Амортизаторы являются главными компонентами каждого автомобиля. Подобрать амортизатор в настройку подвески не так уж просто. Все же сегодня можно найти компромиссное решение. Известно, что жесткая подвеска близка к спортивным характеристикам. Она, во-первых, гарантирует минимальные крены, во-вторых, обеспечивает хороший контакт с дорожным покрытием.

Когда вы собираетесь настраивать подвеску, то в первую очередь не думайте о самых дорогих брендах. Для начала решите какой тип амортизатора вы желаете выбрать . Во-первых, он зависит от вашего стиля вождения. Что касается функциональности амортизаторов, то он должен в первую очередь гасить вертикальные колебания. Стоит отметить, что они же влияют на скорость автомобиля во время езды, его разгонную и тормозную динамику. Известно, что при разгоне машина как бы приседает назад, тем самым задние колеса нагружаются, а передние, наоборот, разгружаются. Таким образом, сцепление передних колес с дорогой заметно снижается. Когда же автомобиль тормозит, то происходит иная картина. В этом случае максимальная нагрузка идет, наоборот, на передние колеса, а не на задние. Задние же притормаживают, лишь слегка. В любом случае при торможении или разгоне машина в идеале должна сохранять свое нормальное ровное положение. Когда же автомобилист делает на своем каре какие-либо маневры, то нагрузка будет смещаться не по осям, а по сторонам машины. В этом плане она также должна оставаться в ровном, горизонтальном положении.

Таким образом, главной задачей амортизаторов является обеспечение стабильного контакта, сцепления колес с поверхностью дороги в то время, когда над автомобилем теряется контроль. Если они исправны, то колеса без труда обходят все препятствия и возвращаются на исходные позиции, возвращаются быстро на дорогу и обеспечивают правильное сцепление. Сегодня же разрабатываются такие автомобили, у которых их вес поддерживают рессоры или пружины. За все остальное отвечают как раз амортизаторы. Поэтому каждый автомобилист должен отнестись к их выбору предельно серьезно.

Какие нужно учесть нюансы при работе амортизаторов?

Стоит отметить, что работа амортизаторов отличается от других систем некоторыми нюансами и спецификой своего функционирования. Дело в том, что дорожное покрытие не бывает идеально ровным, тем более, если мы говорим о наших дорогах. Нужно помнить, что автомобиль может ехать по неровностям, кочкам, щебню и т.д. Известно, что при встрече автомобилем нескольких кочек подряд, амортизатор начинает работать с перебоями. То есть, он еще не успевает распрямиться, как уже опять должен работать на сжатие. Кроме того, он должен обеспечивать нормальную обработку мелких неровностей. Что касается крупных неровностей, то в этом случае он не должен полностью сжиматься, иначе в противном случае могут возникнуть перебои.

Теплообразование также является главным нюансом в работе амортизаторов. Известно, что жесткость амортизаторов повышена в том случае, если вязкость жидкости выше или перепускные отверстия поршня меньше. Из-за этого при работе амортизаторов выделяется больше температуры. Стоит отметить, что сильно низкая температура также отрицательно сказывается на их работе. Когда в них наблюдается минусовая температура, то масло начинает становиться густым, что также приводит к жесткости амортизатора. В этом случае характеристики его работы сильно меняются. В этом случае нужно суметь правильно выбрать масло.

Говоря о работе амортизаторов, нельзя пройти мимо аэрации. Дело в том, что в современных моделях помимо масла присутствует определенный газ, которое смешивается с маслом и превращает его в пенообразную консистенцию. Известно, что пена может сжиматься, поэтому в этом случае эффективность демпфирования резко снижается.

Расположение амортизаторов также играет существенную роль. Самым выгодным для них местом является расположение неподалеку от колеса, перпендикулярно плоскости подвески. Демпфирующая эффективность амортизатора будет снижена в том случае, если его установить под углом.

Таким образом, конструкция и устройство амортизатора представляет собой сложную науку. Конечно, здесь существует множество компоновочных и конструкторских решений различных инженерных задач.

Сегодня различают два основных типа амортизаторов: однотрубные и двухтрубные. Кроме того, они делятся по наполнению на жидкостные, или гидравлические, и газовые, то есть, с гидравлическим газовым подпором. Крайне редко встречаются амортизаторы, работающие только на высоком давлении газа.

Предлагаем вашему вниманию рассмотреть самые распространенные виды амортизаторов: гидравлические и с гидравлическим газовым подпором.

Гидравлические амортизаторы

На сегодняшний день гидравлические двухтрубные амортизаторы являются самыми распространенными. В принципе, их легко изготовить, да и в эксплуатации они не такие требовательные. Такая модель амортизатора имеет две трубки: рабочую колбу с поршнем и внешний корпус, где хранится избыточное масло. Сам поршень перемещается по внутренней колбе и пропускает через собственные клапаны масло, при этом выдавливая частички масла через клапан, который находится в нижней части колбы. Некоторые называют его клапаном сжатия, так как именно он отвечает за перетекание масла в такой последовательности. Часть жидкости, которая идет снизу колбы, попадает в полость, которая находится между внешним корпусом и колбой. При этом жидкость начинает сжимать воздух, который находится в верхней части амортизатора при атмосферном давлении. Когда происходят движения назад, начинает задействоваться клапан уже самого поршня. Он регулирует движение на отбой.

Стоит отметить, что у гидравлических амортизаторов имеются свои недостатки. Во-первых, у них есть существенные проблемы, связанные с аэрацией. Они наблюдаются, когда амортизатор работает особенно интенсивно. Если воздух будет заменятся азотом, то работа будет намного лучше, как показывает практика. Дело в том, что азот является инертным газом, который не дает амортизатору корродировать в отличие от обычного воздуха. Но все же азот не может полностью решить проблему с аэрацией. Стоит также упомянуть о том, что двухтрубные амортизаторы хуже охлаждаются. Такой фактор также негативно сказывается на их работе. Если же делать амортизаторы большего размера, то можно существенно улучшить демпфирующие характеристики, при этом понизится рабочее давление, а также температура.

Амортизаторы с гидравлическим газовым подпором

Амортизаторы такого типа имеют практически ту же конструкцию, что и гидравлические двухтрубные системы. Кроме того, они имеют схожий принцип действия. Все же есть существенное отличие: обычно в амортизаторе находится не воздух, а инертный газ, например, азот, давление которого составляет от 4-20 атм и больше. То есть, инертный газ и есть газовый подпор. При различных условиях эксплуатации машины давление газа может меняться. Обычно задние и передние амортизаторы имеют разное давление. Известно, что давление газового подпора зависит от диаметра патрона. Если диаметр большой, то давление инертного газа требуется значительно меньше.

