Как устроен поршень амортизатора ваз. Амортизатор автомобиля — для чего нужен и как работает

Когда-то здесь была МТС, машинно-тракторная станция. Но в 1958 году волей Совмина СССР цех передали Скопинскому машиностроительному заводу для производства запчастей к грузовикам, потом переименовали в Автодеталь, затем — в СААЗ, Скопинский автоагрегатный завод... А теперь мы с Диваковым и местными испытателями ездим по дорожкам вокруг деревни Чулково, что в Рязанской области близ города Скопин. Идет процесс настройки: амортизаторы СААЗ на Весте, Гранте и Ладе 4х4 должны быть не хуже импортных!

Н астройками шасси на СААЗе начали заниматься по историческим меркам буквально вчера: с 2009 года. Да, завод с 1962 года делал рычажные амортизаторы для грузовиков и автобусов, с 1968 года — телескопические (сперва для Волги -ГАЗ-24, потом для Жигулей), но был просто производственной площадкой. Например, из Тольятти в Скопин присылали техническое задание, под него саазовцы калибровали характеристики изделий и отправляли амортизаторы на ВАЗ. Тольяттинские спецы проверяли-ездили, пересчитывали — и в директивном порядке требовали поменять тот или иной параметр. Такие итерации длились годами!

Неудивительно, что амортизаторы СААЗ не блистали ни в одном из наших сравнительных тестов (АР №№15, 1996 и 19, 2006).

Все изменилось только с приходом альянса Renault-Nissan. Ведь в мировом автопроме принята иная схема: поставщик компонентов разрабатывает изделие «под ключ». И неслучайно все лидеры амортизаторного рынка — например, Tenneco, ZF Sachs или Continental — имеют собственные команды ездовых экспертов-настройщиков.

На скопинских амортизаторах можно смело ставить клеймо «Hand made»: сборка преимущественно ручная, причем руки по большей части женские

Первой машиной, над амортизаторами которой спецы из Скопина работали вместе с вазовцами, стала Гранта. Потом был проект Datsun — в 2011 году ВАЗ уже перешел с СААЗом на паритетную схему доводочных работ, когда команды инженеров и испытателей с обеих сторон трудятся вместе.

Что изменилось?

Современный стенд Schenck появился на СААЗе в 1999 году и 12 лет спустя был серьезно модернизирован. Тогда же, в 2011 году, в Скопине смонтировали более чуткий стенд IST

Во-первых, на СААЗе наконец-то осознали, что экономия на масле (дешевом минеральном — хотя специалисты называют его амортизаторной жидкостью вне зависимости от природы происхождения) не стоит тех проблем, которые из нее вытекают в буквальном смысле слова. Новая синтетическая жидкость, производителя и состав которой скопинцы не раскрывают, позволила в несколько раз снизить внутреннее трение при нагружении стойки боковыми силами.

Во-вторых, измерительное оборудование. Допуск на разброс характеристик амортизаторов на СААЗе формально был очень жестким — вдвое меньше, чем по нынешним требованиям альянса Renault-Nissan. Но погрешность регистрирующей аппаратуры старых итальянских стендов (фиатовское наследие) была такова, что при желании вписать в заводской допуск можно было даже откровенную некондицию!

Только с 2011 года, когда на СААЗе модернизировали стенд немецкой фирмы Schenck, стало возможным измерять усилие демпфирования с точностью до 25 ньютонов во всем диапазоне скоростей и частот качания штока. И теперь все наоборот: вольницы формально больше, поле допуска шире, но укладываться в него нужно обязательно.

А в-третьих, инженеры ВАЗа и СААЗа очень многому научились, сотрудничая со специалистами немецкой фирмы ZF при работе сперва над Калиной/Датсунами, а затем и над Вестой.

— До работы с Марксом мы «слишком широко шагали», — признаются вазовские инженеры. — А теперь все калибровки меняем куда более мелким шагом...

Николай Маркс — это тот самый «русский немец», инженер ZF, с которым Подорожанский познакомился на полигоне IDIADA во время доводки Весты (АР №4, 2015). Сотрудничество с ZF было очень продуктивным и должно было получить свое продолжение в виде сов-местного предприятия. Уже выделили площади в цехах, но... С конца марта СААЗ вместе с остальными заводами группы ОАТ (туда входят ОСВАР, ДААЗ и другие вазовские поставщики) возглавил Василий Лапотько, бывший заместителем гендиректора ОПК Оборонпром. В свете известных событий развитие СП с ZF оказалось заморожено, и каким будет новый курс, заводчане пока толком не знают.

