Амортизаторы - это что такое в автомобиле? Принцип работы и особенности амортизаторов

В нынешний информационный и автомобильный век любому человеку известно, что эргономичность машины во многом определяют амортизаторы. Это непременная часть подвески современного автомобиля. Как же конкурируют на авторынке различные производители амортизаторов? Отзывы автолюбителей в какой-то мере отражают это явление. Ведь картина этого соревнования за потребителя весьма любопытна: американские, немецкие, японские компании задают ему тон. Как результат, однотрубные амортизаторы доминируют над двухтрубными.

Кратко о современном рынке амортизаторов

Ежегодная российская премия «Автокомпонент года» позволяет определить наиболее успешные бренды в каждой номинации. Так, в 2016 году из российских амортизаторов ведущим брендом стал «ДЕМФИ», представивший стойки и амортизаторы бюджетного класса серии «Комфорт» улучшенного качества «Премиум» и «Драйв». Продукция компании - передние и задние амортизаторы ВАЗ, ИЖ, Lada, Ford Focus2, Renault Logan. Сегодня «ДЕМФИ» - предприятие небольшое (на нем работает менее 60 человек), но высокотехнологичное и наукоемкое, способное расширить производство при условии надлежащего спроса.

Заслуживают также высокой оценки амортизаторы УАЗ «Хантер» от Петербургского предприятия «Плаза». Они возможны в трех модификациях: «стандарт», «спорт» и «экстрим». Среди зарубежных первое-четвертое места завоевали марки Monroe (США/Бельгия), TRW (Германия), KYB (Япония) и EGT (Литва) соответственно.

Как разобраться новичку-любителю, какие амортизаторы лучше? Ведь ведущие мировые производители демонстрируют все более изощренные разработки международного класса. Например, только Monroe сегодня выходит на рынок с различными марками амортизаторов «рефлекс», «сенса-трек», «ориджионал», «эдвенче», «ван-магнум». Именно они в настоящее время доминируют на современном авторынке. Признаком высокого реноме компании Monroe является комплектация ее амортизаторами, воссозданными прямо на конвейере автомобилей Ford, Nissan, Renault, Mitsubishi, Volvo, Porsche.

Немецкий автопром использует преимущественно отечественные амортизаторы. Отзывы автолюбителей свидетельствуют, что Opel, Mersedes, Audi традиционно пользуются продукцией концерна ZF (которому принадлежат бренды Sachs, Boge, TRW). Оригинальный амортизатор «Тойота», «Мицубиси» - это продукция японской компании KYB (бренда KAYABA). Впрочем, этот бренд становится все популярней и в Новом, и в Старом Свете. В настоящее время импортируются следующие серии А: масляные Premium, газо-масляные Excel-G, газовые Gas-A-Just, спортивные Ultra-SR, регулируемые AGX, внедорожные Monomax.

Какие амортизаторы «Хендай» (корейская компания) ставит на свои авто на конвейере? Логично, что от другой корейской компании, производящей автокомпоненты. Причем (это особенность Кореи) руководят обеими фирмами родственники. Называется производитель амортизаторов под брендом MANDO компанией Halla Group. Его заводы работают в Корее, Индии, Турции, Китае, Польше, США. За год изготавливаются десятки миллионов демпферов. Устанавливают на своих конвейерах MANDO-амортизаторы «Форд», Peugeot, Nissan, BMW, Suzuki, Renault, ГАЗ. Показательно, что амортизаторы КИА (другой корейской автокорпорации) также поставляются от компании Halla Group.

Конкуренция брендов

Конкуренция производителей настолько существенна, что импортируемые бренды успешно оппонируют местным. В частности некоторые водители японские автомобили предпочитают европейским. Так, по отзывам собственников транспортных средств, в текущее время весьма востребован газомасляный амортизатор «Рено», произведенный компанией Kayaba.

