Отбойники

Амортизатор

В чем состоит задача амортизатора? В способности гасить колебания кузова автомобиля при движении по различным покрытиям. Если амортизатор не справляется – машина слишком раскачивается. Если амортизатор слишком жесткий – машина «подпрыгивает». Но это слишком просто. На самом деле, амортизатор должен по-разному работать в разных условиях, обеспечивая постоянство контакта колеса с дорогой и не передавая излишние колебания на кузов.

В обычных автомобилях сейчас широко используются двухтрубные газо-масляные амортизаторы. Они компактны, просты в изготовлении и служат достаточно долго. Из минусов можно отметить то, что газ смешан с маслом, при активной работе идет нагрев и появляются пузыри. Все это ухудшает стабильность работы.

Спортивный амортизатор, во-первых, должен позволять быстро ехать. Во-вторых, он должен быть надежным. Поэтому «размер не имеет значения». Спортивный амортизатор больше.

Вот пример того, как работает раллийная подвеска. Короткий кусочек видео.

Если кто бывал на гонке «Южный Урал», тот знает, насколько это покрытие требовательное. Нам удавалось несколько лет там выигрывать и занимать призовые места, в том числе благодаря правильно сконструированной и настроенной подвеске.

И вновь французы. Citroën пошел еще дальше и использовал два гидравлических ограничителя

Чуть ранее другой французский автопроизводитель – Citroën – объявил, что их ставшая классикой гидропневматическая подвеска будет заменена инновационной механической подвеской с сопоставимым комфортом использования. Программа была названа Citroën Advanced Comfort. Теперь мы знаем, о чем именно шла речь.

Citroën в сотрудничестве с фирмой KYB создал систему двойного гидравлического ограничителя хода, состоящую не только из гидравлических поглотителей энергии пробоя, но и небольших пружин, размещенных внутри корпуса амортизатора. Систему назвали «прогрессивной гидравлической подушкой».

Гидравлические упоры размещены на обоих концах амортизатора, один из которых отвечает за рабочий диапазон, близкий к полному сжатию, а другой – за диапазон, близкий к отскоку (полное растяжение). В результате весь рабочий ход амортизатора отслеживается на всех трех этапах работы.

Смысл работы следующий:

При движении по обычной дороге типичные неровности амортизируются традиционной системой – амортизатором, который благодаря двум гидравлическим упорам может быть настроен на низкое демпфирующее усилие (быть очень мягким). В результате пассажиры Citroen на себе почувствуют, что в большинстве случаев они управляют особенно комфортным автомобилем.

В предельных диапазонах – после попадания в большую яму или удара о кочку на дороге, – когда рабочий диапазон амортизатора заканчивается, гидравлические ограничители вступают в работу, беря на себя самые сильные нагрузки.

Посмотрите, как работает прогрессивная гидравлическая система в автомобилях Citroën:

К видео выше предлагаем расширенный комментарий непосредственно от производителя KYB:

Принцип действия ограничителя основан на усиленном элементе, выполненном из пластика, который расположен в рабочем цилиндре амортизатора, который через деформацию определяет рабочее пространство гидравлического ограничителя отбоя. Когда шайба ограничителя контактирует с пластиковым элементом, создается новая масляная камера, что означает – масло может выйти из камеры только через специальное отверстие. Этот контролируемый поток масла создает гидравлическое усилие, которое можно настроить с помощью регулировки открытия элемента. Аналогичный принцип используется для гидравлического ограничителя сжатия.Применение гидравлического ограничителя сжатия позволяет производителю автомобиля упростить конструкции других элементов подвески, а также уменьшить вес других элементов конструкции из-за меньшей на них нагрузки.

