего узла в сборе;
• возможность ручной настройки на требуемые условия эксплуатации (изменение клиренса);
• простой ремонт и замена на новый торсион (может потребоваться специальный инструмент);
• срок службы рассчитан на весь срок эксплуатации машины;
• хорошая плавность хода на плохой дороге;
• высокая грузоподъемность.

Большинство этих свойств было актуально в середине прошлого века, когда от легковушки требовалось простота и надежность конструкции, тогда как другие качества отходили на второй план.

На современном ТС недостатки торсиона становятся очевидны:

• регулировка и замена торсиона требует определенной квалификации и инструмента;
• сложность производства упругих штанг, их высокая стоимость в сравнении с классическими пружинами и рессорами;
• опорные игольчатые подшипники требуют регулярной замены или регулировки;
• не терпят быстрой езды по разбитым дорогам;
• в крутых поворотах требуют аккуратного и собранного вождения;
• даже исправный торсион может лопнуть от неправильной эксплуатации.

Применение торсиона в современном автопроме

Наибольшее распространение торсионы в подвеске получили в бронетехнике, гусеничной технике и в тяжелых грузовиках. Определяющим фактором стало свойство торсиона выдерживать очень большие нагрузки и при этом занимать мало место в трансмиссионном отсеке. Управляемость и стоимость изготовления подвески в этом случае отходит на второй план. По этой схеме построены все современные танки и бронетранспортеры.

Второе направление использования торсионов – это легкие коммерческие автомобили. Тут уже определяющим фактором служит объем грузового отсека и грузоподъемность. Поэтому максимально компактная и простая задняя подвеска пришлась как нельзя кстати. Сегодня такой тип можно увидеть на: Пежо Партнер, Ситроен Берлинго, Рено Меган, Рено Кангу.

Примерная цена работ по обслуживанию подвески такого типа. Стоимость самого упругого стержня для машин бюджетного класса около 6-7 тысяч рублей, держатели и сайлентблоки обойдутся еще в 700-1000 рублей. Замена в сервисе будет стоить еще пару тысяч, но можно сделать все работы своими руками при наличии специального ключа и съемника.

Совет! Далеко не все сервисы берутся за эту работу, поэтому стоимость может сильно отличаться от указанной. Как правило, самые адекватные цены у официальных дилеров.

Регулировка торсионной подвески своими руками

Необходимость регулирования натяжки торсиона возникает из-за их неравномерного износа или после каждой замены. Визуально этот параметр определяется методом измерения от земли до кузова автомобиля или в контрольных точках, которые указаны производителем в руководстве по эксплуатации. Периодичность проверки для внедорожников – каждые 10 тыс. км.

Простую подтяжку торсионов можно сделать своими руками. Для этого потребуется смотровая яма или подъемник, линейка (штангенциркуль), домкрат, набор ключей.

Важно! подтягивать гайку натяжителя можно только на приподнятом авто, каждый раз измеряя изменение клиренса.

• устанавливаем машину на ровную площадку, выравниваем давление в шинах;
• покачиваем авто, чтобы снять остаточную нагрузку;
• измеряем расстояние, вычисляем на сколько необходимо изменить клиренс;
• приподнимаем автомобиль и ослабляем крепежную гайку торсиона;
• ставим метки исходного положения;
• спецключом вращаем вал из расчета 1 шлиц – 3 мм высоты;
• затягиваем гайку и опускаем автомобиль;
• проводим измерения, при необходимости повторяем.

Торсионная подвеска хоть и несколько непривычна для обычного автолюбителя, но достаточно широко распространена. Поэтому при выборе авто всегда следует обращать внимание на данную особенность и учитывать во время дальнейшей эксплуатации. Как показывает практика, современный торсион на легковом ТС – это надежный и ремонтопригодный узел и боятся его не стоит.