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 дороге 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