Вся сварка - в автоматическом режиме, с помощью 125 роботов Kuka, Saldobraz и Motoman. Каждую смену по три амортизатора отправляются в разрывную машину для проверки прочности сварных швов. Если хоть один их них не укладывается в норматив, бракуется вся партия

Однако от инженеров ZF скопинские специалисты переняли главное — ноу-хау по настройке. Как с помощью небольших изменений клапанного узла амортизаторов можно скорректировать поведение автомобиля?

Мы с Диваковым прокатились на модернизированной Гранте — с обычными «старыми» амортизаторами СААЗ, но настроенными по новой технологии. Машину не узнать! Оказывается, Гранта может стать плотной, собранной, крепко сбитой и обрести игривую склонность если не к заносу, то к недвусмысленному намеку на него. Дивакову такой вариант понравился куда больше нынешнего конвейерного, когда реакции Гранты размазаны и усугублены склонностью к раскачке и сильному сносу.

Тест на морозостойкость: четырехминутная «прокачка» амортизатора, выдержанного в холодильной камере при –42°С. Так на СААЗе проверяется качество резиновых уплотнений (манжеты не должны задубеть) и амортизаторной жидкости (критическое увеличение вязкости отслеживают по усилию на штоке)

Более того, оказалось, что в рамках допусков Renault и с технологиями ездовой настройки ZF можно частично избавить от эффекта «козления» даже короткобазную Ниву! Сохранив при этом приемлемый уровень управляемости — я в этом убедился лично. Поговаривают, что доработку Нивы — то бишь Лады 4х4 — инициировал сам Бу Андерссон в рамках проекта «Lada глазами потребителей». Работа с подвес-кой была начата в апреле, и прогресс налицо. Правда, малой кровью в итоге не обошлось: в ходе доводки передние пружины сделали жестче, а амортизаторы пришлось переделать полнос-тью, увеличив диаметр поршня на 2 мм. Обещают, что нововведения будут внед-рены уже к концу года.

Причем — и это еще одно ноу-хау ZF, перенятое на СААЗе, — подвеску Нивы сейчас настраивают с учетом конкретных шин: конкретного производителя и конкретной модели. Кстати, вместо прежних покрышек размерности 185/75 R16 появятся более широкие и цепкие: 195/80 R15.

А еще от ZF саазовцы получили новые клапаны сжатия, с которыми наконец-то удалось сделать собственные газонаполненные амортизаторы.Ведь закачанный в полость над маслом азот под давлением в несколько атмосфер не только предотвращает вспенивание жидкости, увеличивая стабильность работы амортизатора и приглушая характерные шумы и стуки при ходе отбоя, но и служит дополнительной «пружиной».

Попытки перейти на газонаполнение в Скопине предпринимали еще с 2000 года, но со старыми клапанами, применявшимися на СААЗе более 40 лет (заводчане гордо называют их «простыми и надежными, как автомат Калашникова»), это не получалось.

Первым серийным изделием марки СААЗ с клапаном сжатия ZF стал в 2013 году газонаполненный амортизатор для Датсунов и рестайлинговых Калин. Подвеска (ее на ВАЗе называют «вариант 928») неплоха, но сейчас инженеры ведут подбор новых настроек. А прокатившись на Гранте с модернизированными амортизаторами с клапанами ZF, но без газонаполнения, мы приятно удивились: почти Веста, если не считать малоинформативный электро-усилитель руля! При этом вазовцы лукаво улыбнулись: у них была еще неделя, дабы улучшить и этот вариант. Выходит, рестайлинговая Гранта, что должна увидеть свет в следующем году, поедет лучше более дорогих Калин и Датсунов? Ведь другим машинам с «подвеской 928» обновления в ближайшие год-полтора не положены.

Мощности двух гальваноавтоматов Atotech избыточны для СААЗа, поэтому хромированные на них штоки поставляются в том числе и корпорации Tenneco (ей принадлежат бренды Monroe и Rancho)

Но одно дело опытные образцы. И совсем другое — серийные амортизаторы. Какова будет стабильность характеристик?

Поэтому и проводят то, что на вазовском новоязе называют словечком «валидация». Оценка ездовых свойств машин с конвейера — и сверка их с эталоном, полученным во время доводки. Причем эталон окончательно формируют не в Сочи и не в Испании, а здесь, на дорогах близ Скопина. Впоследствии «подтверждению достигнутого результата», по словам вазовцев, должны подвергать первые сто собранных автомобилей, а затем выборочные проверки будут делать не реже одного раза в полгода.