Главным преимуществом амортизатора такого типа является нормальная аэрация. Дело в том, что в этом случае масло не смешивается с газом так интенсивно, как у гидравлического типа, поэтому амортизатору ничто не мешает хорошо работать. Стоит дополнить, что газовый подпор поддерживает автомобиль, то есть, выполняет функцию дополнительного демпфера. Таким образом, даже при полностью сжатых пружинах газовые заряды в амортизаторах удерживают правильное положение машины, что позволяет ее легко управлять. Сегодня инженеры используют конструкторский подход при настройках работы амортизатора, поэтому они все чаще разрабатывают универсальные модели, которые имеют ряд преимуществ, в отличие от обычных гидравлических амортизаторов.

В любом случае все двухтрубные амортизаторы имеют один большой недостаток: они не могут устанавливаться в перевернутом виде. Этому препятствует газ, который их наполняет. .

Сегодня можно встретить и однотрубные амортизаторы. Давайте рассмотрим принцип их действия подробней.

Как работают однотрубные амортизаторы?

Такая модель амортизатора имеет только одну колбу. Именно эта колба выполняет функцию одновременно рабочего цилиндра и корпуса. Вообще принцип работы однотрубной модели похож с двухтрубным амортизатором. Но есть существенное отличие: газ в этом случае находится в том же цилиндре, кроме того, он отделен от масла специальным плавающим поршнем. В этом случае инженеры используют инертный газ, то есть, азот, который находится отдельно от масла. Его давление относительно высоко: от 20 до 30 атм.

Нижний клапан сжатия в однотрубных моделях, как и в двухтрубных, отсутствует. Всю работу, связанную со сжатием и управлением сопротивления, выполняет поршень. Из-за этого поршень подобрать не всегда просто. Он должен подходить по размеру, конструкции, форме и числу отверстий.

Стоит отметить, что однотрубные амортизаторы отличаются от остальных высокими техническими характеристиками. Обычно автомобиль, оснащенный такими амортизаторами, точней держится и легче управляется. Однотрубные модели могут быстро охлаждаться, так как воздух обдувает только рабочий цилиндр. Габариты системы в этом случае также играют большую роль. Если диаметр рабочей колбы будет больше, то и масла будет больше, таким образом, следует ожидать лучшей теплоотдачи и высоких стабильных технических характеристик.

Все же есть некоторые минусы. Однотрубные амортизаторы в отличие от своих конкурентов могут легко получить повреждения различного рода. Если колба помнется, то нужно менять всю стойку. Двухтрубные модели в этом плане имеют защиту - щит в качестве внешнего цилиндра, поэтому они относительно дольше служат. Кроме того, однотрубные амортизаторы слишком чувствительны к температуре. Если температура очень высокая, то амортизатор будет работать жестко.

Главным плюсом однотрубных амортизаторов является то, что их можно устанавливать как угодно, так как масло и газ находятся друг от друга отдельно, не соприкасаются. Инженеры используют такой фактор в своих целях. Они устанавливают такой амортизатор штоком вниз, тем самым снижая неподрессоренные массы.

Сегодня можно встретить амортизаторы, на которые надета специальная пружина. Такой вариант конструкции встречается у однотрубных и двухтрубных моделей. Эта пружина является дополнительным упругим компонентом, в некоторых случаях заменяет основную пружину. При помощи такой конструкции можно легко регулировать клиренс машины. Для этого нужно найти на корпусе амортизатора особую винтовую гайку, которая поддерживает пружину снизу, и подкрутить. Таким образом, автомобиль можно поднять или опустить, то есть, поджав или, наоборот, опустив пружину.

Особенно популярны сегодня однотрубные модели амортизаторов с выносной компенсационной камерой. В этом случае камера с газовым подпором находится за пределами амортизатора, в специальном резервуаре. При помощи такой конструкции габариты самого амортизатора можно не увеличивать, так как объем масла, газа можно увеличить и без того. Такие показатели эффективно влияют на стабильность положительных характеристик и температурный баланс, так как они быстро охлаждаются. Кроме того, модели таких амортизаторов имеют большой рабочий ход, который отличается от моделей конкурентов. Известно, что в такой конструкции можно установить дополнительную систему клапанов на пути масла, которое перетекает из основного цилиндра в дополнительную камеру. Такая система клапанов заменят клапан сжатия, который обычно можно встретить у двухтрубных амортизаторов. Кроме того, эти клапаны можно отделить друг от друга, тем самым заложив множество диапазонов регулировки. В этом случае жесткость работы амортизатора можно с легкостью менять для различных скоростей поршня, будь это малая, средняя или большая. Известно, что таких позиций регулировки может быть от 10 и больше.

Реже встречается амортизатор с набором перепускных клапанов . Такую модель можно назвать экстравагантной системой.В такой конструкции есть не только специальный резервуар, но и несколько трубок. На их концах можно увидеть регулировочные головки, предназначенные под отвертку или гаечный ключ. Масло перепускается по этим трубкам друг в друга из надпоршневых и подпоршневых камер. При помощи регулировки этих камер можно добиться нужных характеристик работы амортизатора при всех положениях поршня. Такие модели чувствительны, во-первых, к скорости движения поршня, во-вторых, к его позиции, которую он занимает внутри поршня. Число трубок также позволяет эффективно охлаждать масло.

Можно сделать вывод, что на сегодняшний день производителями представлено множество моделей амортизаторов, которые отличаются друг от друга конструкцией и принципом работы. Сказать точно, какая модель самая лучшая или плохая, нельзя. Все типы амортизаторов имеют, как свои достоинства, так и недостатки, поэтому установка того или иного типа зависит только от особенностей автомобиля, а также стиля вождения его хозяина.