Он предпочтителен для большинства актуальных моделей этой марки: «Кенго», «Меган», «Трафик», «Премиум», «Мастер», «Клио», «Лагуна», «Магнум» и т. д. Его цена на 30% выше стоимости масляного устройства, но он заметно эффективней при вождении на неровной дороге. Поэтому газомасляный амортизатор «Рено» водители предпочитают масляному, более дешевому.

Отметим, что модели «Рено», предназначенные для экстремального вождения по добротным трассам, снаряжаются особыми амортизаторами - Kayaba Ultra SR. Ведь скоростное преодоление поворотов определяет большую нагрузку на такие изделия, причем как сжатия, так и отбоя. Однако для повседневного городского трафика они не оптимальны, поскольку обладают повышенной жесткостью, а для дорог несовершенных, как известно, нужны более мягкие рессоры.

Впрочем, в данной статье мы не будем ограничиваться обзором рынка амортизаторов. Наша цель шире - раскрыть секреты их успешной эксплуатации. Как известно, амортизаторы являются обеспечивающими элементами подвески, соответственно, представим себе идеальную подвеску. Как известно, этот элемент выполняет две задачи:

• Во-первых, соединяет автомобильные колеса с кузовом. Благодаря ей обеспечивается необходимое для полноценного движения сцепление колес с дорогой.
• Во-вторых, нейтрализует (амортизирует) возникшие во время движения колебания.

Амортизация - это...

При более пристальном рассмотрении элементов подвески становится понятным, что амортизаторы – это демпфирующие (гасящие колебания) устройства. На заре автомобилестроения (XIX - начало XX века) упомянутых деталей вовсе не существовало. На малых скоростях первых автомобилей для баланса подвески вполне хватало одних лишь рессор. Впрочем, в современный динамичный век скоростей в подвеске не только присутствуют усовершенствованные пружины (рессоры), которые нынче часто называют несколько абстрактно - упругим элементом. Этого уже мало. Для иллюстрации сказанного рассмотрим типичный случай преодоления автомобилем ухаба дороги.

При этом задача упругого элемента очевидна - при ударе колес о неровность дороги он должен смягчить этот удар. Однако современный автомобиль при движении обладает огромной кинетической энергией, с «внештатными выбросами» которой на ухабах дороги упругий элемент справляется вовсе не моментально. Поэтому инерция кузова заставляет рессоры и после столкновения колебаться. Это крайне нежелательный эффект. Ведь он может привести к резонансу, способному привести к аварии автомобиля (вспомните физику и векторы силы). Подобное случается, когда колебание рессоры от очередной неровности дороги складывается с предыдущим ее колебанием, которое, увы, не погасилось. Автоинженеры должным образом отреагировали на это явление, изобретя специальное демпфирующее устройство.

В начале XX века для погашения колебаний упругого элемента был создан демпфер (амортизатор). Идея его работы оказалась довольно простой и изящной. После того как неровность дороги заставит пружину сжаться, ее последующее расширение и, соответственно, колебание погасит специальное устройство - амортизатор. Впрочем, не будем рассматривать его как единственную деталь, предохраняющую от вибраций, ведь для идеального поведения машины на дороге одних лишь амортизатора и упругого элемента мало.

Не амортизаторами едиными

Вышеупомянутые нами амортизаторы - это специальные элементы для сохранения максимально возможного горизонтального и стабильного положения подвески в пространстве. Но для по-настоящему работоспособной подвески этого недостаточно. Для максимального комфорта пассажиров и водителя, чтобы автомобиль не считал ухабы, а плавно парил вдоль трассы, необходима согласованная работа амортизаторов и других устройств, таких как:

• шины из отменной резины, обеспечивающие должное сцепление с трассой;
• неизношенные пружины и рессоры подвески (кроме уже упомянутых нами функций) должны сохранять указанный в технических характеристиках клиренс и удерживать машину на одном уровне;
• дополнительные резинометаллические элементы (шарниры и буферы сжатия), гасящие колебания от касания металлических деталей друг к другу;
• направляющие устройства, определяющие нужный угол вращения колес.

