Всі знають, що амортизатор пом'якшує удари при проїзді нерівностей. Насправді, роль його в автомобільній підвісці дещо специфічна - це демпфер, він запобігає розгойдування автомобіля при наїзді на перешкоди. Сьогодні вивчимо його типову конструкцію, а заодно поміняємо передню пару «аморт» на Chevrolet Lanos. Тепер ви будете знати, чому беруть щодо чималі гроші за таку, здавалося б, нескладну маніпуляцію.
Для чого потрібен амортизатор?
Для початку «відділимо мух від котлет», тобто розберемося в ролях різних елементів підвіски. На більшості сучасних легкових автомобілів головні пружні елементи - це пружини. 30-40 років тому цю роль, головним чином, виконували ресори, працюючи «за сумісництвом» і демпферами. Коливання успішно гасилися за рахунок тертя між листами ресор. Детально стосуватися недоліків ресор і їх типових проблем не будемо, присвятимо їм окремий матеріал, а зараз просто запам'ятаємо про їхнє існування і повернемося до пружинам.
Вони встановлені між підвіскою і кузовом автомобіля і призначені для гасіння ударів на кузов, що припадають від дороги. Коли колесо накочується на яке-небудь перешкоду, пружина стискається, а кузов лише трохи і плавно переміщається вгору, колесо скочується з перешкоди - пружина випрямляється.
Є, однак, один неприємний момент. Візьмемо для прикладу іграшку стрибунець - каучуковий кульку, який теж можна віднести до пружним елементам. Вдарте його об землю і засічіть час, поки він повністю не припинить стрибати. Приблизно також буде стрибати і Ваш автомобіль, якщо в конструкції його підвіски будуть тільки важелі та пружини. І, в залежності від жорсткості пружин, підвіска буде або кам'яна, або м'яка, як вата, але в тому і в іншому випадку про керованість автомобіля можна навіть не згадувати. Найстрашнішим для такої підвіски є резонанс, при входженні в який коливання можуть зруйнувати окремі елементи підвіски і її кріплення.
Проблему вирішили впровадженням в конструкцію підвіски амортизатора - елемента, який дозволяв переміщатися колесу щодо кузова, але виключав розкачку автомобіля. Спочатку це були амортизатори типу важеля, які, подібно до ресорам, виконували свою функцію за рахунок тертя. Але не станемо зупинятися на анахронізм, розглянемо тільки сучасні конструкції. На даний момент «мейнстрім» для легкових автомобілів - це телескопічні гідравлічні амортизатори. Пневматичні та гідропневматичні системи, а також амортизатори змінної жорсткості в цей раз брати не будемо - це теми для окремих статей.
Робота телескопічного амортизатора
Якщо максимально спростити, то описати роботу амортизатора можна так: є циліндр, заповнений маслом, всередині циліндра переміщається шток з поршнем. У цьому поршні є клапани, які відкриваються тільки в одному напрямку.
Коли поршень переміщається вниз, відкриваються одні клапани і пропускають рідину в порожнину над поршнем, якщо ж поршень переміщається вгору, відкриваються інші клапани, і рідина перетікає в порожнину під поршнем. Гасіння коливань відбувається за рахунок того, що масло не стискається і має певну в'язкість.
До речі, а навіщо потрібні взагалі клапани? Може, досить було б отворів? Насправді, недостатньо. Однією з важливих характеристик амортизатора - його величина жорсткості на відбій і стиснення. Іншими словами, це опір на штоку амортизатора при його вдавливании або витягуванні з корпусу. Клапани потрібні, щоб регулювати цю жорсткість.
За рахунок різних пропускних характеристик клапанів втиснути шток амортизатора трохи легше, ніж витягнути його з амортизатора. Зроблено це з розрахунком на те, що при наїзді на перешкоду необхідно не заважати колесу переміщатися вгору, щоб виключити передачу удару від колеса на кузов. Клапани в даному випадку пропускають більше масла. Але якщо на шляху велика яма, то колесо треба б притримати в «стиснуті» стані, навіщо поспішати падати в неї? Тому клапани на «розпуск» амортизатора пропускають менше масла.