Со времен появления первых автомобилей перед конструкторами стоял вопрос поиска оптимального способа гашения колебаний кузова, возникающих при преодолении неровностей. Наилучшим решением, применяемым и сегодня, стало интегрирование в состав подвески автомобиля специальных устройств — амортизаторов. На данный момент повсеместное распространение получили гидравлические телескопические амортизаторы. Гашение колебаний кузова и колес происходит в них за счет жидкостного трения, возникающего при прохождении жидкости через узкие отверстия в поршне — клапаны. Таким образом, механическая энергия колебаний переводится в тепловую. От характеристик амортизаторов зависят такие важные показатели, как устойчивость, управляемость и плавность хода автомобиля. Современные амортизаторы, имея в своей основе общий принцип работы, отличаются по типам и особенностям конструкции.

История появления амортизатора

Первые автомобили с рессорной подвеской обладали неприятным свойством: при преодолении неровностей их кузов сильно раскачивался. Изначально данная проблема частично решалась сама собой, поскольку в многолистовых рессорах наблюдался эффект межлистового трения, который способствовал гашению колебаний кузова. Но этого было недостаточно.

Фрикционные амортизаторы

Поэтому следующим этапом стало добавление в состав подвески отдельного демпфирующего элемента. Одними из первых таких устройств были амортизаторы сухого трения с фрикционными дисками, разработанные в начале прошлого века.

В 1950-х годах стали применяться поршневые масляные амортизаторы телескопического типа, в основе работы которых лежал принцип жидкостного трения. Их устройство, позаимствованное из конструкции авиационных шасси, применяется в подвеске автомобилей и сегодня.

Функции амортизатора

Передние и задние амортизаторы являются демпфирующими элементами подвески автомобиля. Работая в паре с упругими элементами подвески (пружинами или торсионами), амортизаторы выполняют следующие основные функции:

1. гашение колебаний кузова и колес автомобиля;
2. сохранение контакта колеса с опорной поверхностью;
3. обеспечение плавности хода автомобиля.

Конструкция автомобильного амортизатора

Амортизаторы бывают двух типов: однотрубный или двухтрубный. От типа амортизатора зависит и его конструкция. Несмотря на это, основные элементы у обоих типов остаются общими. Амортизатор состоит из цилиндра, заполненного специальной жидкостью (маслом), по которому перемещается поршень. Сам поршень соединен со штоком круглого сечения, который, в свою очередь, своей верхней частью крепится к кузову автомобиля. В поршне сделаны отверстия небольшого диаметра (клапаны), через которые проходит жидкость. Для того, чтобы повысить сопротивление потоку жидкости, их делают подпружиненными. Более детальное описание конструкции амортизаторов приводится далее.

Конструкция гидравлического амортизатора

Амортизатор соединяется с рычагом подвески или балкой моста. Крепление амортизатора производится через упругое соединение — сайлентблок.

Принцип действия амортизатора

Масляные амортизаторы работают по принципу преобразования энергии жидкостного трения в тепловую. Перемещающийся шток с поршнем заставляет масло перетекать через небольшие клапаны, тем самым создавая сопротивление его движению. Максимальный ход штока с поршнем ограничивает отбойник амортизатора. Передние амортизаторы воспринимают достаточно большую нагрузку, поэтому их делают более усиленными по сравнению с задними.

Классификация амортизаторов

Двухтрубный амортизатор

Двухтрубный амортизатор состоит из соосных цилиндров, один из которых помещен внутри другого. Шток с поршнем перемещается во внутренней полости — рабочей камере. Она сообщается с внешней, частично заполненной воздухом либо азотом через донный клапан. Камера, заполненная газом, предназначена для компенсации объема жидкости при погружении штока.

Схема двухтрубного амортизатора

Преимущества:

• простая конструкция и невысокая стоимость изготовления;
• небольшая длина;
• малое внутреннее давление (при утечках небольшого количества масла через сальник рабочие характеристики сохраняются);
• мягкое демпфирование ударов подвески;
• лучшая устойчивость к механическим повреждениям.

Недостатки:

• вспенивание масла после длительной работы и, как следствие, снижение эффективности демпфирования;
• недостаточно эффективное охлаждение;
• установка, хранение и транспортировка амортизатора производится только в одном положении — штоком вверх.

Двухтрубную конструкцию могут иметь как передние, так и задние амортизаторы. Но все же в большинстве случаев на современных автомобилях двухтрубные амортизаторы устанавливаются на заднюю ось.

Однотрубный амортизатор

Схема однотрубного амортизатора

Однотрубные амортизаторы являются газонаполненными. В их конструкции предусмотрен только один цилиндр, в нижней части которого расположена камера, заполненная газом под давлением 2…3 МПа. Данная камера отделена от жидкости специальным плавающим поршнем и предназначена для компенсации объема жидкости при сжатии амортизатора. Благодаря тому, что газ постоянно поджимает жидкость в рабочей камере, при высокочастотном режиме работы амортизатора предотвращается эффект вспенивания масла (эмульсирование), а также появляется возможность его установки в любом положении.

Преимущества:

• лучшее демпфирование и стабильность;
• улучшенное охлаждение по сравнению с двухтрубной системой;
• возможность установки амортизатора в любом положении.

Недостатки:

• большая длина амортизатора;
• низкая устойчивость к механическим воздействиям;
• высокая стоимость изготовления по причине применения более качественных уплотнений и материалов для корпуса.

Однотрубные газонаполненные амортизаторы способны выдерживать серьезные нагрузки без потери рабочих свойств. В основном, они применяются в качестве передних амортизаторов.

Регулируемые амортизаторы с клапаном переменного сечения

Адаптивные (или регулируемые) амортизаторы предполагают возможность изменения демпфирующих свойств (коэффициента демпфирования). Амортизаторы оснащаются электромагнитным клапаном, сечение которого изменяется под воздействием электрического сигнала. Уменьшение сечения затрудняет прохождение жидкости через клапан, увеличивая жесткость амортизатора. Увеличение же сечения клапана, наоборот, делает его более мягким.

Адаптивные амортизаторы с магнитореологической жидкостью

Схема действия магнитореологической жидкости

Регулируемые амортизаторы данного типа заполнены жидкостью с включением металлических частиц. Такое масло меняет структуру под воздействием магнитного поля, которое создается при помощи катушек, встроенных в поршень амортизатора. Благодаря магнитореологической жидкости магнитные амортизаторы изменяют характеристики жесткости за доли секунды. Преимущество адаптивных амортизаторов заключается в возможности изменения характеристики подвески в соответствии с текущими условиями движения: более жесткая подвеска улучшит управляемость и устойчивость автомобиля, а более мягкая повысит комфорт передвижения. Основной недостаток адаптивного амортизатора: высокая стоимость его изготовления.