В двухтрубном амортизаторе рабочий цилиндр находится внутри, поскольку корпус служит резервуаром для жидкости, вытесняемой штоком при ходе сжатия. Клапаны и дроссели расположены и в поршне, и на дне рабочего цилиндра. А в газонаполненных двухтрубниках в компенсационный объем накачивают азот под давлением до трех бар

Мировой уровень? Но пока что и Renault, и Nissan не пускают СААЗ в поставщики своих заводов в России, предпочитая амортизаторы Tenneco. Хотя с прошлого года штоки для европейских заводов Tenneco поставляют в том числе из… Скопина. Качество хромирования обеспечивает современный немецкий гальваноавтомат Atotech, приобретенный скопинцами в 2013 году.

СААЗ освоил производство амортизаторов для Логана и Сандеро, но только для запчастей. Чтобы пробиться на конвейеры альянса, надо либо дальше развивать сотрудничество с Tenneco, либо с помощью вазовцев убеждать Renault, что в России есть система контроля качества и за четыре года наработаны инженерные компетенции.

Получится ли это у СААЗа? В какой-то мере это будет зависеть и от того, как поедет модернизированная Нива, станет ли приятнее в управлении обновленная Гранта — и продолжит ли Веста при недурственной плавности хода радовать породистой, отточенной управляемостью.

Самый эффективный инструмент

Что такое гидравлический амортизатор? Трубка с поршнем внутри, заполненная маслом. При перемещении в масле поршень пропускает его через себя — сквозь дроссельные отверстия и клапанный узел с подпружиненными шайбами.

Почему нельзя обойтись только дроссельными отверстиями? Можно, но при этом невозможно обеспечить правильную, так называемую дегрессивную, характеристику, когда усилие демпфирования растет медленнее скорости поршня. Без клапанов оно, наоборот, прогрессивное — согласно законам гидродинамики, растет пропорционально квадрату скорости поршня.

Почему амортизатор так важен для настройки шасси? Потому что от того, как он сопротивляется на ходе сжатия или отбоя, зависит не только плавность хода, но и скорость перераспределения веса машины, когда вы отклоняете руль и автомобиль начинает крениться. Иными словами, амортизаторы, наряду с шинами и другими элементами шасси, определяют скорость и характер переходного процесса, формирующего то, что мы называем управляемос-тью: реактивное усилие на руле, чувствительность к отклонению баранки, скорость и точность этого отклика, степень избыточной или недостаточной поворачиваемости...

Изменить характеристики амортизаторов просто. В «инженерных» разборных стойках-прототипах, которые используют для настройки, достаточно перекалибровать клапаны заменой соответствующих шайб или «поиграть» диаметром дроссельных отверстий — делается это за считанные минуты. А когда найден оптимальный вариант, не требуется дорогостоящей переналадки оборудования — достаточно поменять пару копеечных деталей. Поэтому в тщательной работе с амортизаторами есть и прямой экономический резон: изменение их характеристик автозаводам обходится в несколько раз дешевле замены пружин или стабилизаторов поперечной устойчивости.

Слева - клапан сжатия ZF (внизу) и новый поршень 2190 (вверху), применяемый в амортизаторах Гранты, рестайлинговой Калины и Датсунов. Справа - старый клапан СААЗ и «восьмерочный» поршень. Обратите внимание, что в новом поршне дроссельных отверстий больше, но сечение их куда скромнее. Кроме того, клапан ZF позволяет точнее регулировать усилие сжатия - в более широком диапазоне, не влияя на характеристики отбоя

Толщина шайб в клапане - меньше миллиметра. Но именно шириной шайбы в первую очередь «играют» во время настройки амортизаторов, так как изменение жесткости пружинок клапана дает слишком большой шаг регулировки

0 / 0

Правильный подбор амортизаторов в настройке подвески автомобиля - процесс сложный и компромиссный. Близкая к спортивным характеристикам жесткая подвеска гарантирует минимальные крены и желаемый контакт с дорожным покрытием. И это хорошо.

