Амортизатор автомобиля: что такое, как работает, конструкция, типы, схема

Сделай репост и информация будет всегда под рукой ✅

Амортизатор автомобиля – это одна из важнейших частей подвески в автомобиле, которая поглощает удары, толчки, а также гасит колебания рессор, торсионов и пружин. Если бы не было этого демпфирующего устройства в конструкции автомобиля, то он бы во время движения постоянно вертикально раскачивался. Дополнительно амортизатор улучшает сцепление с дорогой, безопасность, рулевое управление, курсовую устойчивость и торможение автомобиля.

Сейчас существуют разные типы амортизаторов, которые могут быть как передними, так и задними, а также различаться по конструкции.

Основной принцип работы – это превращение механической энергии в тепловую, за счёт этого гасятся колебания кузова и колёс автомобиля.

В статье подробно расскажу, что такое амортизатор, устройство, принцип действия, какие бывают виды, какой лучше выбрать, рейтинг лучших, какие неисправности бывают. Обещаю, будет интересно.

Что это такое

В первых автомобилях применялась рессорная подвеска, которая обеспечивала низкий уровень комфорта: при езде по неровной дороге происходило качание кузова. Затем механики придумали специальный элемент, которые бы тормозил это качание. Так появились на свет амортизаторы с фрикционными дисками, работающие на основе сухого трения. А в середине прошлого века, «подсмотрев» идею у шасси самолётов, умельцы изготовили масляные амортизаторы с поршнем, работающие по принципу жидкостного трения.

Нагрузку на автомобиль в подвеске принимает на себя пружина (рессора). Эта деталь может выполнять сжатие или изгибание в зависимости условий, чтобы предотвратить колебательные движения на кузов. Но в пружинах есть минус — при сжатии или изгибе они формируют эти самые колебания (инерционные), которые и раскачивают кузов. Колеса теряют контакт с дорогой, что приводит к заметному ухудшению управляемости.

Для устранения инерционных колебаний в конструкцию ввели амортизаторы, которые уменьшают инерцию в пружинах. Это происходит в результате силы сопротивления, которая поглощает колебательные движения.

Термин «амортизатор» (синоним — демпфер) произошёл от французского слова amortisseur. Роль этого элемента — устранение демпфирования (колебаний кузова) при езде через неровности на дороге, а также поглощения ударов всех подвижных деталей, таких как колёса и подвеска автомобиля. Это происходит за счёт превращения этих самых колебаний в тепловую энергию.

Если бы в авто не было амортизатора, то сцепка с дорожным полотном была бы непостоянная. Поэтому, когда амортизатор неисправен, то колёса начинают «прыгать» даже при небольшой неровности, а управление машиной значительно ухудшается даже при небольшой скорости.

Сколько амортизаторов в автомобиле? Их всего 2 пары: на ходовой оси и на задней. Причём передние устройства делают усиленными из-за повышенной нагрузки.

Для чего нужны эти полезные детали в автомобиле? Задние и передние демпферы, работая вместе с другими деталями подвески, служат для выполнения следующих функций:

1. Уменьшение вертикальных колебаний кузова и колёс в любом транспортном средстве.
2. Улучшение хода авто, он становится более плавным.
3. Улучшение сцепления колёс с дорогой.
4. Обеспечение эффективности торможения и ускорения.

Как правильно должен работать амортизатор автомобиля? Амортизаторы должны работать вместе с пружинами, стойками, торсионами и некоторыми другими деталями, чтобы максимально сильно уменьшить колебания.

Если говорить простыми словами амортизатор – это своеобразный масляный насос, который двигает небольшое количество жидкостей в момент вертикального движения подвески автомобиля.

Эта жидкость медленно двигается под давлением и перетекает через отверстия с малым диаметром. Таким образом, амортизатор передаёт импульс для замедления движения пружин, причём, чем сильнее скорость качения подвески, тем выше сопротивление. Поэтому при преодолении кочек, активных манёврах, разгоне и торможении раскачка кузова сводится к минимуму. Кинетическая энергия, которая передаётся в амортизатор, превращается в тепловую энергию, которая выводится наружу.