Распределение отбойников по высоте и упругости

Пример: Снимем размеры с ВАЗ 2110 (заводская комплектация) по вышеприведенной схеме:

S1=380 мм — высота при нагруженной весом автомобиля подвескеS2=455 мм — высота при вывешенных колесахА=455-380=75 мм — сжатие пружины под весом автомобиляВ=180 мм — полный выход штокаС=100 мм — высота отбойника ВАЗ 2110 Н=180-100-75=5 мм — расстояние между отбойником и корпусом стойки
Это значит, что на стоящем автомобиле отбойник почти касается корпуса стойки и начинает работать с самого начала движения авто. При таком режиме работы некачественный отбойник быстро разрушается и появляется вероятность «пробоя подвески». В дополнение можно отметить, что на отбойник попадают частицы масла из амортизатора, что так же негативно сказывается на его долговечност. Качественный отбойник выдерживает миллионы циклов сжатия.

К отбойнику 2110 добавим дополнительный отбойник SS20, тогда:

С=125 мм — суммарная высота отбойников 2110 и SS20 Н=180-125-75 = — 20 мм
Т. е. на стоящем автомобиле отбойник сжат на 20 мм. Вес автомобиля ложится как на пружину, так и на отбойник. Сила упругости отбойника F = 25 кг — приподнимет автомобиль на высоту, пропорциональную этой силе (примерно 10 мм). Упругость подвески увеличится.

Вместо отбойника 2110 установим отбойник 2108 совместно с отбойником SS20:

С=103 мм — суммарная высота отбойников 2108 и SS20 Н=180-103-75 = 2 мм
Предварительного сжатия отбойника весом авто нет, при небольших амплитудах подвески её упругость будет как со штатным отбойником, а при сильном сжатии вероятность «пробоя» снижается за счет более жесткого дополнительного отбойника.

Следует учесть, что при установке на автомобиль заниженных (подрезанных) пружин уменьшается высота S1, что приводит к уменьшению расстояния Н и, соответственно, к увеличению упругости подвески даже со штатными отбойниками.

Параметры схождения и углы развала колес

Закончить первую часть я бы хотел, сказав пару слов про углы. Каждый из нас хотя бы раз сталкивался с регулировкой углов схождения и развала.

Для кольцевых автомобилей нужен больший угол развала, т.к. автомобиль движется по дуге поворота без скольжения, и, таким образом, мы можем обеспечить большее пятно контакта.

В ралли, наоборот, автомобиль скользит и чем «прямее» стоит колесо, тем больше пятно контакта. Конечно, абсолютно прямо колесо не ставится, небольшой угол развала есть всегда.

Схождение колес может влиять на прямолинейность движения автомобиля при разгоне. Если спереди выставлено расхождение, автомобиль будет «рыскать», но при этом более охотно заезжать в поворот в начальной фазе – входная поворачиваемость будет избыточной.

Если полноприводный автомобиль не стабилен на дуге поворота в небольшом скольжении и норовит «поехать боком», увеличение схождения задних колес поможет ему двигаться по дуге строже.

Иными словами, «углы» (схождение, развал, кастор) – это переменные параметры для разных погодных условий и разных трасс. Углы порой дают даже больше, чем щелчки настроек на амортизаторах.

Более того, углы схождения и развала влияют друг на друга. При больших отрицательных значениях углов развала нужно выставлять расхождение, т.к. иначе при прямолинейном движении колесо автомобиля будет стремиться внутрь по принципу катящегося «бочонка».

Вот мы и перешли плавно ко второй, практической части рассказа о работе подвески Renault Clio R3 Maxi на гравийном и снежно-ледовом покрытиях и особенностях ее настройки. Но это уже в следующей публикации, которая выйдет через неделю-две.

Надеюсь, у меня получилось рассказать про особенности подвески спортивного автомобиля понятным и несложным языком. Пост получился объемным, но надеюсь, легко читаемым.

Источник

Откуда пришла идея гидравлических буферов отбоя?