Впрочем, как бы то ни было, основным демпфирующим устройством автомобиля являются именно амортизаторы - предмет описания данной статьи. С их помощью достигается гармония постоянного контакта колес с дорожным полотном (машина идет, словно привязанная к дороге), и, в принципе, становится возможным по-настоящему комфортное вождение.

Каков амортизатор на вид?

Внешне он выглядит как цилиндрическое устройство, прикрепленное с одной стороны к автомобильной раме, а с другой - к подвеске. Внутри амортизатора движется поршень. Это стержень, движущийся в полости, наполненной газом, маслом либо тормозной жидкостью. Из-за сжимания масла поршнем уменьшается скорость его движения. Колебания подвески определяют колебания поршня амортизатора. Чем активней движется подвеска (что бывает на неровной дороге), тем большее сопротивление демонстрирует амортизатор. Различные удары, получаемые при езде автомобиля по неровной дороге, а также колебания при резком торможении или в начале движения демпфируются (смягчаются) амортизатором. При этом кинетическая энергия колебания переходит в тепловую, получаемую при сжатии поршнем масла. Полученное же тепло рассеивается.

Процесс амортизации

Как реагирует амортизатор, когда колесо сталкивается с дорожной выбоиной? Он сжимается, гася удар, при этом его поршень работает согласованно с пружинами подвески. Однако на этом цикл работы устройства не заканчивается, поскольку происходит его расширение, т. е. поршень выдвигается из амортизатора. Не будь его, пружины подвески подбросили бы корпус автомобиля вверх с той же силой, с которой они сжались при столкновении с выбоиной. Однако движение поршня амортизатора автомобиля, работающего на расширение, также тормозится маслом.

Конструкция амортизаторов

Технически устройство в ходе своей эксплуатации преобразовывает механические колебания упругого элемента в тепловые. Замена амортизаторов, исчерпавших свой ресурс эффективного пользования, - дело ответственное. Ведь установивший «обновку» сразу замечает изменения в поведении автомобиля. Поэтому для знающего водителя критически важен правильный подбор амортизаторов. А выбирать, поверьте, есть из чего. Авторынок насыщен соответствующими изделиями производителей именитых (брендовых) и не очень. Мы к освещению этого аспекта еще вернемся. Но сначала будет логичным отвлечься от принципа «чьих будете» и попробовать «зрить в корень», то есть понять принципиальные отличия различных типов амортизаторов (А).

Если судить по конструктивным отличиям, то А подразделяются на одно- и двухтрубные. Если же классифицировать по типу рабочего вещества, рассеивающего тепло, полученное после преобразования кинематической энергии, то амортизаторы бывают масляные, газо-масляные и газовые.

Двухтрубные изделия

Какие амортизаторы можно рекомендовать для спокойного, так называемого семейного вождения? Относительно недорогие, простые по конструкции, которые не выдерживают экстрима. Двухтрубные А более инертны и имеют большую массу. Кроме того, двойной корпус хуже охлаждается. При этом эффективность демпфирования двухтрубных устройств зависит от правильности установки. Как известно, на 100% выполняет свои функции амортизатор, закрепленный строго перпендикулярно подвеске, но если этот угол увеличивается до 50°, то его результативность понижается до 68%.

Конструкция таких элементов включает в себя рабочую колбу, внутри которой расположен поршень, а также внешний корпус, предназначенный для хранения избыточного масла. В ходе своего рабочего цикла поршень пропускает часть масла через свои каналы, а также выдавливает его сквозь находящийся внизу колбы клапан сжатия. При покупке изделий следует обратить особое внимание на масло, которое должно не закипать при температуре ниже 150 °С. При этом, несмотря на выгодную цену, их не стоит устанавливать на автомобили последнего поколения.