Как работает амортизатор

Амортизатор не стоит путать со стойками, запомните, это разные вещи. Стойка – это комплекс элементов в подвеске, назначение которых — надёжное соединение колёс и кузова. Амортизатор же является частью стойки.

Если демпфер выйдет из строя, то можно продолжать движение, но если ломается стойка, то управлять транспортным средством невозможно. Если вы услышите в автосервисе, что стойка и амортизатор – это одно и то же, то не надо доверять свою машину таким «профессионалам».

Устройство

Из чего состоит это сверхполезное устройство? Амортизаторы автомобиля состоят из следующих основных деталей:

• цилиндр;
• поршень;
• сальник штока;
• пыльник;
• уплотнительный узел;
• чашка пружины подвески;
• шток;
• крепёжный шарнир;
• поршневой клапан;
• донный клапан;
• резиновое уплотнительное кольцо;
• разделительный поршень-поплавок;
• герметичное дно;
• специальная амортизирующая жидкость (масло) или газ.

Схема амортизатора
Все амортизаторы внешне похожи друг на друга и выглядят в форме цилиндра, внутри которого двигается шток. В низу корпуса амортизатора имеется крепление, при помощи которого происходит его соединение с осью колёс. А в стойках МакФерсона устройство находится внутри стойки, которое крепится к ступице колёс. В верхней части устройства тоже есть крепления, которые обеспечивают крепление к кузову или раме.

Стойка МакФерсона

Как устроен амортизатор в зависимости от внутренней конструкции? Например, они могут быть однотрубными или двухтрубными, а также газовыми или масляными. Отмечу, что чаще всего применяются телескопические масляные амортизаторы.

Перейдём к описанию видов амортизаторов для автомобиля.

Преимущества

Основное положительное качество, которое имеет газомасляный амортизатор – это его жесткость. Но это качество легко может превратиться в отрицательное, если автомобиль будет ездить по неровном покрытии. В таком случае машина и водитель, вместе с пассажирами, будут чувствовать все кочки и неровности. Поэтому стоит выбирать механизм в зависимости от того, на каких трасах будет находиться автомобиль.

Возможность изменять диапазон сжимания – это характеристика, которая свойственна для рассматриваемого устройства. Этот параметр говорит о том, что при работе амортизатор может подстраиваться под тип езды и менять рабочую область. Поскольку газ, даже при очень высоком давлении – способен сжиматься, он будет добавлять эластичности машине.

Рекомендуем: Как работают клапаны в двигателе?

Еще одно из преимуществ, которые имеет газомасляный амортизатор – это его цена. Она при таких многочисленных положительных качествах не такая уж и высокая, особенно если учитывать, что существуют разные производители, поставщики, которые предлагают разные бренды и торговые марки.

Эти положительные стороны, которые имеет газомасляный тип устройств, влияют на выбор автовладельца. Но нужно обязательно смотреть на рекомендуемые правила от производителя автомобиля. Ведь только создатель машины может знать о всех его параметрах, учитывать их при езде и знать о результатах всех проводимых тестов. Не стоит идти наперекор рекомендациям, которые приводятся в руководстве по эксплуатации. Это может привести к преждевременному износу вашей машины.

При выборе таких механизмов также стоит учитывать, что газомасляный амортизатор предполагает необходимость его прокачки перед установкой. Такой метод позволяет удлинить срок службы устройства почти в половину. А учитывая тот факт, что газомасляный амортизатор не принимает ремонт – такая прокачка для устройства просто необходима.

Если выбор автовладельца направлен именно на такой тип механизмов – то стоит принимать ко вниманию и то, что газовое устройство нужно устанавливать только в вертикальном положении. Это требования газа, чтобы он принимал правильное положение относительно масла. Поэтому существует большая рекомендация для покупателей – чтобы не пришлось ехать на очередной ремонт, установка должна быть максимально качественной и исключительно в вертикальном положении.