Ще раз: клапани потрібні, щоб задати певну жорсткість амортизатора в різних напрямках його роботи.
типи конструкцій
Конструктивно амортизатори можна розділити на три основних види: двотрубні, двотрубні з газовим підпором і однотрубні з газовим підпором. Першими на автомобілях з'явилися двотрубні гідравлічні амортизатори. У них, як випливає з назви, є дві труби - порожнини, в одній з них (внутрішньої) знаходиться поршень з вищезгаданими клапанами, інша (зовнішня) необхідна для компенсації обсягу масла - вона заповнена маслом лише частково, решту - повітря.
Під час роботи амортизатора масло всередині нагрівається до високих температур, від цього розширюється, і, щоб не видавив ущільнювачі штока, рідина перетікає в зовнішню порожнину.
Переваг у такого типу амортизаторів небагато: дешевизна і малий вплив на їх роботу від вм'ятин на корпусі. Ще варто згадати хорошу плавність ходу автомобіля і відносно малу жорсткість таких амортизаторів.
До недоліків відноситься перегрів робочої рідини, так як корпус - подвійний, і охолодження атмосферним повітрям утруднено. Через перегріву велика ймовірність спінювання масла і, як наслідок, миттєва втрата ефективності роботи - амортизатор перестає виконувати свою функцію, і автомобіль стає погано керованим через розгойдування.
Наступний мінус - це велика вага двотрубного амортизатора, а також строго певне розташування при установці - якщо його перевернути, витече робоча рідина. Вага амортизатора впливає на величину непідресореної маси (про те, що це таке, розповімо окремо). Чим більше безпружинна маса, тим гірше плавність ходу і керованість автомобіля.
Невеликим удосконаленням двотрубних амортизаторів стало наповнення зовнішньої порожнини газом з невеликим надлишковим тиском. Таким чином знизили ймовірність спінювання, так як масло в цьому випадку «спирається» на газову подушку.
Зовсім інша справа - гідравлічні однотрубні газонаповнені амортизатори. Один циліндр, заповнений маслом, поршень з односторонніми клапанами і невелика порожнина, заповнена газом і прикрита поршнем.
Однотрубний амортизатор позбавлений всіх недоліків двотрубних. При інтенсивній роботі рідина не перегрівається, так як відокремлена від навколишнього середовища лише однієї стінкою циліндра і відмінно охолоджується. Також він легше і може встановлюватися хоч вгору, хоч вниз корпусом.
Але закони природи нікуди не дінеш: десь виграєш, десь програєш. Тому гідності двотрубних амортизаторів стали недоліками однотрубних. Останні значно дорожче і вельми чутливою до механічних пошкоджень корпусу, отже, експлуатація з ними автомобіля нехай не так вже значно, але дорожче.
установка амортизаторів
Способи установки амортизаторів не змінилися з моменту їх впровадження в автомобілі. Так, завжди їх верхня частина кріпиться до кузова автомобіля або рамі, а нижня - до елементу підвіски, будь то важіль або балка нерозрізного моста. Від цього і заміна даного елемента в переважній більшості випадків не доставляла труднощів: викрутив нижній болт кріплення, викрутив верхній болт кріплення, і все, амортизатор в руках.
З амортизаторами задніх підвісок так все і залишилося, а ось з передніми все трохи складніше. З появою передньопривідних автомобілів виникло питання, куди подіти амортизатор, який в основному кріпився до нижнього важеля передньої підвіски і заважав установці приводного вала.
Основних рішень цього завдання вийшло два. Перший варіант - установка нижньої частини амортизатора на важіль через П-подібний кронштейн, всередині якого проходив приводний вал. Другий варіант - перенесення амортизатора разом з пружиною в простір над верхнім важелем підвіски. В такому випадку нижня частина амортизатора кріпиться до верхнього важеля підвіски, і називається вся ця конструкція ім'ям американського інженера Ерла Стилі МакФерсона.
Макферсон розробляв цей принципово новий на той момент вид підвіски для ультрабюджетного концепт-кара Chevrolet Cadet в 1930-і роки. На практиці його вдалося застосувати тільки після війни, вже на Ford Vedette 1948 роки для французького ринку. Тепер, коли ви знаєте цю коротку захоплюючу історію і можете при нагоді блиснути ерудицією, переходимо до особливостей цієї популярної досі конструкції.