Думая о настройке подвески, надо временно абстрагироваться от брендов и рекламных кампаний. Прежде всего надо решить, какой тип амортизаторов соответствует персональному концепту вашего драйва. Академические понятия функциональности амортизатора звучат весьма определенно - гасить вертикальные колебания. Кроме того, нельзя забывать и о влиянии амортизаторов на разгонную и тормозную динамику. Так, при разгоне автомобиль «приседает» назад, нагружая задние и разгружая передние колеса, снижая тем самым их сцепление с дорогой. При торможении наблюдается обратная картина. Основная нагрузка ложится на передние колеса, а задние лишь слегка притормаживают. И в той и в другой ситуации идеальным было бы состояние, при котором автомобиль сохранял бы свое нормальное «горизонтальное» положение. Примерно та же картина и при маневрировании, но здесь нагрузка смещается не по осям, а по сторонам автомобиля.
Резюмируя, можно сказать, что главной задачей амортизаторов является удержание колеса в постоянном контакте с дорогой во избежание потери контроля над автомобилем. Для чего колесо должно как можно мягче и четче обогнуть препятствие и так же четко и быстро вернуться на дорогу, обеспечивая необходимое сцепление. Современные тенденции сводятся к тому, что, к примеру, пружины или рессоры лишь поддерживают вес автомобиля. Всю остальную работу берут на себя именно амортизаторы, как более точный инструмент. Вот почему так важен их правильный выбор.
При работе амортизатора необходимо предусмотреть множество различных вариантов и характеристик его функционирования. Ведь дорога имеет куда более сложное покрытие, чем в теории, да и автомобиль едет не всегда по прямой. Нюансов очень много. К примеру, несколько последовательных кочек заставляют его работать прерывисто: не успев толком распрямиться, амортизатор снова должен работать на сжатие. Нужно обеспечить и комфортное обрабатывание мелких неровностей, а на крупных избежать полного сжатия амортизатора, грозящего его пробоем. Здесь, как нигде более, важен компромисс - оптимальный баланс между комфортностью и точной управляемостью.
Следующая большая проблема - теплообразование. И чем выше вязкость жидкости или меньше перепускные отверстия поршня, тем выше жесткость амортизатора и больше выделяется температуры при его работе. Отвод тепла - очень важная задача. Но и минусовая температура доставляет немало проблем. При большом минусе масло, находящееся внутри амортизатора, может загустеть, что сделает амортизатор более жестким. Характеристики могут меняться до нескольких десятков процентов. В данном случае все решает правильный подбор масла.

Далее вопрос - аэрация. Поскольку в современных амортизаторах наряду с маслом присутствует и некий газ, они могут смешиваться в процессе работы, и масло превращается в пену. А поскольку пена, в отличие от масла, может быть сжата, это резко снижает эффективность демпфирования.

Не менее важный вопрос - расположение амортизаторов. Наиболее выгодное, с точки зрения работы, место - как можно ближе к колесу, точно перпендикулярно плоскости подвески. Установка амортизатора под углом (как это часто бывает) снижает его демпфирующую эффективность (отклонение от перпендикуляра подвески +/- 50 О - эффективность амортизатора 68%). Все вышесказанное возводит амортизаторы с позиции банального (с точки зрения простого обывателя) автомобильного узла в сложнейшую и многогранную науку. И как в любой другой области, здесь также существуют различные конструкторские и компоновочные решения поставленных задач. По своей конструкции амортизаторы можно разделить на несколько основных типов. По архитектуре их принято делить на одно- и двухтрубные. По наполнению: жидкостные (гидравлические) и газовые (с гидравлическим газовым подпором). Существуют и чисто газовые амортизаторы, в которых используется очень высокое давление газа (порядка 60 атм), но они не столь распространены.

Принципиальная схема двухтрубного гидравлического амортизатора

Гидравлические двухтрубные амортизаторы - некогда самый распространенный и дешевый тип демпфирующих стоек. Они довольно просты по конструкции и не столь требовательны к качеству изготовления. Состоит такой амортизатор из двух трубок: рабочей колбы, где и находится поршень, и внешнего корпуса, предназначенного для хранения избыточного масла. Поршень перемещается во внутренней колбе, пропуская масло через собственные каналы и выдавливая часть масла через клапан, находящийся снизу колбы. Этот клапан иногда называют клапаном сжатия, поскольку зачастую он отвечает за перетекание масла именно в данном такте. Эта часть жидкости просачивается в полость между колбой и внешним корпусом, где сжимает воздух, находящийся при атмосферном давлении в верхней части амортизатора. При движении назад задействуются клапана самого поршня, регулируя усилие на отбой.

Читайте также

Длительное время именно такая конструкция превалировала на рынке амортизаторов. Но годы эксплуатации выявили ряд ее недостатков. Основным минусом является вышеупомянутая аэрация. Особенно при интенсивной работе такого амортизатора. Замена воздуха азотом (азот, будучи инертным газом, не давал деталям амортизатора корродировать, в отличие от воздуха) несколько улучшила его работу, но не решила проблему полностью. Кроме того, такие амортизаторы, имея фактически двойной корпус, хуже охлаждаются, что также отрицательно сказывается на их работе. С другой стороны, если делать их большего диаметра, удается повысить демпфирующие характеристики, одновременно снижая рабочее давление и, как следствие, температуру.