Спортивные амортизаторы

Спортивные амортизаторы предназначены для работы в условиях экстремальных нагрузок. Их отличает повышенная жесткость и стабильность, обеспечивающие лучшую управляемость автомобиля.

Основные неисправности и срок службы амортизаторов

Течь масла через уплотнительный сальник амортизатора

Наиболее частотная неисправность амортизатора – нарушение герметичности уплотнительного сальника штока. Это происходит в случае повреждения пыльника амортизатора, и, как следствие, попадания грязи на поверхность штока. Повреждение сальника штока ведет к утечке газа и амортизаторной жидкости, из-за чего сам амортизатор утрачивает свои демпфирующие свойства.

Для быстрого гашения колебаний кузова, возникающих в результате деформации рессор или пружин подвески, применяются амортизаторы. Кроме того, амортизатор снижает скорость вертикального перемещения колеса относительно кузова .

Конструкция телескопического однотрубного амортизатора (а) :
1 - нижняя проушина;
2 - газ;
3 - плавающий поршень;
4 - рабочий цилиндр;
5 - поршень;
6 - корпус;
7 - шток поршня;
8 - сальник штока;
9 - направляющая штока;
10 - верхняя проушина; и телескопического двухтрубного амортизатора (б) :
1 - нижняя проушина;
2 - донный клапан;
3, 5 - рабочая полость;
4 - поршень;
6 - рабочий цилиндр;
7 - корпус резервуара; 8 - корпус;
9 - шток поршня;
10 - воздух;
11 - направляющая штока;
12 - сальник штока;
13 - верхняя проушина

В подвесках первых автомобилей применялись амортизаторы с механическим трением. Обычно такой амортизатор состоял из набора фрикционных дисков, сжатых пружиной, которые терлись друг о друга при перемещениях подвески. Такие амортизаторы быстро изнашивались и ухудшали плавность хода автомобиля. Им на смену пришли гидравлические рычажные амортизаторы, в которых механическое трение было заменено на трение жидкости, проходящей через калиброванные отверстия. Рычажные амортизаторы были довольно компактны, но работали при высоких давлениях жидкости, сильно нагревались и были недолговечны. В подвесках современных автомобилей применяются телескопические гидравлические амортизаторы.
Действие такого амортизатора основано на использовании гидравлического сопротивления, возникающего при перетекании жидкости из одной полости цилиндра в другую через отверстия, перекрытые клапанами сжатия и отдачи.
Телескопический амортизатор состоит из герметичного цилиндра, внутри которого перемещается поршень, соединенный со штоком. Цилиндр заполнен жидкостью. В поршне имеются отверстия определенного диаметра, которые закрываются подпружиненными клапанами. Один клапан установлен сверху поршня, другой - снизу. Поскольку жидкость является несжимаемой, то при перемещении поршня в одной из полостей цилиндра повышается давление, которое открывает соответствующий клапан, и жидкость перетекает через отверстия из одной полости цилиндра в другую.
Эффективность действия амортизатора пропорциональна скорости движения поршня в цилиндре. Скорость перетекания жидкости из одной полости цилиндра в другую зависит от диаметров отверстий и разности давлений в полостях. Современные телескопические амортизаторы обычно двухсторонние, т. е. Они оказывают сопротивление как при сжатии, так и при растяжении (отдаче). Обычно сопротивление при растяжении больше, чем при сжатии.

Схема работы двухтрубного амортизатора :
1 - донный клапан;
2 - поршень;
3 - клапан сжатия;
4 - шток;
5 - клапан отбоя

Любой телескопический амортизатор должен иметь устройство для компенсации изменения объема жидкости. Дело в том, что при сжатии амортизатора вытесняемый объем больше, чем освобождающийся с другой стороны поршня, потому что здесь часть объема цилиндра занимает шток. В амортизаторе применяется специальная пневмокамера, заполненная сжатым газом, которая изолирована от основной части цилиндра плавающим поршнем. При ходе сжатия амортизатора объем пневмокамеры уменьшается, а при ходе отдачи - увеличивается. Наличие пневмокамеры обеспечивает также компенсацию изменения объема рабочей жидкости при изменении температуры. Амортизаторы такого типа называют однотрубными, газонаполненными. Двухтрубные амортизаторы отличаются наличием еще одного цилиндра, внутри которого находится рабочий цилиндр.
Дополнительная полость, находящаяся между внутренним и наружным цилиндрами, называется компенсационной. Компенсационная полость изолирована от атмосферы, но сообщается с внутренней полостью рабочего цилиндра. При ходе сжатия амортизатора излишки жидкости из рабочего цилиндра перетекают в компенсационную полость и находящийся там воздух сжимается. При ходе отдачи амортизатора сжатый воздух вытесняет жидкость обратно в рабочий цилиндр. При одинаковых рабочих ходах однотрубный амортизатор рассмотренного типа будет иметь большую длину, чем двухтрубный, из-за наличия в цилиндре пневмокамеры. Несмотря на этот недостаток, в настоящее время большее распространение имеют однотрубные амортизаторы, которые лучше охлаждаются, поскольку не имеют двойных стенок. Двухтрубные амортизаторы также бывают газонаполненными. У таких амортизаторов в компенсационной полости газ находится под давлением. Особенностью газонаполненных амортизаторов является то, что в свободном состоянии шток амортизатора выходит из цилиндра под действием давления газа. Конструкция любого амортизатора должна обеспечивать герметичность. При нарушении герметичности появляются стуки во время работы подвески и теряется эффективность амортизатора, что требует его замены. Шток амортизатора обработан до высокой степени чистоты поверхности, а между штоком и внутренней частью цилиндра устанавливается специальное надежное уплотнение. Таким же надежным должно быть уплотнение плавающего поршня в однотрубном амортизаторе. При нарушении герметичности газ смешивается с жидкостью, образуется сжимаемая смесь, эффективность работы амортизатора снижается, появляются посторонние стуки. Рабочая поверхность штока предохраняется от повреждений защитным кожухом. На конце штока и на цилиндре имеются крепления для соединения амортизатора с рычагами подвески и кузовом автомобиля. Крепление амортизаторов осуществляется с помощью упругих элементов.
Некоторые производители, например фирма KONI, изготавливает амортизаторы, в которых можно регулировать вручную перепускной клапан. Такую регулировку необходимо производить перед установкой амортизатора на автомобиль для получения необходимой эффективности. Существуют амортизаторы, в которые встроены электромагнитные клапаны, изменяющие проходные сечения отверстий, через которые проходит жидкость. При наличии амортизаторов такого типа, водитель может изменять характеристики подвески при движении автомобиля, переключая режимы («спорт», «комфорт» и т. д.).
Совершенно другой принцип был предложен поставщиком автомобильных систем Delphi в его конструкции Magneride. В ней используется свойство некоторых вязких жидкостей быть чувствительными к воздействию электромагнитных полей; вязкость жидкости увеличивается с усилением поля, молекулы выстраиваются в цепочки и создают большее сопротивление. Компания Delphi продемонстрировала автомобили, оборудованные амортизаторами, где обычные отверстия заменены узкими проходами, в которых жидкость протекает между электромагнитными катушками. Система Magneride имеет огромное преимущество, заключающееся в том, что вязкость жидкости, а следовательно, и степень демпфирования могут изменяться в зависимости от изменения напряженности электромагнитного поля, которая управляется микропроцессором.