Типы амортизаторов

Существуют много типов амортизаторов, но самый распространённый – гидравлический. Существуют следующие подвиды масляных устройств.

По конструкции:

• Рычажные. Их применяли в 1950—1960-х гг.
• Однотрубные. Используют нечасто.
• Двухтрубные. Самый распространённый вид.

По давлению внутри цилиндра:

• Масляные (вместо газа находится воздух).
• С газом низкого давления.
• С газом высокого давления. Чем сильнее давление газа, тем лучше эффективность устройства. Но при обычной езде разница между масляным и газовым устройством практически незаметна.

Расскажу более подробно, как определить тип устройств, и какие они вообще бывают.

Двухтрубный масляный (гидравлический) амортизатор

Это самый дешёвый вид демпферов. Рабочий цилиндр находится прямо в корпусе устройства, который также является резервуаром для жидкости. Поршень устройства соединён со штоком, который находится прямо в рабочем цилиндре.

А как работает двухтрубный гидравлический (масляный) амортизатор автомобиля? Когда происходит сжатие, поршень движется в нижнюю часть, масло выходит через клапаны прямого хода из рабочего цилиндра в цилиндрический корпус. А воздух вверху амортизатора сжимается. При работе поршня в обратном направлении масло перетекает из корпуса обратно в рабочий цилиндр.

Одним из главных минусов такого типа амортизатора является нагрев, который появляется при «превращении» колебаний пружины в тепловую энергию.

В двухтрубной конструкции малый объём цилиндра, из-за которого масло нагревается быстро, а охлаждается медленно. В результате этого происходит снижение вязкости и вспенивание масла. Этот недостаток, к сожалению, никак не удаётся устранить (хотя некоторые умельцы заполняет амортизатор маслом «под завязку», что приводит к быстрому износу демпфера). Таким образом, аэрация – это существенный недостаток масляных амортизаторов, от которого никак не избавиться.

Плюсы масляных амортизаторов:

• Низкая цена.
• Универсальность.
• Легко отремонтировать.
• Подходящие характеристики для стандартных условий эксплуатации.
• В конструкции нет выступающих деталей, поэтому устройство можно ставить прямо внутрь пружины подвески.
• При отсутствии тяжёлых нагрузок запаса масла в устройстве может хватить на несколько лет.

Минусы:

• Средние эксплуатационные качества. Если воздуха в компенсационной камере становится мало, то масло не сможет обеспечить должное уменьшение колебаний.
• Не справляются с высокими нагрузками. Езда по бездорожью приведёт к быстрому износу амортизаторов из-за сильного нагрева масла. Масло будет перетекать из одной камеры в другую быстрее, чем положено, что ухудшит управляемость и устойчивость автомобиля.
• Зависимость от погоды. При высоких перепадах температуры ухудшаются амортизирующие свойства. А если погода очень холодная, то масло в амортизаторе загустеет, что в свою очередь увеличит жёсткость подвески, пока смазывающая жидкость не прогреется.
• Эффект кавитации. При интенсивной езде по бездорожью внутри цилиндрического корпуса образуются воздушные пузырьки, которые повреждают устройство и другие детали подвески. А со временем происходит не перетекание масла, а сжатие воздуха, что отрицательно влияет на демпфирующие свойства.
• Эффект вспенивания масла. Это сильно ухудшает охлаждение и эффективность работы устройства.
• Износ масляного демпфера происходит плавно. Это может быть не совсем заметно даже для опытного водителя, поэтому устройства периодически надо проверять.
• При езде на высокой скорости ухудшается реагирование амортизаторов, а управляемость авто заметно снижается.
• Усиливается вероятность эффекта аквапланирования.
• Перед установкой амортизаторов их обязательно надо прокачать, чтобы убрать пузырьки газа из цилиндра.
• Ухудшается эффективность работы подвески автомобиля из-за того, что амортизатор устанавливается только штоком вверх.
• Устройство необходимо хранить и перевозить только вертикально.