Подвески автомобилей сконструированы таким образом, чтобы во время езды возникало как можно меньше ситуаций, при которых должны срабатывать эти самые ограничители. Для этого необходимо выбрать демпфирующую силу амортизатора, чтобы предотвратить подобный сценарий развития ситуации.

К сожалению, это, конечно, навязывает определенный компромисс, что, в свою очередь, накладывает ограничения на комфортность подвески.

Инженеры решили эту проблему много лет назад, но большой ценой. Причем цену эту всегда платит конечный пользователь. Они придумали так называемый адаптивный амортизатор, в котором демпфирующий элемент может подстраиваться (адаптироваться) к изменяющимся условиям езды, изменяя усилие, в зависимости от состояния дорожного покрытия. То есть в определенных условиях делая подвеску мягче, в других – тверже за очень короткое время.

В целом система работает, но, к сожалению, это достаточно сложное и дорогое решение, требующее установки, по сути, двух типов амортизаторов для одного транспортного средства, разработку дополнительной электрической установки, сенсоров, датчиков и так далее, и тому подобное. Оказывается, всю эту тему можно упростить.

Амортизатор в амортизаторе – скоро и на вашей машине: вот зачем это нужно

Подвеска хоть и достаточно технологичный, во многом продуманный и уравновешенный элемент транспортного средства, в сложных условиях ему приходится несладко. Одно из самых тяжелых испытаний – так называемый пробой подвески, когда нагрузка доходит до пика и просто неспособна быть «переварена», погашена, переходя на кузов автомобиля. От неминуемого повреждения при максимальном резком сжатии подвески защищает на вид невзрачная, но важная деталь – упругий элемент, полиуретановый ограничитель хода сжатия (называйте его, как хотите).

Причина пробоя обычно сводится к одному – попадание в дорожную неровность на большой скорости. При этом вы почувствуете сильный удар, и, возможно, наступят нижеследующие последствия:

повреждение стоек, повреждение шаровых шарниров, возможно повреждение креплений элементов кузова, ну и напоследок, безусловно, достанется и амортизаторам.

Но весь этот букет проблем появится как минимум не сразу, или вообще их можно избежать благодаря тем самым упругим элементам.

С чего все начиналось

Амортизатор — непременная часть конструкции подвески автомобиля

Еще во времена рессорных подвесок на железнодорожном транспорте важность этого элемента оценили вынесением в отдельную конструктивную единицу, не смотря на то что многолистовые рессоры, являющиеся на тот момент основным типом упругого элемента подвесок, и без того обладали внутренней амортизацией

На автомобилях амортизатор как отдельный элемент появился очень рано: уже первые гоночные машины потребовали эффективного гасителя колебаний подвески. Первой моделью, примерившей прообраз амортизатора, считается гоночный 60-сильный Mors Type Z 1902 года, который имел пару стоек на передней оси и целых четыре на задней. По конструкции амортизаторы были пневматическими, что было достаточно необычно.

Так же на первенство могут претендовать еще несколько марок: амортизаторы фрикционного типа устанавливали на Bugatti Type 13 1910 года, на Stoddard-Dayton Special и Knight Limousine 1910–1912 годов. В основном сферой применения амортизаторов до начала 1930-х оставались спортивные и гоночные конструкции, но к концу тридцатых годов они стали непременной принадлежностью любого легкого автомобиля даже при использовании рессор в подвеске. А начиная с послевоенных лет все прочие конструкции стали вытеснять привычные нам гидравлические телескопические модели.

Интересен тот факт, что уже первые конструкции амортизаторов оказались регулируемыми. Фрикционные и рычажные гидравлические амортизаторы в силу сравнительно низкого качества изготовления предусматривали регулировку усилия. Обычно можно было отрегулировать момент натяга фрикционов или затяжки клапанов сжатия и отбоя — у рычажной гидравлики заменялись регулировочные шайбы. Таким образом, можно было настроить их характеристики на свой вкус, в том числе прямо на ходу, как у поздних версий амортизаторов Houdaille. Другое дело, что рабочая характеристика была крайне нестабильной, как и качество работы таких конструкций в целом.