Каким бы «навороченным» ни был современный автомобиль, комфорт и удобство его эксплуатации, прежде всего, зависят от работы подвески, что особенно ощутимо в процессе передвижения по отечественным дорогам. Конструкция подвески состоит из разных деталей, среди которых почетное место занимает амортизатор, и если он подобран неправильно, то рассчитывать на особый комфорт во время поездки все-таки не стоит.

Правда, автомобильный амортизатор – это не только средство повышения комфорта, но и гарантия безопасности , хотя многие автовладельцы не всегда считаются с этим фактом. Конечно, неисправность, к примеру, тормозной системы куда серьезнее, однако не стоит забывать и о том, что функционирование амортизатора напрямую связано с обеспечением контакта колеса и дороги, то есть, с управляемостью транспортного средства.

1. Общее устройство амортизатора

С конструктивной точки зрения, амортизатор состоит из набора основных узлов, вне зависимости от вида самого устройства. В любом случае, основным элементом описанного механизма, установленного на легковом автомобиле, является рабочий цилиндр, заключенный в корпус с имеющимися на нем ушками для соединения. В цилиндре амортизатора находится гидравлическая жидкость (смесь газа или жидкости и газа) и присоединенный к штоку поршень.

На поршне размещены специальные перепускные клапаны и уплотнительные кольца, которые при сжатии в цилиндре жидкости позволяют перемещать ее в свободную полость цилиндра с помощью поршня. Зачастую, фиксация амортизатора к кузову автомобиля выполняется посредством штока, а к подвеске – посредством цилиндра.

Для этого на концах деталей имеются специальные крепежные опоры. Чтобы защитить внутреннюю полость цилиндра (в том числе и самого штока), сверху на амортизаторы устанавливают защитный кожух (), а в верхней части цилиндра располагается манжета с направляющей втулкой, которая предотвращает выплескивание жидкости из цилиндра.

Описанные элементы входят в конструкцию как самого простого гидравлического устройства, так и более сложных механизмов, которые могут отличаться друг от друга еще целым набором дополнительных деталей. Рассмотрим несколько видов таких амортизаторов.

Двухтрубный амортизатор считается историческим предком современных конструкций и включает в себя цилиндр-резервуар, рабочий цилиндр, клапан сжатия, направляющий и уплотняющий узел штока, поршень и клапан отбоя, шток и кожух. Внутреннюю полость цилиндра-резервуара занимает рабочий цилиндр, внутри которого установлен клапан сжатия и поршень с отбойным клапаном.

На первый взгляд может показаться, что достаточно было бы и одного рабочего резервуара, но все дело в том, что при движении поршня вниз часть жидкости проходит сквозь его клапан, а вторая часть должна вытесняться, так как шток тоже занимает некоторый объем. Поскольку жидкость не поддается сжатию, то ее излишек вытесняется в резервуар через клапан сжатия, причем воздух в пространстве резервуара несколько «поджимается».

Главным недостатком подобной конструкции считается изменение формы масла, которое при больших колебаниях вспенивается и перемещается во второй резервуар. Кроме того, охватывание резервуаром рабочего цилиндра приводит к ухудшению охлаждения последнего.

Не лишним будет вспомнить о двухтрубных амортизаторах, в резервуаре которых место воздуха занимает газ, который закачан туда под определенным давлением. Эта особенность немного расширяет диапазон рабочих возможностей амортизатора, ведь сжатый газ играет роль «аккумулятора давления» и поджимает рабочую жидкость, предотвращая ее вспенивание. Чтобы определить, относится ли Ваш амортизатор к газонаполненному виду или нет, достаточно просто понаблюдать за поведением штока, который под воздействием внутреннего давления сразу после освобождения выдвигается наружу. Правда, это усилие не слишком большое (всего пару килограмм), из-за чего основное сопротивление хода сжатия создается соответствующим клапаном.

Следующим этапом на пути развития автомобильных амортизаторов стала разработка однотрубных конструкций, главное отличие которых выражается в отсутствии резервуара цилиндра, то есть корпус устройства – это и есть рабочий цилиндр. Кроме того, такая конструкция дополнена раздельным клапаном, отделяющим масло от газа, который находится под большим давлением даже в холодном состоянии (в среднем 2,5 мпа или 25 атмосфер).

Преимуществами однотрубных устройств есть улучшение системы охлаждения (так как у них только один корпус), улучшение демпфирующих качеств и повышенный уровень теплоотдачи. Кроме того, однотрубный амортизатор несколько легче своего двухтрубного собрата, и его можно разместить в перевернутом состоянии, то есть существует возможность прикрепить шток к .

Благодаря этой особенности устройство получило название «амортизатор перевернутого типа». Правда, есть и некоторые минусы его использования. К примеру, в случае замятия корпуса однотрубная конструкция сразу выйдет из строя (вмятина будет мешать движению поршня, и амортизатор просто заклинит), чего не скажешь о двухтрубном механизме.

Прошло еще немного времени, и в нашей жизни появились амортизаторы с возможностью изменения их характеристик. Изначально предлагалось несколько вариантов подобных конструкций. Например, система перепускных каналов, размещенных в штоке, которые отвечали за протекание масла, обходя поршневой клапан, или использовали проходящий через шток регулировочный штырь. Загнутый конец этого штыря воздействовал на эксцентриковую шайбу и создавал дополнительную нагрузку на нижние пластины, тем самым позволяя настроить усилие отбоя.