Ещё одна хорошая статья: Трансмиссия автомобиля: что такое, типы, назначение, устройство, принцип работы

Двухтрубный гидравлический амортизатор лучше использовать для неагрессивной езды по хорошим дорогам.

Однотрубный газовый (газогидравлический) амортизатор

Это самый почитаемый амортизатор у многих водителей. По-другому он называется газомасляный амортизатор. Как ни странно, но здесь тоже присутствует масло, которое не вступает в контакт с газом. Отличается этот демпфер от масляного тем, что тут есть поршень-поплавок, которые отделяет масло от газа, а также поршень с клапаном прямого и обратного хода. А самое главное отличие в том, что газовый амортизатор не имеет рабочей камеры, потому что её функцию выполняет цилиндрический корпус. Таким образом, вся система замкнута в одном цилиндре, где находится усиленный шток. Это позволяет лучше проходить даже сложные дорожные покрытия.

Отличить газовый амортизатор от масляного очень просто. Шток газового устройства всегда стремится выйти за пределы цилиндра.

В газовом амортизаторе имеется 2 камеры, которые разделяет плавающий поршень, внизу находится газ азот под высоким давлением (18-30 атмосфер), а вверху располагается масло, где и происходит перемещение поршня со штоком. Поскольку в конструкции нет рабочей камеры, клапан прямого хода находится рядом с клапаном отбоя.

Принцип работы очень прост: когда колесо движется вверх, поршень двигается вниз, а небольшое количество масла перетекает в надпоршневую область. Остаток жидкости двигается вниз, из-за чего плавающий поршень «ходит» и заставляет газ сжиматься. Когда колесо движется вниз, всё происходит наоборот.

В однотрубный амортизаторе можно «закачать» гораздо больше масла и газа, по сравнению с двухтрубным. Конструктивные особенности исключают нагрев амортизатора, а разделение газа и масла устраняет вероятность вспенивания смазывающей жидкости. Также устройство можно устанавливать под любым углом из-за того, что газ и масло физически разделены друг с другом.

Эти амортизаторы отлично работают при любых дорожных условиях даже при частой работе на высоких скоростях. Также их жёсткость гораздо выше, чем у гидравлических устройств, что хорошо влияет на сцепку с дорогой и рулевое управление автомобилем. Практически все однотрубные амортизаторы являются газовыми, которые обладают повышенным охлаждением масла. Срок работы газовых амортизаторов дольше, чем у масляных.

Фото однотрубного газового амортизатора

Какие ещё есть плюсы у однотрубного газового амортизатора?

• Невысокий угол крена автомобиля при поворотах.
• До 20% меньше тормозной путь по сравнению с двухтрубными устройствами.
• Снижение развития эффекта аквапланирования.
• Перед установкой их не надо прокачивать.
• Устройство можно устанавливать штоком вниз, что положительно влияет на эффективность подвески.
• Стенки корпуса амортизатора контактируют с воздухом, что улучшает охлаждение масла.
• «Живут» в 2 раза дольше, чем двухтрубные устройства.

Недостаток этого вида амортизатора в том, что чем сильнее в нём нагревается газ, тем жёстче ведёт себя подвеска. А если корпус амортизатора повредится (даже если будет небольшая вмятина ил попадёт маленький камень), то поршень заклинит и устройство выйдет из строя. Но на практике такое происходит нечасто. Для сравнения – двухтрубный вариант выдерживает даже большие вмятины.

Дополнительно жёсткость амортизатора отрицательно влияет на иные детали подвески, особенно сайлентблоки, которые изнашиваются очень быстро. В некоторых случаях из-за высокого давления газа может потребоваться замена пружины подвески на более слабые варианты.