Фрикционные амортизаторы были крайне недолговечны, а более надежные гидравлические рычажные оказались достаточно дорогими. У более прогрессивных телескопических амортизаторов регулировка без разборки оказалась сложной технической задачей, не решаемой на начальном этапе без разбора устройства. В результате при создании массовых автомобилей конструкторы сосредоточились на усовершенствовании подвески в целом, а регулируемые конструкции остались только в арсенале гоночных машин и тюнинга.

Задний амортизатор

Задний амортизатор имеет те же регулировки, что и вилка. Основной особенностью гоночного амортизатора является удобство регулировок. На стоковых амортизаторах, чтобы изменить преднатяг, нужен специальный ключ, очень неудобно подбираться к гайке, отбой и сжатие иногда находятся в труднодоступном месте. На гоночном амортизаторе все регулировки вынесены максимально удобно для механиков, что позволяет моментально менять настройки. Также как и в вилке большое значение имеет длина пружины!

Настройка подвесок осуществляется относительно нулевых значений во время тренировочных заездов и квалификации

Для этого анализируется весь спектр информации а заезде, но особое внимание уделяют данным с патенциометров (непосредственно на вилке и амортизаторе), а также данным с датчиков переднего и заднего тормоза (важное значение имеет работа подвесок при торможении) и датчиков фронтальной скорости (работа подвесок при ускорении)

В дневниках вы сможете увидеть репортаж о замене пружин и настройке подвесок в боксе Rivamoto во время тренировочных заездов и квалификации.

Источник

Преимущества и недостатки

Помимо увеличения клиренса, проставки снижают воздействие сильных ударов при наезде на препятствия. Происходит это за счёт поглощения кинетической энергии упругими деталями. Также подушки позволяют:

увеличить грузоподъёмность;
снизить удары, тряску при проезде ям, выбоин;
поглотить вибрацию от мелких неровностей дороги;
компенсировать «усталость» пружин;
снизить продольные крены кузова;

Применение проставок имеет отрицательные стороны. Для передней и задней подвески они схожи:

Меняется ширина между колёсами. В результате необходимо выполнить регулировку развал-схождения.
Смещается вверх центр тяжести. Это сказывается на ухудшении управляемости и увеличении крена при прохождении крутых поворотов.
Больше выдвигается шток амортизатора. При больших амплитудах колебания подвески возможно достижение крайнего положения и ударов о корпус.
Увеличивается износ резиновых втулок стабилизатора, сайлентблоков, шаровых и наконечников.

К сведению! Для минимизации негативных последствий переднюю часть автомобиля поднимают не более чем на 20 мм, а заднюю – на 30.

Применение проставок позволяет улучшить проходимость за счёт увеличения высоты пружины. Однако отсутствие ударов и скрежета о днище автомобиля компенсируется интенсивным износом деталей подвески.

Гидравлические ограничители, то есть амортизатор в амортизаторе

Теперь представьте, что вместо резиновых упругих элементов установлены небольшие дополнительные гидравлические амортизаторы. Они имеют большее демпфирующее усилие, чем обычная резина, поэтому могут выдерживать значительно более высокую нагрузку, а благодаря своей гидравлической конструкции они амортизируют сильные удары мягче и эффективнее своего полиуретанового «дедушки».

В отличие от классических механических ограничителей, которые поглощают энергию, но также отдают ее часть обратно, гидравлический ограничитель поглощает всю энергию, тем самым предотвращая эффект отскока.

Данный немаловажный нюанс позволяет выставлять более мягкие рабочие характеристики амортизаторов, которые при высоких нагрузках будут чаще достигать ограничителя, поскольку его конструкция это позволяет. Результат? Повышенный комфорт при езде по мелким и средним неровностям, которые встречаются чаще всего. С другой стороны, попадание в крупную яму при таких настройках будет ощущаться мягче.