Помимо этого, предлагался вариант с использованием клапана, расположенного в нижней части стойки, который также отвечал за регулировку процесса перетекания масла во внешний резервуар, в обход поршня. Выполнению указанной регулировки способствовало вращение регулировочной шайбы, расположенной сверху .

Немного позже была разработана еще одна конструкция, которая была нацелена на регулировку клиренса машины. Она имеет вид пружины, размещенной на штоке, сжатие/распрямление которой регулирует высоту автомобиля над дорожным полотном. В результате, такие амортизаторы получили название «регулируемых» и стали использоваться в сфере автомобильного тюнинга.

2. Особенности работы и настройки амортизаторов

На большинстве выпускаемых сегодня серийных автомобилей установлена мягкая и удобная подвеска, больше настроенная на обеспечение комфортности, нежели на повышение уровня управляемости. На гоночных машинах, наоборот, подвеску каждый раз подстраивают под водителя и вид гонки. Другими словами, грамотная настройка принимает во внимание не только модель транспортного средства, но и условия его передвижения.

Цель оптимально подходящей настройки заключается в том, чтобы удерживать шины под нужным углом, то есть под таким, который будет обеспечивать самое большое пятно контакта колеса и дороги. При этом, крен кузова должен быть минимальным, а центр тяжести максимально низким.

Предназначение любого амортизатора основывается на гашении колебаний пружин, а его сопротивление обусловлено либо сжатием, которое его укорачивает, либо удлиняющим растяжением. В случае, когда пружины подвески сжимаются, сжимается и сам амортизатор («ход сжатия»), но когда пружина возвращает вес обратно, она становится длиннее, и амортизатор разжимается («ход отдачи»).

Общий принцип работы такой, что чем выше скорость движения штока амортизатора, тем большим будет его сопротивление. У большого количества гоночных машин оба хода амортизатора могут регулироваться как по скорости передачи веса, так и по величине сопротивления.

Если установленный на автомобиле амортизатор очень мягкий (имеет малое сопротивление сжатию), то дополнительный вес передается на шину очень медленно, почти так же, как и при полном отсутствии амортизатора. При жестком амортизаторе, когда он сильно сопротивляется сжатию, дополнительный вес доходит до шины намного быстрее, причем некоторая его часть будет перемещаться к шине непосредственно через шток амортизатора.

Регулировка амортизатора не влияет на нагрузку, передающуюся на шину или на величину хода подвески, но отображается на скорости, с которой дополнительная нагрузка доходит до пятна контакта шины и дороги, а также на скорости сжатия/разжатия подвески, на которую действует дополнительный вес. Однако, для настройки амортизатора важна не столько конструкция, сколько устройство и параметры его клапанов. Даже геометрические показатели амортизаторов по большому счету определяют только общую нагрузку, которую он способен выдержать, и его рабочий ход. Не зря ведь все видовое разнообразие амортизаторов, выпускаемых сегодня разными фирмами, имеют всего несколько стандартных диаметров поршня.

Для лучшего понимания влияния параметров клапанов на общие характеристики амортизатора проще всего разобраться в принципах их работы. В целом, все клапаны делятся на две группы: дроссели и клапаны , нагруженные пружинами. Первые представлены в виде каналов определенной формы и сечений, в которых протекание масла ограничивается только лишь гидравлическим сопротивлением. Для того чтобы в режимах сжатия и отбоя жидкость перемещалась по разным каналам, их перекрывают специальными перепускными клапанами, которые пропускают жидкость только в одном направлении, не оказывая существенного сопротивления.

Подпружиненный клапан обладает заведомо большим сечением канала, благодаря чему основное сопротивление создается за счет усилия перекрывающих канал пружин. В современных устройствах такого рода пружины заменены на пакет пружинных шайб, которые надеваются на шток вместе с поршнем. Регулируя диаметр, толщину и количество шайб в упаковке, можно настраивать работу клапана в нужном направлении.

Также, все амортизаторы условно можно разделить на те, у которых скорость движения поршня низкая и те, у которых этот показатель находится на высоком уровне. Быстрое сжатие/растяжение амортизатора происходит при гашении вибраций в случае наезда на дорожные ямы и неровности. Медленное движение поршня обусловлено амортизацией колебаний кузова, появляющихся в результате разгона, торможения или вхождения автомобиля в поворот.

С целью лучшего гашения высокоскоростных колебаний более предпочтительным будет регрессивный характер амортизатора, поскольку при том же развиваемом усилии общий объем поглощаемой энергии у такого амортизатора будет несколько высшим. Если же характеристику сделать прогрессивной, то при езде по неровностям амортизатор «встанет колом», тем самым вызывая удары в подвеске, что в конечном счете приведет к разрушению кузова.

3. Как настроить амортизатор?

Разные виды амортизаторов могут иметь индивидуальные особенности регулировки, что в особенности касается изделий, предназначенных для конкретных моделей машин. Однако уровень жесткости большинства таких механизмов можно выставить следующим путем:

1. Сначала амортизатор фиксируют в тисках, причем допускается только захват за крепление;

3. Зачастую амортизатор имеет три положения для регулировки: два крайних и одно промежуточное (учитывая и начальное, заводское);

4. Затем необходимо полностью нажать на кнопку и удерживать ее на протяжении всего времени регулировки (тут лучше воспользоваться помощью друга);

5. Держа кнопку в зажатом положении, надо провернуть по часовой стрелке шток амортизатора относительно корпуса, что поможет увеличить жесткость амортизатора. Если же ее, наоборот, нужно уменьшить, шток следует провернуть против часовой стрелки. Все действия нужно выполнять аккуратно, не прикладывая серьезных физических усилий, так как можно просто сломать механизм;

6. Выполнив регулировку, не забудьте убедиться, что регулировочная кнопка заняла свое изначальное место и полностью вышла наружу;

7. Теперь защелкиваем крышку на корпусе амортизатора (если она предусмотрена конструкцией) и закрепляем защитный пыльник на держателе. На этом настройку можно считать завершенной.