Гидравлика + газ

Такие гидропневматические амортизаторы имеют схожую конструкцию и принцип действия с обычными гидравлическими двухтрубными стойками. Основное отличие в том, что вместо воздуха под атмосферным давлением находится инертный газ (чаще азот) под некоторым давлением (от 4 до 20 атм и более, в зависимости от назначения). Это и есть так называемый газовый подпор. Значение давления газа может быть различным для разных условий эксплуатации автомобиля. Кстати, чем больше диаметр патрона, тем меньшее необходимо давление газового подпора. Оно может различаться также для передних и задних амортизаторов.

Чем же помогает газовый подпор? Прежде всего - пресловутая аэрация. Будучи под давлением, газ не смешивается с маслом столь сильно, как в предыдущем случае, улучшая работу амортизатора. Но полностью данная проблема не решена и здесь. Кроме снижения аэрации масла, газовый подпор способствует поддержанию автомобиля, выполняя роль дополнительного демпфера. То есть, даже если пружины уже сжались бы, газовый заряд в амортизаторе удерживает правильное положение автомобиля, что положительно влияет на его управляемость. Такой конструктивный подход позволяет инженерам более гибко подходить к настройкам работы амортизатора, делая его более универсальным, чем обычные гидравлические.

Общая проблема всех двухтрубных амортизаторов - невозможность установки «вверх ногами». Этому мешает наполняющий их газ.

Одна труба

Такие амортизаторы, как следует из названия, имеют лишь одну колбу, которая является и рабочим цилиндром, и корпусом одновременно. Работают они так же, как и двухтрубные, но в данной конструкции газ находится в том же цилиндре и отделен от масла особым плавающим поршнем (так называемая схема De Carbon). Газ (чаще азот) находится в своей камере, отделенной от масла, под высоким давлением (20-30 атм).

Однотрубные амортизаторы не имеют нижнего клапана сжатия, как двухтрубные. Это означает, что всю работу по управлению сопротивлением и при сжатии, и при отбое берет на себя поршень. В этой связи, несмотря на кажущуюся простоту этого узла, подбор его конструкции, размера, формы и количества отверстий является весьма сложной задачей. В целом такие амортизаторы имеют высокие рабочие характеристики. Они еще точнее держат автомобиль, способствуя лучшей управляемости. Кроме того, они эффективнее охлаждаются, поскольку воздухом обдувается непосредственно рабочий цилиндр. Плюс к этому в тех же габаритах, что и двухтрубные амортизаторы, внутренний диаметр рабочей колбы будет больше, равно как и диаметр поршня. Это означает больший объем масла, более стабильные характеристики и, опять же, лучшая теплоотдача.

Но есть и минусы. В отличие от своих двухтрубных «коллег», однотрубные более уязвимы от внешних повреждений. Замятая колба однозначно приводит к замене стойки, тогда как двухтрубные имеют своего рода страховку, или, если можно так назвать, щит в виде внешнего цилиндра. К минусам можно отнести также высокую чувствительность однотрубных амортизаторов к температуре. Чем она выше, тем выше давление газового подпора и жестче работает амортизатор. С другой стороны, однотрубные стойки можно устанавливать как угодно, поскольку газ плотно отделен от масла плавающим поршнем. Кстати, именно это обстоятельство позволяет автопроизводителям, устанавливая такой амортизатор штоком вниз, снижать неподрессоренные массы.

Здесь же нужно сказать и о том, что часто можно встретить амортизаторы с надетой на них пружиной. Этот вариант конструкции не относится исключительно к однотрубным стойкам. Просто так добавляется дополнительный упругий элемент, а порой он и вовсе заменяет основную пружину. Такие конструкции часто имеют возможность регулировки клиренса автомобиля. Подкручивая особую винтовую гайку на корпусе амортизатора, поддерживающую пружину снизу, можно поднять или опустить автомобиль, соответственно поджав либо отпустив пружину.