Макферсон об'єднав амортизатор разом з пружиною в одну амортизаторную стійку. У цій стійці верхня частина має шарнір з підшипником і спирається на елемент кузова - стакан. Завдяки опорного підшипника стійка може обертатися навколо власної осі. А якщо встановити амортизаторную стійку під певним кутом, то можна задати траєкторію руху колеса і кути його установки, як, наприклад, розвал, кут поздовжнього і поперечного нахилу осі повороту (що це, обов'язково розглянемо в майбутніх публікаціях).
Вийшло, що при такій установці стійки можна позбутися від направляючого верхнього важеля підвіски, тим самим здешевив її. Поворотний кулак в підвісці кріпиться до кульовій опорі нижнього важеля і до амортизаторной стійці, обертається разом з нею ж. Стійка стабілізатора поперечної стійкості в даному випадку може кріпитися або до нижнього важеля, або безпосередньо до амортизаторной стійці.
Якщо розглянути способи кріплення стійки до поворотного кулака, то їх кілька. Поворотний кулак може кріпитися до кронштейну на корпусі стійки. Найчастіше - двома ексцентриковими болтами з гайками, і вони ж є елементами регулювання розвалу коліс. Якщо розвал коліс закладений конструктивно, настройка не потрібна, значить і закріпити стійку можна в кронштейні поворотного кулака. Кронштейн кріплення в такому варіанті вдає із себе вушко з розрізом, яка стягується одним болтом. Найпростішим варіантом є запрессовка корпусу стійки в поворотний кулак (як у нашого піддослідного Chevrolet Lanos). Поставляється все це часто як одна деталь - в зборі c кулаком.
У список недоліків амортизаторной стійки типа Макферсон можна віднести відносно невеликі ходи підвіски і, як наслідок, така конструкція - велика рідкість, якщо не виняток, на справжніх позашляховиках (втім, таких машин вже майже не залишилося). А причина в тому, що при максимальному стисканні пружини стійки дуже сильно починають змінюватися кути установки коліс, що тягне за собою серйозне погіршення в керованості автомобіля і приводить до надмірного зносу шин.
Амортизаторні стійки можуть бути з можливістю заміни амортизатора і без неї. У першому варіанті корпус стійки з опорою під пружину виконано окремо від амортизатора. У другому - корпус амортизатора є одночасно корпус стійки, і безпосередньо на ньому змонтована нижня опора пружини. Верхня ж опора пружини кріпиться до штоку амортизатора. Пружина зверху і знизу впливає на опори через гумові подушки. На штоку амортизатора встановлюють пружний відбійник - гумову або поліуретанову втулку, яка запобігає удари деталей підвіски при повному стисненні пружини.
Пружина в амортизаторной стійці завжди знаходиться під натягом. Спочатку стиснення необхідно для виключення люфтів і зазорів в збірці. Заміна стійки на автомобілі - завжди маленька радість для механіка, так як за вартістю робіт вона досить недешева.
Приклад заміни амортизаторів
Отже, перейдемо в ремзону, де нас чекає Chevrolet Lanos з його передніми розбірними амортизаційними стійками. Пружини ми залишаємо старі, а ось амортизатори - міняємо. Господар автомобіля вирішив, що стандартні двотрубні амортизатори передньої підвіски занадто м'які, і йому не вистачає керованості. Рішенням стала установка передніх однотрубних газонаповнених амортизаторів.
Приступаємо. Відверненням гайку кріплення приводного вала до маточини колеса, після чого викручуємо болти кріплення і знімаємо переднє колесо. Далі, для полегшення відкручування елементів кріплення розпилюємо на з'єднання кульової опори важеля і шарніра наконечника рульової тяги рятівну WD40.
Видалили шплінт і відвернули гайку кріплення кульової опори до поворотного кулака. Відпустили, але не відвернули повністю гайку кріплення стабілізатора поперечної стійкості до стійки стабілізатора (яка на важелі). Після того, як з'єднання під впливом WD40 трохи откісло, відвернули гайку кріплення наконечника рульової тяги до вушка на амортизаторной стійці.