По страницам старых изданий

Амортизаторы как они есть

То, что амортизатор - одна из важнейших деталей в автомобильной подвеске, конечно же, известно всем. Каковы функции амортизатора и принципы его действия - известно многим. Но только специалисты и узкий круг опытных автомобилистов знают о конструктивных отличиях разных типов амортизаторов. Сегодня на российском рынке уже нет былого безысходного монополизма отечественных производителей, и помимо «родных» амортизаторов, появились фирменные - разные и по цене, и по конструкции. В конце рассказа об испытаниях амортизаторов Koni нa автомобиле ВАЗ-2108 мы, если помните, упомянули о грядущем большом тесте, где будут представлены разные типы амортизаторов именитых фирм. В преддверии этой работы мы попытаемся пролить свет на конструктивные различия амортизаторов, а заодно рассказать кое-что о том, зачем и когда их нужно менять.

Так работает двухтрубный амортизатор. В гидравлических амортизаторах компенсационный объем заполнен воздухом под атмосферным давлением, в газонаполненных - азотом (2-5 атмосфер)

Схема работы однотрубного газонаполненного амортизатора.
Здесь используется азот под высоким (20-30 атмосфер) давлением

Колебание, затухни!

Как известно, в подвеске автомобиля обязательно есть упругий элемент, воспринимающий вес машины и смягчающий проезд неровностей. Простейший вариант - пневматическая шина, но ее, конечно, недостаточно. Поэтому между колесом и кузовом автомобиля помещают или рессору, как это делалось еще в экипажах на четвероногой тяге, или торсион - металлический стержень, работающий на скручивание, или цилиндрическую пружину, что сегодня наиболее распространено. В роли упругого элемента может выступать и резиновая подушка, как это сделано, например, на малютке Austin Mini, или сжатый газ - он работает в гидропневматических и пневмоподвесках (Rover, Citroen). Но речь сейчас не о них, а потому мы для упрощения будем говорить об обыкновенной пружине.

Установленная в колесную подвеску пружина превращает ее в механический колебательный контур, то есть при движении автомобиль начинает раскачиваться. Понятно, что это отрицательно влияет и на комфорт, и на управляемость, и на безопасность. Вот эти-то колебания и гасят амортизаторы, создавая сопротивление вертикальным перемещением колеса и демпфируя колебания. Подбор характеристик амортизаторов - очень сложное дело: помимо массы автомобиля, кинематики подвески и жесткости пружин, надо учитывать трение в шарнирных соединениях (сайлент-блоках, шаровых опорах), упругость шин, неподрессоренные массы, резонансные частоты кузова... Достичь идеального решения чрезвычайно сложно, но автоконструкторы шаг за шагом движутся в этом направлении. От простейших фрикционных демпферов перешли сначала к гидравлическим рычажным, а потом и к телескопическим амортизаторам.

Принцип действия всех современных амортизаторов одинаков: в замкнутом объеме жидкости (специального масла) перемещается поршень с отверстиями. Шток поршня связан с кузовом автомобиля, а резервуар, то бишь цилиндр, - с подвеской (или наоборот), и при перетекании жидкости через отверстия создается необходимое усилие, препятствующее движению штока.

Как они устроены

Для того, чтобы компенсировать изменения внутреннего объема при в движении штока с поршнем внутрь, в амортизаторе обязательно должна быть емкость со сжимаемым рабочим телом - его нельзя «под завязку» залить маслом. Поэтому гидравлические амортизаторы обычно делают двухтрубными: во внутреннем цилиндре, полностью заполненном маслом, ходит поршень, а излишки жидкости вытесняются наружу - в корпус самого амортизатора, заставляя сжиматься воздушную «подушку» вверху.

Чтобы получить желаемую характеристику сопротивления амортизатора, в поршне и на дне внутреннего цилиндра располагают клапаны, через которые с определенной скоростью, зависящей от усилия на штоке, перетекает масло. Причем, как правило, клапаны делают так, чтобы усилия сопротивления амортизатора при ходе отбоя (растяжения) всегда были больше, чем при сжатии.

У обычного гидравлического «двухтрубника» немало недостатков. При постоянной тряске пузырьки воздуха попадают в рабочую полость, вспенивают масло и снижают эффективность демпфирования, после длительной стоянки масло из внутреннего резервуара часто перетекает во внешний, а при быстрых - ударных - движениях поршня в зоне разрежения возникает кавитация, то есть образование пузырьков низкого давления.

Чтобы добиться улучшения работы «двухтрубника», в компенсационную камеру закачивают азот под небольшим (несколько атмосфер) давлением. Такие двухтрубные амортизаторы называют газонаполненными низкого давления или, как говорят профессионалы, «поддутыми». Но радикального улучшения газовым подпором «двухтрубников» добиться сложно.

Иную конструкцию разработал и запатентовал французский инженер Кристиан Бурсье де Карбон. Он оставил всего один цилиндр и уменьшил таким образом вдвое число клапанов, а масло и компенсационную камеру разделил плавающим поршнем и закачал в компенсационную емкость азот под большим давлением - 20-30 атмосфер.

В 1953 году де Карбон основал компанию, назвал ее своим именем и начал производство однотрубных газонаполненных амортизаторов высокого давления. А потом другие фирмы стали покупать лицензию на производство «однотрубников» у фирмы de Carbon.

Основное достоинство однотрубных амортизаторов - отсутствие вспенивания масла и кавитации. Работают такие амортизаторы бесшумно, эффективно и стабильно.

Этот непростой MCpherson

История разработки «поддутых» двухтрубных амортизаторов, которые появились позже, чем однотрубные, связана с широким распространением подвески типа «качающаяся свеча». Дело в том, что объем компенсационной камеры «однотрубников» ограничен, как и размеры самого амортизатора, и поэтому диаметр штока стараются сделать поменьше, разгрузив его от изгибающих усилий. Но McPherson как раз «на том и стоит», что амортизатор служит самым важным направляющим элементом подвески, и диаметр штока (чтобы не погнулся) здесь должен быть солидным. То есть обычный однотрубный амортизатор для использования в стойке не подходит. А поскольку «поддать газу» хочется, то и был разработан компромиссный вариант - и двухтрубный, и газонаполненный.

Но де Карбон победил и эту проблему. Он поставил однотрубный амортизатор «с ног на голову» и впихнул-таки его в макферсоновскую стойку! «Шток» в такой конструкции - это на самом деле цилиндр амортизатора, который ходит внутри корпуса. А настоящий шток крепится хвостовиком к дну стойки.

