Амортизатор автомобиля: что это такое и как работает

Работа амортизатора автомобиля помогает сохранить управляемость на неровной дороге. Рассказываем подробнее об этой важной детали ходовой части.

Теоретическая часть

Основная задача подвески машины — смягчать удары, возникающие при проезде дорожных неровностей вроде ям и бугорков. Для этого используются эластичные элементы. Изначально ими служили рессоры, которые состояли из множества металлических листов, изгибающихся под нагрузкой. Трение между пластинами частично гасило колебания, но автомобили или конные экипажи всё равно были склонными к раскачке.

Амортизаторы начали устанавливать на автомобиль при переходе на более совершенные типы подвески — пружинные и торсионные. Машины сильно раскачивались, что приводило к потере управляемости на относительно ровной дороге. В худших случаях возникал резонанс — неконтролируемые прыжки приводили к разрушению ходовой части и отрыву кузова.

Слово происходит от французского amortisseur — поглотитель, выравниватель. Его задача — поглощать повторные колебания подвески и останавливать раскачку. Работа амортизатора позволяет автомобилю сохранять управляемость на неровной дороге. Кроме того, она продлевает срок ходовой части и других узлов, защищая их от ударов при прыжках машины.

Принцип действия автомобильного амортизатора

Ещё в эпоху рессорных подвесок появились механические амортизаторы. Это были пакеты из дисков, которые скользили друг относительно друга во время вертикального перемещения колеса. Трение между этими деталями превращало кинетическую энергию (энергию движения) в тепловую. Механические амортизаторы быстро изнашивались, а их эффективность оставляла желать лучшего.

Поэтому в 1930-х годах были изобретены гидравлические амортизаторы. Сначала они представляли собой колёса с лопастями наподобие гребных колёс пароходов. Они вращались в масляной ванне, замедляя раскачку кузова. Устройство такого амортизатора делало подвеску автомобиля дорогой и ненадёжной. Поэтому и такая конструкция осталась в прошлом.

В середине XX века впервые появились двухтрубные гидравлические амортизаторы, которые используются и по сей день. В их основу положен рабочий цилиндр, наполненный маслом с заранее определённой вязкостью. Внутри него ходит поршень, соединённый со штоком — длинным металлическим прутом. Вся конструкция находится внутри другой трубы — корпуса. Принцип работы такого автомобильного амортизатора достаточно прост:

1. Автомобиль наезжает на кочку, колесо резко поднимается вверх за счёт эластичности пружины.
2. Шток амортизатора движется вниз, поршень давит на масло под ним.
3. Клапаны прямого хода открываются и выпускают часть жидкости в наружную часть корпуса.
4. Автомобиль проезжает неровность, колесо опускается на дорогу благодаря пружине.
5. Шток поднимает поршень вверх. Срабатывают клапаны обратного хода, впускающие масло в рабочий цилиндр.
6. Автомобиль продолжает движение.

Интересно, что схема амортизатора автомобиля предполагает установку клапанов с разной чувствительностью. Опустить поршень легче, чем поднять. Это объясняется просто. Когда автомобиль наезжает на кочку, нужно отреагировать как можно быстрее, чтобы защитить кузов от удара. А при проезде ямы на большой скорости желательно задержать колесо в воздухе — вполне возможно, что машина проскочит выбоину без ударов и колебаний.

Какими бывают автомобильные амортизаторы?

Выше мы описали устройство обычного двухтрубного амортизатора. Такая конструкция проще — давление внутри невысоко, масло остаётся в цилиндре при сильной деформации корпуса и даже лёгкая потеря жидкости не может серьёзно изменить характеристики подвески.

Преимущества: двухтрубные модели дешевле в производстве и надёжнее. Кроме того, у них больше ход штока, поэтому они лучше ведут себя на неровном асфальте.