Цена такого амортизатора довольно высока из-за конструктивной сложности. Поэтому очень часто этот тип амортизаторов устанавливают на спортивные машины, которые двигаются со скоростью более 240 км/ч.

Двухтрубный газовый амортизатор

Отличаются двухтрубные газовые амортизаторы от однотрубных тем, что в нём есть 2 цилиндра, которые находятся друг в друге. Внутренний цилиндр содержит в себе масло и поршень. А внешний цилиндр частично заполнен воздухом и как бы является ёмкостью для компенсации: туда стекает жидкость, которую выталкивает шток.

Такой тип устройства недорогой, имеет хороший срок службы и отличные результаты в стандартных условиях.

Минусы – это сильный нагрев из-за того, что толстые стенки ухудшают охлаждение масла. Поэтому в более сложных условиях масло в амортизаторах вскипает и пенится, в результате чего снижается устойчивость и управляемость автомобиля. Ещё здесь присутствует такой недостаток, как эффект кавитации, при котором образуются воздушные пузырьки в амортизаторе и отрицательно влияют на корпус и другие детали устройства.

Регулируемые амортизаторы

Существуют более продвинутые версии устройств, которые можно настроить на нужный режим работы при помощи в ручном или автоматическом режиме.

• Электромагнитные амортизаторы. Здесь электронный блок меняет работу клапанов в зависимости от условий. Это воздействует на выпуск масла и жёсткость устройства. Обеспечивают плавный ход, отлично справляются с передвижением по разным дорожным условиям, обладают пониженным шумом.
• Амортизаторы с магнитореологической жидкостью. Здесь электромагнитное поле влияет на содержимое масла с частицами. Это приводит к изменению вязкости масла за считанные доли секунд.

  

• Устройство с дополнительным клапаном, который активируется от частоты колебаний подвески. Когда колебаний становится больше, то клапан сильнее открывается и жидкости выпускается больше. Этот амортизатор хорошо проходит неровную дорогу, а также улучшает прохождение поворотов.
• Амортизатор с выносными камерами. Здесь жёсткость регулируется при помощи сброса давления при помощи нагнетания компрессором. Некоторые модели могут менять клиренс автомобиля.
• Амортизатор с набором перепускных клапанов. В комплект устройства входит цилиндрический корпус с некоторыми трубками, на концах которых есть регулировочные головки, ими можно управлять с помощью обычного гаечного ключа или отвёртки. Жидкость при этом течёт по трубкам и благодаря этому меняются характеристики устройства в разных положениях поршня. Чем больше трубок, тем эффективнее охлаждение амортизатора.

Регулируемые амортизаторы имеют высокую цену. А также они быстро выходят из строя при частой езде по сложным дорожным условиям.

Спортивные (усиленные) амортизаторы

Такой тип устройств разработан для эксплуатации автомобилей в сложных условиях и на больших скоростях. Спортивные амортизаторы жёсткие, что значительно улучшает управляемость, но снижает комфорт.

Главная задача усиленных амортизаторов – это обеспечение высокого уровня устойчивости при высокой скорости и сложных дорожных условиях. Как правило, передние амортизаторы ставят более усиленные, чем задние. А на заднюю часть ставят двухтрубные устройства для повышенного комфорта.

Пневматический амортизатор

Этот вид устройства сделан с учётом новых технологий. Он способен удерживать кузов автомобиля при езде по неровной дороге. Он меняет клиренс в зависимости от скорости движения и дорожного полотна. В последнее время популярны устройства с выносными камерами, которые применяют для спортивных автомобилей — в газовый цилиндр вынесен отдельно, что положительно влияет на охлаждение. К тому же здесь легко регулировать жёсткость амортизатора.

Таким образом, пневматический вариант больше относится к тюнингу, который показывает статус водителя, а также обеспечивает высокий комфорт при езде в любых условиях.