Размеры и варианты исполнения

В спортивном амортизаторе гораздо больший объем масла, поэтому он более громоздкий и имеет выносную камеру, резервуар. Наличие выносного резервуара позволяет увеличить рабочий ход амортизатора, т.к. газ и разделительный поршень не находятся на оси движения штока амортизатора. Иногда выносной резервуар выполнен на гидравлическом шланге. В этом случае резервуар крепится где-то в подкапотном пространстве или в багажнике автомобиля. Некоторые амортизаторы выполнены с резервуаром, жестко закреплённым к корпусу в нижней части (рюкзачного типа). Все зависит от конструкции и компоновки. В любом случае суть одна. Больший объем масла внутри – большая стойкость к продолжительным нагрузкам с разной амплитудой и как следствие, меньший нагрев. Большая стойкость, в данном случае – отсутствие эффекта вспенивания масла и потери рабочих характеристик. Гонка может быть и в пустыне, где температура на улице плюс 40-50 градусов.

Также в выносном резервуаре имеется отсек для закачки инертного газа (как правило, азота), который имеет низкий коэффициент расширения при нагреве, что обеспечивает практически одинаковую характеристику газового подпора во всем диапазоне работы.

Часто спортивная подвеска выполнена «перевернутой», а именно шток амортизатора «спрятан» внутри стойки, т.е. находится внизу. Из явных плюсов:

на шток нет изгибающих нагрузок;
на шток нет внешнего механического воздействия, т.к. не летят камни, пыль, влага.

То есть, когда вы смотрите через витки пружины и видите полированную трубу большого диаметра – это только корпус амортизатора, который по тефлоновым направляющим скользит в корпусе стойки.

Верхняя опора стойки амортизатора

На гражданском автомобиле она выполнена из резинового материала с металлической обоймой. В центре стоит подшипник качения, чтобы шток амортизатора мог вращаться при повороте колеса автомобиля.

В спортивном автомобиле верхняя опора часто выполнена полностью из металла, без упругих элементов. Лишние упругие колебания тут ни к чему. В центре шарнир сферический, т.к. стойка амортизатора за счет кинематики подвески вращается в трех плоскостях, и подшипник качения работал бы на излом.

Часто опора имеет регулировку, и дает возможность изменять продольный (кастор) и поперечный углы наклона стойки.

Самые популярные ошибки, которые все испортят

Несмотря на отработанную технологию замены передних стоек, небрежность и ошибки испортят всю работу

Поэтому важно уделять внимание некоторым моментам при проведении процедуры замены

Неподходящий инструмент

При демонтаже и установке нужно всегда пользоваться только правильным инструментом, соблюдая правила работы с ним:

Ни в коем случае нельзя использовать ударный ключ, поскольку это может повредить амортизатор. Также недопустимо захватывать поршневой шток плоскогубцами

Особую осторожность следует проявлять к винту рабочего поршня, который под давлением газа может отстрелить, нанеся телесные повреждения ремонтнику

Неотрегулированная высота пружин

При поднятии или опускании автомобиля все детали, элементы подвески «приспосабливаются» к определенной высоте.

Если этого не сделать, то, например, слишком короткая пружина может наклоняться и даже выпадать.

Затяжка не по правилам

Если недотянуть или перетянуть различные соединения подвески, то это вызовет нарушения нормальной работы шасси

Поэтому важно контролировать правильный момент затяжки. Ни в коем случае нельзя затягивать амортизаторы, когда колеса автомобиля находятся в подвешенном состоянии

Особо осторожным нужно быть в случае авто с пневматической подвеской. Машину нельзя опускать на землю, когда пневматическая пружина находится без давления. В противном случае воздушная пружина может быстро выйти из строя.

Старые пружины

Когда подвеска потекла уже через 30000 километров пробега, можно оставить старую пружину и опорный подшипник. При этом желательно производить замену на оригинальную стойку.