Однотрубные амортизаторы

Данная конструкция является базовой для современных А. Такой амортизатор состоит из одной-единственной колбы, одновременно выполняющей роль и рабочей емкости для поршня, и корпуса. Она может быть гидравлической (масляной) или гидропневматической (газомасляной). Последнюю модификацию также называют комбинированной. Принцип работы масляного А достаточно прост. Имеется рабочий цилиндр, наполненный маслом (гидравлической жидкостью). В нем движется поршень со специальными калиброванными клапанами, точнее с их системой, имеющей характеристики, специально подобранные под подвеску определенной модели автомобиля.

Динамика работы такого амортизатора выглядит следующим образом:

• При закрытых клапанах гидравлическая жидкость проходит только обходным каналом поршня. Гидравлическая характеристика амортизатора при этом становится жесткой.
• Если же открываются клапаны, соседствующие с компенсационной камерой А, то его гидравлическая характеристика становится более мягкой.

Причем для исправности амортизатора клапан, функционирующий на сжатие, должен пропускать больше гидравлической жидкости, чем обратный клапан, срабатывающий на отбой. Таким образом, при открытых клапанах поршня жесткость амортизаторов уменьшается.

Комбинированные амортизаторы

В гидропневматических (газомасляных) амортизаторах вместо воздуха используют сжатый газ под давлением 4-20 атмосфер. Его автомобилисты называют по-своему - «газовым подпором». Причем давление газа - это не блажь, а способ уменьшить аэрацию (смешение воздуха с маслом), а также дополнительный элемент упругости подвески. У однотрубных А нет нижнего клапана сжатия. Поршень полностью управляет сопротивлением как при сжатии, так и при отбое. В них можно разместить больше масла, чем в двухтрубных того же объема, а значит, с их помощью достижимо лучшее демпфирование.

Управляемые и магнитные амортизаторы

Ведущие производители амортизаторов достаточно оригинально пытаются разрешить техническую задачу регулируемости таких устройств. Американо-бельгийская компания MONROE изготовила на стенках рабочего цилиндра однотрубного А специальные регулировочные бороздки, используемые для настройки на спокойную или активную езду. Японская компания KYA в нижней части однотрубного с выносным резервуаром А в обход поршня вмонтировала отдельный регулировочный клапан. Немецкий концерн ZF создал свой управляемый амортизатор «Опель-Астра», используя двухтрубную газо-масленную конструкцию. Два электромагнитных клапана в нижней части амортизатора и в поршне регулируются специальным процессором, отслеживающим параметры колес, руля, подвески.

Еще более перспективен новый, так называемый магнитный амортизатор «Шевроле», установленный в прошлом году на модели Chevrolet Corvette. Это совместная перспективная разработка автоконцерна и корпорации Delphi. Используемая в них вместо масла магнитореологическая жидкость способна с высокой частотой (до 1000 раз в секунду) изменять свою вязкость под действием электромагнитного поля. При этом принципиально не используется клапанная система: демпфирование производится исключительно за счет магнитореологического эффекта. Подобная конструкция весьма перспективна: нет потребности в поперечных стабилизаторах, упрощается устройство самого А, а также появляются впечатляющие возможности для контроля и управления жесткостью подвески.

Соответствие гидравлической характеристики амортизатора рельефу дороги

В конструкции амортизатора должны быть учтены различные аспекты его эксплуатации. Ведь некачественное дорожное покрытие определяет различные режимы его работы. С одной стороны, повторяющиеся мелкие неровности не позволяют А распрямиться. В таком случае актуальна мягкая гидравлическая характеристика. Крупные же выбоины грозят полным форсированным его сжатием, что часто вызывает поломку амортизатора. При этом востребована жесткая гидравлическая характеристика устройства.

Поэтому бессмысленно вопрошать: «Какие амортизаторы лучше - мягкие или жесткие?» Ведь актуальной в плане длительной эксплуатации А становится не только их мягкость, но и управляемость.