Недостатки: при частых колебаниях подвески жидкость быстро нагревается и медленно охлаждается. При достижении критической температуры масло вспенивается и перестаёт выполнять свою задачу — начинается неконтролируемая раскачка. А ещё двухтрубные амортизаторы нужно хранить и устанавливать строго вертикально — допускается отклонение не более 45°. Из-за этого их сложнее перевозить и монтировать.

Чтобы устранить эти недостатки, инженеры создали двухтрубные амортизаторы с газовым подпором. Наружную часть корпуса герметизировали и наполнили азотом с небольшим давлением — около 6 атмосфер.

Преимущества: вспенивание наступает намного позже, амортизаторы машины работают в штатном режиме даже при динамичной езде.

Недостатки: увеличился вес, снизился срок службы других деталей подвески за счёт утяжеления неподрессоренных масс, повысилась цена.

Совершенно иной подход использовался при создании однотрубных газомасляных амортизаторов. В них есть только один герметичный цилиндр, внутри которого ходит поршень. В нижней части расположена камера, наполненная азотом под высоким давлением — до 15–30 атмосфер. Она отделена плавающим клапаном, способным двигаться вверх-вниз. При колебаниях подвески шток с поршнем опускаются вниз, изменяя объём и степень сжатия газа.

Преимущества: большая стабильность автомобиля, меньшие крены, лучшее охлаждение, минимальная вероятность вспенивания и ухудшения характеристик, больший срок службы, можно устанавливать под любым углом за счёт герметичной конструкции.

Недостатки: высокая цена, сложность производства, заклинивание поршня даже при слабых деформациях рабочего цилиндра, меньший ход штока вызывает повышенную жёсткость подвески и снижает проходимость.

Зная конструкцию амортизатора автомобиля, легко понять, что работа подвески зависит от типа и качества дорожного покрытия. Поэтому в конце XX века инженеры начали работу над регулируемыми амортизаторами, позволяющими выбирать оптимальные характеристики. Существует несколько разновидностей таких конструкций:

• дополнительный клапан открывается при частых колебаниях, смягчая удары и улучшая управляемость на неровной дороге;
• электромагнитные клапаны меняют свои характеристики по команде водителя или бортового компьютера;
• магнитореологическая жидкость меняет свою вязкость и текучесть в зависимости от силы магнитного поля;
• выносные камеры позволяют регулировать объём жидкости в амортизаторе.

Преимущества: автомобиль остаётся комфортабельным и сохраняет отличную управляемость независимо от качества дорожного покрытия.

Недостатки: регулируемый амортизатор стоит в 2–3 раза дороже обычного и увеличивает неподрессоренные массы машины. При неправильном выборе режима работа подвески ухудшается.

Какие амортизаторы выбрать?

1. Для размеренного движения по дорогам невысокого качества — гидравлические двухтрубные.
2. Для быстрого перемещения по покрытию умеренного качества — двухтрубные с газовым подпором.
3. Для скоростной езды по хорошим дорогам — однотрубные газомасляные.
4. Регулируемые амортизаторы — универсальный вариант. Но их установка должна предусматриваться конструкцией автомобиля.

Неисправности амортизаторов

Средний срок службы амортизаторов автомобиля — от 50 до 100 тысяч километров в зависимости от типа и конструктивных особенностей. Но быстрая езда по некачественному дорожному полотну или по бездорожью выводит их из строя намного быстрее. Поэтому желательно осматривать подвеску в гараже с ямой или на эстакаде каждые 10–15 тысяч километров. Видимые признаки неисправностей — деформация корпуса, трещины, пробоины и потёки масла.

Но иногда амортизаторы выходят из строя без внешних симптомов. В таком случае нужно присматриваться к поведению автомобиля на дороге. О поломке могут свидетельствовать:

• долгая раскачка после проезда неровностей;
• резко увеличившиеся крены;
• приседание машины во время разгона и торможения;
• повышенная жёсткость подвески;
• ускоренный износ шин;
• ухудшенное управление — автомобиль может тянуть в сторону.

Решение проблемы только одно — замена детали. Амортизатор — сложный элемент, который почти не поддаётся самостоятельному ремонту.