Своего рода эволюциейоднотрубных амортизаторов являются «однотрубники» с выносной компенсационной камерой. В них камера с газовым подпором вынесена за пределы самого амортизатора в отдельный резервуар. Такая конструкция позволяет, не увеличивая размеры самого амортизатора, увеличить объем и газа, и масла, что серьезно влияет на температурный баланс (они более эффективно охлаждаются) и стабильность характеристик. Плюс к этому имеют больший рабочий ход. Но еще больший эффект от выносной камеры в том, что на пути масла, перетекающего из основного рабочего цилиндра в доп. камеру, можно установить систему клапанов, которые будут играть роль клапана сжатия, как в двухтрубной конструкции. Отделив друг от друга клапана, работающие на сжатие и отбой, можно заложить много диапазонов регулировки. Можно менять жесткость работы амортизатора для различных скоростей движения поршня, например малую, среднюю и большую. И позиций таких регулировок может быть 10 и более. Порой можно встретить и весьма экстравагантную систему с набором перепускных клапанов. Кроме большого внешнего резервуара, амортизатор облеплен несколькими трубками, на концах которых находятся регулировочные головки под гаечный ключ или отвертку. По этим трубкам масло перепускается из над- и подпоршневых камер друг в друга. Регулируя эти перепускные каналы, можно получить нужные характеристики работы амортизатора на определенных режимах или, если быть точным, положениях поршня. То есть такие амортизаторы чувствительны не только к скорости перемещения поршня, но и к его позиции внутри колбы. Кроме этого, наличие большего числа трубок, по которым проходит масло, способствует лучшему его охлаждению.

Амортизаторы (Dampers)

Амортизаторы или гасители колебаний представляют собой наполненные маслом цилиндры призванные контролировать скорость хода подвески. В своей основе амортизатор состоит из пистона, штока и масляного цилиндра. Кинетическая энергия перемещения пистона гасится маслом, которое от этого нагревается. Следовательно, место установки амортизаторов должно охлаждаться, так как перегрев может снизить их эффективность.

Передние амортизаторы (синие) и буферы (белые) Задние амортизаторы

На левом рисунке показана компоновка подвески. Большая "дырка" в левом нижнем углу это ось шарнира связывающего штангу толкателя с пружинами и амортизаторами (через рокер, установленный на шарнире и нажимающий на штоки амортизатора и пружины). Обратите внимание, что штоки пружины и амортизатора расположены параллельно друг другу.
В общих чертах амортизатор работает следующим образом: пистон гонит масло через маленькие отверстия на стенках внутреннего цилиндра и через фасонные шайбы (диффузоры сверху и снизу пистона). При регулировке амортизаторов изменяют диаметр отверстий и таким образом регулируют сопротивление масла перемещению пистона. Регулировки "медленных" (slow) характеристик осуществляется фасонными шайбами, в то время как регулировки "быстрых" (fast) параметров производится за счёт внутренних отверстий цилиндра. Наряду с гидравлическим маслом (которое не сжимается) в амортизаторах используется инертный газ нитроген, позволяющий пистону перемещаться в небольшом диапазоне.
Амортизаторы контролируют скорость реакции пружин в процессе их работы. Например: при жёстком торможении происходит трансфер веса вперёд, передний конец машины приседает вниз и дорожный просвет спереди уменьшается. В то время как пружины диктуют силу этого крена, амортизаторы контролируют скорость, с которой он (крен) происходит . И конечно, то же самое происходит при любом переносе веса в процессе ускорения, торможения и под воздействием боковых нагрузок в повороте.
Амортизаторы болида Ф-1 имеют четыре настраиваемых параметра. Можно регулировать быстрый и медленный параметр "хода сжатия" (bump) (пружины сжимаются), а так же быстрый и медленный параметр "хода отбоя" (rebound) (пружины разжимаются). Понятия "быстрый" и "медленный" не имеют отношение к скорости машины, а скорее описывают скорость перемещения пистона под воздействием штока внутри цилиндра. Вот простой метод это понять и запомнить: медленные характеристики оказывают влияние на трансфер подрессоренных масс (продольный и поперечный крен т.н. pitch and roll); быстрые характеристики отвечают за перемещение неподрессоренных масс (подскок на кочках колеса и колесного узла) . Другими словами медленные параметры отвечают за баланс машины в повороте, быстрые обеспечивают способность подвески преодолевать неровности.
Регулировка амортизаторов является самой точной в настройке подвески. Настройка амортизаторов это последний штрих в сбалансированном сетапе. Я рекомендую прочитать как можно больше об этом вопросе, потому что суть амортизаторов критически важна в характеристиках гоночной машины.

Устройство амортизатора полностью соответствует функционалу подвески, обеспечивая комфортное передвижение по дорогам с различным покрытием и состоянием. Основным узлом является цилиндр с поршнем, перепускными клапанами. От состава смеси, наполняющей цилиндр, зависит надежность контакта колес с дорогой . Существуют гидравлические, гидропневматические модификации, дублирующие механическую пружину, которая присутствует в некоторых моделях. «Мягкая» подвеска необходима для неровных дорог, «жесткая» лучше держит автомобиль на дороге в городском цикле.

