Амортизатор: что это, как работает и зачем нужен в автомобиле?

Что такое амортизатор

Амортизатор — это элемент ходовой части автомобиля, задача которого — гасить раскачку кузова при проезде неровностей, а также при разгоне и торможении. На серийных легковых моделях устанавливается по одному амортизатору в каждой колесной нише. На внедорожниках, подготовленных для движения в особо сложных условиях, количество амортизаторов может удваиваться.

Изначально на автомобилях с рессорными подвесками использовались механические амортизаторы, в которых гашение колебаний кузова достигалось за счет сил трения внутри пакета фрикционных дисков. Более долговечными и эффективными оказались появившиеся в 1930-х годах гидравлические амортизаторы. Их конструкция эволюционировала, и к середине XX века общепризнанными стали устройства телескопического типа. Эта принципиальная схема продолжает использоваться и сегодня. По мере развития технологий появились и другие варианты амортизаторов, в том числе настраиваемых вручную или автоматически.

Для чего нужен амортизатор

От того, насколько эффективно амортизатор гасит колебания кузова, зависит управляемость автомобиля. Характеристики жесткости амортизатора также влияют на плавность хода. Наконец, в случае с распространенной подвеской McPherson амортизатор в составе стойки выполняет не только свои прямые функции, но также служит опорным элементом подвески, заменяющим ее верхний рычаг.

Устройство амортизатора

Независимо от типа амортизатора в его конструкции присутствуют:

1. Корпус (рабочий цилиндр), заполненный гидравлической жидкостью (маслом) со специально подобранными характеристиками;
2. Перемещающийся внутри корпуса поршень на штоке, который соединен с кузовом автомобиля или — в случае установки амортизатора в перевернутом виде — рычагом подвески;
3. Система откалиброванных клапанов, с помощью которых регулируется перекачка рабочей жидкости между полостями амортизатора.

Как работает амортизатор

Главный принцип работы амортизаторов — преобразование перемещения штока с поршнем, испытывающим сопротивление перекачиваемой гидравлической жидкости при проезде неровностей, в тепло с последующим его рассеиванием. В общем виде механизм срабатывания амортизатора, например при наезде на «лежачего полицейского», выглядит так:

1. Колесо смещается вверх, что приводит в движение шток вместе с поршнем внутри амортизатора;
2. Через открывшиеся клапаны в поршне часть гидравлической жидкости перекачивается в полость, сообщающуюся с основной, рабочей;
3. При съезде с «лежачего полицейского» пружина подвески разжимается и выталкивает шток с поршнем в обратном направлении;
4. Через открывающийся обратный клапан гидравлическая жидкость возвращается в рабочую полость. При перекачивании за счет вязкости масла происходит поглощение кинетической энергии колебаний кузова автомобиля.

Типы амортизаторов

На серийных автомобилях используются амортизаторы трех основных типов, отличающихся по конструкции, характеристикам и цене. При этом независимо от обиходных названий во всех амортизаторах присутствует гидравлическая жидкость.

Двухтрубный масляный

Телескопический масляный амортизатор состоит из двух цилиндров, вставленных один в другой. Во внутреннем, рабочем находится прикрепленный к кузову шток с поршнем, который при наезде на неровность выталкивает часть масла во внешний, компенсационный цилиндр. При возвращении автомобиля на ровную поверхность происходит обратная перекачка гидравлической жидкости через клапаны в поршне.

Преимуществами амортизаторов этого типа являются:

• Дешевизна;
• Компактность;
• Относительная мягкость, позволяющая получить бОльшую плавность хода;
• Сохранение работоспособности при появлении небольших вмятин на корпусе.

Недостатки:

• Телескопическая схема препятствует эффективному отводу тепла, что при агрессивном стиле вождения на неровных дорогах приводит к вспениванию гидравлической жидкости, снижающему эффективность амортизатора;
• Возможность установки только штоком вверх;
• Невозможность транспортировать, хранить и устанавливать под углом более 45° к вертикали;
• При нарушении этого условия воздух из компенсационной камеры попадает в основную, и амортизатор прекращает работать.

Двухтрубные масляные амортизаторы оптимальны для размеренного движения по дорогам невысокого качества.