Бити по пальцю шарніра молотком ні в якому разі не можна, тому тут знадобиться універсальний знімач - з його допомогою від'єднуємо шарнір наконечника. Так як знімати амортизаторную стійку необхідно в зборі з поворотним кулаком і гальмівним диском, то треба зняти гальмівний супорт. Операція найпростіша: викрутили верхній і нижній направляючі болти і демонтували супорт. Одночасно з цим проінспектували стан гальмівних колодок (з ними все в порядку). До речі, навіть від'єднати гальмівний шланг від супорта немає потреби.
Далі, від'єднуємо нижній важіль підвіски від поворотного кулака. У нас проблем з цим не виникло, але в разі закисания з'єднання рекомендується використовувати універсальний знімач. Трохи відтягнувши на себе стійку (її верхнє кріплення дозволяє це зробити), витягаємо з маточини колеса приводний вал. При цьому необхідно бути дуже обережним, щоб не пошкодити пильовик Шруса вала.
Переміщаємося з колісної ніші в моторний відсік. Тут відвертаємо гайки кріплення стійки до склянки кузова. Теж проблем ніяких. Єдине повчання: притримуйте стійку, так як відвертаючи ці гайки, ви знімаєте останнім кріплення, що з'єднує опору стійки з автомобілем.
Все, деталь в руках. Тепер нам потрібно розібрати амортизаторную стійку. Для цього знадобляться справжній специнструмент і певні навички користування нею. За допомогою двох скоб і гайок пристосування стискаємо пружину стійки. Заради бога, не стійте навпроти верхньої опори в цей момент, так як бували випадки зриву пристосування. Пружина, несподівано отримала свободу дій, може відлетіти і якщо не вбити, то сильно травмувати.
Після того, як пружину стиснули, відкручуємо центральну гайку кріплення штока амортизатора до верхньої опори стійки. Відвернули гайку, зняли опору і пружину разом зі спец. Якби в стійці амортизатор ні замінним, то на цьому процес розбирання закінчився, але у нас амортизатор окремо, і він закріплений гайкою. Її відвертаємо, приклавши чимало зусиль і утилізуємо, так як нова гайка поставляється в комплекті з амортизаторами. Екватор пройдено! Можна починати збірку.
У трубу корпусу стійки встановлюємо новий амортизатор. Ставимо нову гайку і затягуємо. Тепер також гранично обережно, як і при знятті, кріпимо на місце все ще стислу стяжкою пружину. До речі, уважно перевірте опорні гумові подушки пружини. Їх цілісність - запорука довговічності стійки в зборі. Якщо все в порядку, встановлюємо верхню опору і приєднуємо до неї шток амортизатора, закріплюємо його гайкою. Після того, як переконалися в надійності кріплення штока, повільно і дуже обережно розпускаємо спеціальне пристосування разом з пружиною. Переконуємося в тому, що пружина на опори села щільно, без перекосів.
Тепер залишається монтувати стійку на місце. Тут немає особливих рекомендацій, крім як бути обережним. Все-таки стійка в зборі з поворотним кулаком і диском досить важка, тому її падіння на ногу може викликати незабутні відчуття.
Отже, стійку встановили і затягнули гайки її кріплення до склянки. Вставили в маточину колеса приводний вал. При цьому будьте (так-так, знову) гранично обережним, щоб не пошкодити шліци вала і маточини. Під'єднуємо нижній важіль і затягуємо гайку кріплення кульової опори, не забуваючи шплінтовать з'єднання. Фіксуємо наконечник рульової тяги і затягуємо гайку кріплення.
Ставимо на місце гальмівний супорт. Затягуємо його напрямні болти кріплення. Встановлюємо і затягуємо гайку кріплення приводного вала до маточини колеса. На ній необхідно для фіксації зім'яти за допомогою зубила і молотка м'ятий поясок в одному місці. Це виключить самоотворачіваніе гайки. Колесо на місце і ... приступаємо до другої сторони. Адже амортизатори потрібно завжди міняти в парі, щоб не порушувати характеристики керованості.