Еще одна характеристика - отвод тепла амортизатора - является важной для его корректной работы. Ведь в условиях жесткого режима тепла выделяется больше, и его следует отводить. С другой стороны, зимой масло в амортизаторе густеет, и его гидравлическая характеристика становится более жесткой. При этом для автолюбителя важным становится правильный выбор масла. Нежелательно использовать жидкости с высоким содержанием присадок, ведь последние имеют свойство размягчать резину. Чаще всего специалисты рекомендуют применять фирменные масла ГРЖ-12, AFT. Однако в морозы следует выбирать жидкость с вязкостью 75Wt. Для масел, содержащих силикон, степень вязкости определяется в других единицах - cPs, которые примерно в 10 раз больше, чем Wt.

Диагностика амортизаторов

Поскольку вечного не бывает ничего, подвержены износу и амортизаторы. Это явление водителю следует вовремя диагностировать. Как известно, замену потерявших должную функциональность амортизаторов нужно производить сразу же по выявлению. Причем наиболее эффективной является комплексная замена А: попарно на каждой оси - и на передней, и на задней. Ведь наивно ожидать после неполной замены амортизаторов идеального демпфирования.

Впрочем, одного лишь этого также недостаточно. Следует диагностировать весь комплекс устройств автомобиля, задействованных при демпфировании. Ведь нормальная эксплуатация амортизаторов возможна при исправных резинометаллических элементах (шарнирах и буферах сжатия), неизношенных пружинах и рессорах. Техобслуживание всех вышеупомянутых частей и механизмов приведет к снижению нагрузки на амортизаторы.

Когда следует производить замену

Для водителя существуют первые признаки, указывающие на износ амортизаторов. Назовем их:

• увеличение тормозного пути вследствие ухудшения управляемости;
• снижение комфортной скорости для входа в поворот;
• уменьшение безопасной скорости аквапланирования (сцепления с трассой, если поверх льда имеется вода);
• изношенные А начинают издавать звуки при вхождении автомобиля в поворот или преодолении неровности.

Когда амортизаторы ломаются

Современные автокорпорации изготавливают все более и более эффективные А, максимально привносящие комфорт в поездку. Впрочем, если на бетонных трассах они служат положенные 80 и более тысяч километров пути, то некачественное дорожное покрытие с выбоинами приводит к непрогнозируемой поломке упомянутых устройств гораздо раньше.

Поломки возникают чаще всего внутри амортизатора, когда колесо автомобиля попадает в выбоину. Из них начинает просачиваться масло. От ударов деформируется шток, а в мягких амортизаторах выбивается клапан в рабочей камере. Подобные поломки означают выход из строя А и требуют безусловной его замены. Поэтому автолюбители взвешивают все «за» и «против», покупая амортизаторы. Отзывы водителей при этом, размещенные на специальных форумах, также следует учитывать.

Испортить А может также пыль и грязь, попавшая в них. Мелкие частички, попав в рабочую камеру, оставляют царапины на штоке. Как результат, сальник перестает быть герметичным, и вследствие этого происходит утечка масла. Еще более совершенным однотрубным является А с выносной компенсационной камерой. Улучшенная конструкция позволяет использовать больший объем сжатого газа и масла. При еще более продвинутом усовершенствовании на пути масла, перетекающего из основного цилиндра в выносную камеру, устанавливают систему клапанов, регулирующих жесткость амортизатора. Существуют модификации А, где над внешней поверхностью проходят трубки для перетекания масла.

Заключение

Сегодняшнему автолюбителю довольно просто подобрать для своей машины нужные амортизаторы. При этом можно воспользоваться услугами как специализированного традиционного, так и интернет-магазина. Для удобства покупателей выбор нужных именно им амортизаторов начинается на сайте интернет-магазина с указания модели автомобиля. После этой несложной манипуляции покупатель видит, каких брендов и марок ему подходят амортизаторы. Если же он далее сомневается в выборе между альтернативными брендами, то ему помогут составить мнение многочисленные отзывы автолюбителей на специализированных форумах и всевозможные рейтинги.