Двухтрубный газовый

Единственное существенное отличие таких амортизаторов от двухтрубных масляных — заполнение компенсационной камеры газом (как правило, азотом) под давлением порядка 6–8 атмосфер. По этой причине такие амортизаторы называют также амортизаторами с газовым подпором низкого давления.

Преимущества двухтрубных газовых амортизаторов:

• Газовый подпор отодвигает момент вспенивания гидравлической жидкости, что позволяет сохранить эффективность демпфирования при быстрой езде по неровным дорогам.

Недостатки:

• Более высокая цена, чем у двухтрубных масляных амортизаторов;
• Возможность потери работоспособности при перевозке, хранении, установке с отклонением от вертикали более 45°;
• Как правило, бОльшая жесткость, чем у двухтрубных масляных амортизаторов, что отрицательно сказывается на плавности хода.

Двухтрубные газовые амортизаторы обеспечивают надежную управляемость автомобиля при динамичной езде, в том числе по дорогам с неидеальным качеством покрытия.

Однотрубный газовый

Такой амортизатор не является телескопическим, поскольку у него только одна труба. В ней имеется наполненная газом под давлением до 30 атмосфер полость, которая отделена от камеры с гидравлической жидкостью свободно перемещающимся дополнительным, плавающим поршнем. Воздействие на него гидравлической жидкости, которая при наезде на неровность поступает через клапаны в основном поршне из рабочей камеры, приводит к сжатию газовой «подушки». При возвращении автомобиля на ровную поверхность масло перекачивается обратно.

Преимущества однотрубных газовых амортизаторов:

• Отсутствие двойного корпуса существенно улучшает охлаждение амортизатора, исключая перегрев и вспенивание гидравлической жидкости. Это позволяет амортизатору сохранять эффективность в самых жестких режимах;
• Увеличенный срок службы;
• Возможность транспортировки, хранения и установки под любым углом.

Недостатки:

• Высокая цена из-за повышенных требований к качеству компонентов;
• Повышенная жесткость;
• Полная непереносимость к минимальным повреждениям стенок цилиндра.

Однотрубные газовые амортизаторы оптимальны для динамичной езды по дорогам с качественным покрытием.

Проверка амортизатора

Амортизатор постоянно находится в работе, совершая порядка 1000–1300 циклов сжатия/отбоя на 1 км пробега. В среднем амортизаторы служат 50 000–75 000 км в зависимости от модели, но могут выйти из строя значительно быстрее из-за агрессивной манеры управления, особенно на неровном покрытии. Поэтому целесообразно проверять состояние амортизаторов каждые 10 000–15 000 км. Как это сделать?

• Самый простой способ — визуальная проверка. Она позволит увидеть внешние повреждения амортизаторов, коррозию, следы утечки гидравлической жидкости. Однако определить состояние системы клапанов, которые также изнашиваются по мере эксплуатации, таким способом невозможно;
• Проверка на неровной дороге. Сильная раскачка кузова при наезде на яму или кочку — тревожный симптом;
• Интенсивный разгон и торможение. Если при выполнении этих действий автомобиль сильно приседает на корму и/или клюет передней частью, это может указывать на неисправность амортизаторов;
• Проверка состояния покрышек. Ускоренный, неравномерный износ шин также является индикатором возможных проблем с амортизаторами;
• Обратить внимание на характер работы ABS. Если на знакомом участке дороги система срабатывает слишком часто, есть повод тщательно проверить состояние амортизаторов;
• Стук амортизатора — сигнал к принятию срочных мер по его замене;
• Проверка в условиях автосервиса на вибростенде или специализированном стенде по оценке состояния амортизатора, демонтированного с автомобиля.

Причины поломки амортизатора

Со временем амортизатор теряет эффективность из-за старения гидравлической жидкости, потери эластичности сальников, накопления абразивных продуктов износа, попадания внутрь камер грязи. Естественный износ амортизатора могут ускорить:

• Сильные удары при попадании колеса в яму, особенно в мороз, когда гидравлическая жидкость загустела после длительной стоянки;
• Езда на перегруженном автомобиле, вызывающая пробои подвески;
• Износ элементов подвески, из-за чего возрастает нагрузка на амортизаторы;
• Длительный простой также вреден для амортизаторов. Окисление гидравлической жидкости становится причиной коррозии клапанного механизма.