Непроверенная геометрия осей

При замене передних амортизаторов важно всегда проверять геометрию осей автомобиля. Попросту говоря, этот процесс всегда нужно сопровождать регулировкой развала и схождения колес авто

Если игнорировать такой процесс, то можно столкнуться с серьезными проблемами. Отклонения приведут к напряжению и быстрому износу элементов подвески, ухудшению управляемости автомобиля.

Таким образом, замена передних амортизаторов своими руками вполне выполнимая задача для обычного автомобилиста. Сделав это один-два раза, владелец авто сможет проводить эту процедуру без проблем. Главное – придерживаться правильного алгоритма, не допускать ошибок.

На самом деле ничего нового

Мы не знаем, когда это решение начало использоваться впервые (точных данных в Сети не нашли), но его популярность в качестве дополнительного элемента подвески известна в течение многих лет при экстремальном использовании на спортивных внедорожниках.

В профессиональной среде их называют «Bump Stops». Неудивительно, что они используются на внедорожниках – у них подвеска «заканчивается» гораздо чаще и гораздо сильнее подвержена пробоям, чем на легковых автомобилях.

«Громче» всех на эту тему заявили в Renault во время премьеры нового Renault Megane RS. Однако не инженеры Renault были первопроходцами – подобное решение использовалось ранее в Peugeot 308 GTi (тоже спортивный вариант), но именно люди из Renault Sport уделили больше всего внимания его презентации.

Посмотрите принцип работы гидравлических ограничителей хода на Renault Megane RS на видео:

Быстрый отбой

На чертеже видно, что при нормальном режиме работы амортизатора (движение по дороге) работает калиброванный канал. Именно он определяет работу амортизатора на отбой. Вращая регулировку на штоке сверху между тестовыми заездами можно изменять проходное сечение, перемещая конус вверх или вниз. Тем самым подбирается наилучшее постоянно проходное сечение, что гарантирует наилучшую работу подвески по отбою на конкретной дороге в данных условиях.

Если же автомобиль прыгает, и особенно если прыжок высокий, но короткий по времени, то за время полета колесо не успевает полностью выйти из арки (не выбран весь ход отбоя) и приземление получается очень жёстким, потому что именно на такое же расстояние будет сжиматься подвеска при приземлении.

Но есть ноу хау. При резком перемещении штока поршня открывается канал большего сечения, вся жидкость моментально получает свободу движения из одной полости в другую и колеса как бы «выпадают» сами под силой тяжести (работа системы на рисунке усилия демпфирования показана черными линиями).

Машина без проблем продолжает ускорение, поскольку полный ход сжатия амортизатора дает возможность «отработать» приземление.

Стоит хоть раз попробовать проехать с такой подвеской, ощущения изнутри непередаваемые. Кажется, ты совсем не прыгаешь, а когда тебе показывают фото, ты не веришь своим глазам – ты летишь и достаточно высоко.

Дополнительный отбойник (буфер сжатия)

Дополнительный резиновый отбойник был разработан ООО НПП «Система Технологий» как вторая ступень жесткости буфера сжатия (штатного отбойника) передней амортизаторной стойки.
Конструкция запатентована и может быть применена при разработке и проектировании любых буферных устройств для увеличения эффективности гашения ударной нагрузки по согласованию с ООО НПП «Система Технологий».
1. Дополнительный отбойник SS20.
2. Штатный отбойник.
Работая в подвеске, отбойник сжимается до высоты одного звена. Дальнейшее сжатие отбойника приводит к его раздавливанию вплоть до разрушения. Это может происходить при сильных ударах по подвеске от неровностей дороги, и в этом случае Вы слышите жесткие удары вплоть до металлических.

Получилась вторая ступень сжатия отбойника, и теперь двухступенчатый отбойник может выдержать удар в 5 раз больше.