Двухтрубный амортизатор

Устройство стойки двухтрубного типа преобладает на рынке. Гидравлическая смесь при сжатии перетекает из цилиндра меньшего диаметра в больший, сжимает находящийся там воздух. При отбое открывается клапан, жидкость возвращается во внутреннюю колбу. Основными характеристиками масла/газа, использующихся для наполнения колбы, являются несжимаемость, вязкость.

Недостатком схемы является излишнее насыщение смеси воздухом, поскольку, она перетекает из цилиндра в цилиндр через разные клапаны (явление аэрации). При движении машины механическая энергия (колебания корпуса на неровностях дороги) преобразуется в тепловую (расширение/сжатие гидравлической смеси). Двойной корпус хуже охлаждается, поэтому, данное устройство амортизатора недостаточно эффективно. Двухтрубные модели не могут устанавливаться с нижним положением штока, поскольку это гарантирует неправильную работу.

Однотрубная стойка

Устройство амортизатора однотрубного типа отличается от предыдущего варианта встроенными в поршень клапанами (система De Carbon). При использовании гидропневматической смеси газ отделяется от жидкости плавающим поршнем. Охлаждение данной конструкции происходит эффективнее, однако, усложняется конструкция клапанов. В определенных модификациях используются отверстия, канавки. Автомобиль, использующий данное устройство амортизатора, увереннее «держит дорогу». При одинаковых габаритах однотрубная модель имеет больший объем рабочей камеры. Отделение газа поршнем позволяет использовать любые варианты установки (шток вверх/шток вниз). При этом неподрессоренная масса автомобиля снижается.

Недостатками такой стойки являются:

1. уязвимость – узел чувствителен к механическим повреждениям, любая вмятина корпуса гарантирует необходимость замены
2. интенсивный теплообмен – однотрубные стойки зависимы от окружающей температуры, в разную погоду характеристики меняются, подвеска становится мягче в мороз, жестче в жару

Для улучшения характеристик амортизатора производители используют вынос гидравлической, газовой камер за пределы цилиндра. Таким образом, не изменяя размеров, увеличивается объем рабочей смеси, исчезает зависимость от погоды, увеличивается ход штока. Клапаны сжатия, установленные в каналах движения масла, позволяют изменять/настраивать режимы работы (скорость, длина хода штока, жесткость).

Гидравлический амортизатор

Несмотря на простую схему амортизатора, он может изменять характеристики за счет дополнительных встроенных узлов. Каждой марке автомобиля присущи индивидуальные особенности, поэтому, стойки должны учитывать амплитуды колебаний, режимы езды, манеру вождения. При закрытых клапанах, при движении жидкости по обводному каналу, получается абсолютно жесткая система. Открытый клапан компенсационной камеры добавляет системе «гибкости». Разные сечения впускного, выпускного клапанов создают несимметричную систему. Центровые клапана на поршне создают нелинейную «мягкую» систему стойки.

Газо-гидравлический амортизатор

Схема данного амортизатора автомобиля имеет небольшие отличия от предыдущего варианта. Газ под высоким давлением удерживается внутри манжетами, прокладками. Вместо воздуха производители используют азот, либо другие инертные газы. Стойки меньшего диаметра наполнены газом высокого давления, и наоборот. Кроме того, давление газа амортизатора автомобиля в передних, задних узлах так же отличается. На классике ВАЗ пружины устанавливаются отдельно, на других моделях стойки скомпонованы в один узел с наружным расположением пружины, специальным креплением. При этом пружина не всегда является главным элементом узла, а, лишь, дублирует гидравлику.

Высота стойки регулируется гайкой, позволяя менять клиренс автомобиля . Возможно следующее крепление амортизатора автомобиля к кузову, подвеске:

• проушина/проушина
• штырь/штырь
• нижняя проушина/штырь
• нижняя поперечина/верхний штырь
• вставной амортизатор

Наиболее часто используются первые три варианта, как самые удобные в установке.

Роль амортизатора в подвеске авто

Узел предназначен для гашения колебаний кузова автомобиля (вертикальных). Они возникают при поездках по неровной дороге, динамичном наборе скорости, резком торможении. Вхождение на скорости в поворот снижает сцепление колес с дорогой. Разнообразие конструкций, составов смесей обусловлено различными условиями эксплуатации автомобиля. Увеличение вязкости используемой жидкости приводит к повышению «жесткости», повышенному выделению тепла.