Ещё одна хорошая статья: Коленвал: что это такое, где находится, устройство, назначение, как работает, фото

Какие амортизаторы лучше

У каждого типа амортизаторов есть свои преимущества и недостатки. Идеальный вариант – подбирать стойки и пружины в соответствии с рекомендациями завода-изготовителя машины. «Мягкие» модели обеспечат повышенный комфорт во время поездки, но при этом понизят сцепление колес с дорогой. С «жесткими» наблюдается обратный эффект – стабильность машины улучшается за счет понижения комфорта для водителя и пассажиров.

1. Однотрубные. Достоинством таких демпферных стоек является:

• Высокая точность контроля машины. Они не позволяют раскачиваться автомобилю и уменьшают крен на поворотах.
• Их можно устанавливать «вверх ногами». Газовый подпор и масло не перемешиваются благодаря плавающему поршню.
• Охлаждение рабочего цилиндра происходит эффективней, потому что воздух обдувает непосредственно его стенки. За счет отсутствия корпуса размер поршня и резервуара увеличены, благодаря чему диапазон работы амортизатора расширен по сравнению с двухтрубными аналогами.

Среди недостатков можно выделить следующее:

• Уязвимость от повреждений. Так как они не оснащены оболочкой, даже незначительная деформация колбы приводит к выходу из строя всего механизма – поршень уже не может свободно перемещаться внутри резервуара. Единственное решение такой проблемы – замена стойки.
• Высокая чувствительность к изменению температуры окружающей среды. Чем теплее на улице, тем выше газовый подпор, что увеличивает жесткость подвески.

2. Двухтрубные. Достоинствами такой модификации является:

• Простая конструкция, благодаря чему стоят дешевле предыдущих аналогов.
• Рабочий цилиндр защищен от внешних повреждений. Буфером служит корпус стойки.
• Относятся к категории «мягких» амортизаторов.

К недостаткам относятся такие факторы:

• Высокая аэрация масла. Воздух в газовой полости находится под атмосферным давлением, поэтому жидкости легче с ним перемешаться. Проблема не устраняется даже при замене обычного воздуха на азот.
• Плохое охлаждение. Рабочий цилиндр, по сути, имеет двойную оболочку, из-за чего при трении поршня масло нагревается, увеличивается его текучесть, и амортизатор становится еще мягче.

3. Комбинированные. Так как газомасляные амортизаторы являются улучшенной версией обычных двухтрубных, достоинства и недостатки у них такие же. Основное их отличие – отсутствие аэрации за счет высокого давления в газовом подпоре.

4. Регулируемые. Данная категория демпферов является следующей ступенью эволюции адаптивной подвески машины. Их достоинства:

• Подстройка работы демпфера под соответствующее дорожное покрытие. Это позволит выбрать оптимальное положение между устойчивостью автомобиля и комфортом поездки.
• Бюджетные койловеры легко подстраивать – достаточно провернуть подпорную гайку, чтобы сжать или послабить пружину. Более дорогие автоматические модели обеспечивают точную настройку жесткости подвески. В этом случае достаточно переместить регулятор в соответствующее положение. Некоторые модели позволяют отдельно регулировать передние и задние стойки.

Если с завода автомобиль не был оснащен адаптивной подвеской, ее установка может повредить место крепления стойки. Изменение заводских характеристик машины может улучшить производительность авто, но в то же время заметно снизить рабочий ресурс разных деталей подвески и ходовой части.

При выборе между масляным и газонаполненным видом амортизаторов следует обратить внимание на:

1. стоимость – газовые дороже масляных;
2. комфорт и долговечность – газовый вариант жестче масляного, поэтому не подходит для поездок по проселочным дорогам, однако они служат дольше жидкостных;
3. управляемость машины – газонаполненный вариант идеален для спортивной езды, так как обеспечивает устойчивость авто на поворотах и небольших подъемах, а также сокращает тормозной путь. Маслонаполненные модели предназначены для размеренной езды, так как на большой скорости из-за раскачки и крена ухудшается сцепление с дорогой.