Как их различить

Телескопические амортизаторы бывают самых разных конструкций и размеров, но ориентироваться в них легко. Шток обычного гидравлического амортизатора можно утопить внутрь, и он там так и останется, не будет сам «высовываться». На корпусе такого амортизатора есть надпись hydraulic

А вот у всех газонаполненных амортизаторов штоки выталкиваются наружу сжатым газом, поэтому их и продают или со стяжкой, или в растянутом состоянии. Дополнительное усилие, которое оказывает на кузов газонаполненный амортизатор, невелико - до 25 кг. Для больших машин это хорошо, а вот для малышек весом до тонны суммарная «надбавочка» усилия до 100 кг может оказаться вредной, и поэтому некоторые фирмы, например, Koni, для маленьких автомобилей выпускают только гидравлические амортизаторы. На корпусе у двухтрубного газонаполненного амортизатора есть надпись: «twin tube low pressure gas hydraulic», a y однотрубного - «monotube» или «high pressure gas hydraulic». И если у переднего амортизатора подвески McPherson шток такой же толщины, как и сам амортизатор, то это, будьте уверены, «однотрубник».

Менять или не менять?

Езда с исправными амортизаторами - одно удовольствие, но чтобы понять это, нужно поездить без них.

Если амортизаторы не работают или отсутствуют вовсе, то автомобиль после проезда каждой кочки начинает раскачиваться вверх-вниз и долго не успокаивается. А если толчок был посильнее, то можно и чиркнуть брюхом об асфальт, высекая при этом сноп искр Бывает и обратная ситуация, когда амортизатор заклинивает, и машина превращается в «табуретку». Причем бывают случаи, когда стойка изношена настолько, что уплотнения штока уже просто нет, и вместо масла внутрь попадает вода. В морозы она замерзает - со всеми вытекающими (хотя как раз и нет!) последствиями, а чуть пригреет, и кажется, что все не так страшно. Но это - два крайних случая. Как правило, амортизаторы изнашиваются постепенно, и водитель, ежедневно пользуясь автомобилем, может этому не придавать значения.

Разрез газонаполненного амортизатора низкого давления. Проточка в рабочем цилиндре - «изюминка» фирмы -позволяет добиться меньшего усилия сопротивления при комфортной езде и большего - при больших ходах подвески

«Перевернутый» однотрубный амортизатор высокого давления de Carbon для подвески McPherson

Мы уже упомянули, что амортизаторы очень сильно влияют на комфорт, управляемость и активную безопасность. TUV Rheinland, известная немецкая независимая исследовательская компания, совместно с фирмой Monroe провела экспертизу влияния состояния амортизаторов на поведение автомобиля. Вот некоторые результаты. При торможении со скорости 50 км/ч с одним «убитым» амортизатором тормозной путь увеличился на 2 метра. Много это или мало? Автолюбители, уже успевшие побывать в переделках, подтвердят, что часто именно этих метров и не хватает, чтобы избежать крупных неприятностей. При установке на автомобиль амортизаторов с 50-процентным износом, аквапланированне, когда на лужах шины «всплывают» над твердым покрытием и автомобиль становится неуправляемым, начиналось при 8! км/ч против 85 с исправными, а срыв в скольжение на сухом покрытии в повороте начинался на скорости на 10% меньше обычной, когда амортизаторы в порядке.

Да и без специальных исследований чувствуется, что слабые амортизаторы преображают поведение автомобиля далеко не в лучшую сторону: больше становятся крены в поворотах, клевки при разгоне и торможении, появляются стук и вибрации при проезде неровностей.

Многие водители заблуждаются, будучи уверенными в том, что амортизатор исправен, пока он сухой: «масло не течет - значит, все в порядке». Меж тем проверить исправность амортизаторов - пара пустяков. Нужно всего лишь «прожать» машину по четырем углам и оценить характер колебаний кузова. Хорошая подвеска должна плавно «просесть» и потом столь же плавно вернуться обратно, не совершая колебаний. Мягкие подвески американских автомобилей ведут себя более «разнузданно» - там допускается небольшой колебательный процесс. Но если после качка автомобиль совершает более одного полного колебания, то дело плохо - амортизаторы уже «не держат», и их надо менять.

Маленькие хитрости

Казалось бы, замена амортизаторов - простое занятие: крути себе гайки! Ан нет - и здесь есть несколько тонкостей, зная и соблюдая которые, можно продлить жизнь «новичков».

Во-первых, нельзя перетягивать резиновые втулки крепления - это сократит срок службы амортизаторов. Во-вторых, нельзя ставить амортизаторы без защитного чехла, прикрывающего шток от летящих из-под колес абразивов - пыли, песка, камней и соли. В-третьих, на шток нужно обязательно надевать полиуретановый отбойник, который, как правило, входит в монтажный комплект.

Двухтрубные амортизаторы (и газонаполненные в том числе) перед установкой рекомендуется «прокачать», то есть удалить воздух или газ из рабочего цилиндра во внешний. Для этого нужно перевернуть амортизатор вытянутым штоком вниз, вдвинуть в таком положении до упора, перевернуть, не давая штоку выдвинуться ни на миллиметр, и вытянуть вверх. Эту операцию можно повторить несколько раз.

И последняя рекомендация - при монтаже в стойки McPherson ремонтных патронов лучше залить в пространство между стенками масло или тосол - для лучшей теплопередачи. Если этого не сделать, при быстрой езде по неровной доро ге можно стойки «вскипятить» - ведь без жидкости патроны внутри стойки оказываются словно в термосе.

Что выбрать?

Этот вопрос вправе задать и владельцы отечественных автомобилей, и хозяева иномарок. Тут нужно внимательно присмотреться к ценам, хотя общая закономерность такова. Если «родные» амортизаторы для наших машин дешевле тех, что выпускают для них специализированные зарубежные фирмы, то с иномарками ситуация иная: заводская запчасть «с конвейера» для иномарок часто стоит в полтора-два раза дороже.

Устройство и схема работы двухстороннего тарельчатого клапана амортизатора de Carbon

Сейчас на российском рынке уже много фирм, предлагающих широкий список амортизаторов, в том числе и для тольяттинских автомобилей, и для Волг, а фирма Koni, например, готовит передние амортизаторы даже для Москвича и Оки. В Москве без проблем можно купить амортизаторы Monroe, Sachs, Boge, Bilstein, de Carbon, KYB, появились и отечественные разработки. У каждой фирмы - своя технология, своя политика, свой подход... Мы попытаемся рассказать вам поподробнее и о них, и о наших испытаниях разных амортизаторов.

Л. ГОЛОВАНОВ