Возможно, не все знают, что устройство амортизатора предназначено не только для обеспечения плавности хода автомобиля и, тем самым, повышения его комфортности во время езды. Его основной задачей является обеспечение надёжного сцепления колес машины с дорожным покрытием во время движения. К сожалению, наши дороги не отличаются идеальной ровностью. Колёса и подвеска машины испытывают постоянные удары и толчки от ухабов, ям, камней. Это приводит к раскачиванию кузова и его тряске, вибрации. Колёса от этого теряют сцепление с дорогой, что приводит к снижению управляемости и безопасности движения. Амортизаторы как раз предназначены для уменьшения этого эффекта.

Чтобы избавиться от колебательного процесса, который возник в результате наезда колеса на неровность дороги, необходимо погасить энергию этих колебаний и чем-то её компенсировать. Современные амортизаторы решают это вопрос очень просто. Энергия колебаний уходит на прокачку рабочего вещества из одного замкнутого объёма в другой. Чаще всего таким рабочим веществом является специальное амортизаторное масло. Но существуют и газовые конструкции, а также их комбинации.

Устройств

Разные виды амортизаторов отличаются между собой видом рабочего вещества, способом его прокачки из одного объёма в другой, а также количеством и формой этих объёмов. В целом, их можно разделить на три больших класса – гидравлические, газовые и комбинированные.

Двухтрубный

Самым простым и доступным является двухтрубный, представляющий собой два цилиндра, один из которых помещен внутрь другого. Рабочим веществом является амортизаторное масло, которое с помощью поршня, помещенного во внутренний цилиндр, прокачивается через специальные отверстия из одного цилиндра в другой. Эти отверстия находятся как во внутреннем цилиндре, так и в поршне. Таким образом, мы имеет два рабочих объёма, в которые проходит попеременная перекачка масла в зависимости от хода поршня (вверх или вниз). В процессе этой перекачки энергия колебаний переходит в тепло. Поршень закреплён на штоке амортизатора и рабочее положение для амортизаторов такого вида – вертикальное.

Плюсами этого вида является его простота, ценовая доступность, ремонтопригодность. К минусам можно отнести такие недостатки, как перегрев и возможность вспенивания рабочего вещества при интенсивной работе на очень неровной дороге при движении на высокой скорости.

Однотрубный

В однотрубной конструкции обычно используется газ под высоким давлением до 30 атмосфер. Газ отделён от амортизаторного масла и поршня другим плавающим поршнем. Отверстия для прокачки масла находятся только в рабочем поршне. Как следствие, в такой конструкции снижаются габариты и вес. Он лучше охлаждается, благодаря отсутствию наружной рубашки, как у двухтрубных. Обладает хорошими эксплуатационными качествами, лучше «держит» дорогу. Для них тип установки не имеет значения. Они могут устанавливаться штоком вниз.

В то же время, любое внешнее повреждение цилиндра может привести к заклиниванию поршня и выходу амортизатора из строя. Также они чувствительны к температуре внешней среды. Высокая температура приводит к повышению давления газа и, как следствие, увеличивается жесткость. Низкая температура, наоборот, способствует увеличению мягкости хода.

Газомасляный

Газомасляный комбинированный вид в настоящее время находит все большее применение, сочетая в себе повышенную работоспособность и высокие характеристики однотрубной конструкции с простотой и надёжностью двухтрубной.
По своей сути, это тот же двухтрубный амортизатор, только в нём вместо воздуха присутствует под небольшим давлением до 3 атмосфер газ, препятствующий вспениванию масла.

Следует также отметить присутствие на рынке конструкций друхтрубных и однотрубных амортизаторов с надетой на них дополнительной пружиной и регулировочной гайкой. Подтягивая или ослабляя эту гайку, можно регулировать дорожный просвет автомобиля.

Газовый с выносной камерой

Существуют также газовые амортизаторы с компенсационной камерой, находящейся вне.

Газовый амортизатор с выносной камерой позволяет увеличить объём масла и газа без увеличения габаритов амортизатора. Благодаря такому решению появляется возможность увеличить рабочий ход штока, установить дополнительные системы клапанов для масла, текущего из рабочего цилиндра в выносную камеру.

Это дает большие возможности регулировки жесткости при необходимости.

Как видим, существует достаточно много видов и конструкций амортизаторов. У каждого из них имеются свои положительные качества и свои недостатки. Выбор сделать непросто. Рекомендую в первую очередь учитывать состояние дорог, тип привода машины, манеру езды, условия эксплуатации. Счастливой дороги!

Видео “Что такое амортизаторы для автомобиля”

В данном видеоролике рассказывается о том, как делают амортизаторы для автомобиля, и для чего они нужны.