Регулируемые по жесткости амортизаторы – Регулируемые амортизаторы как способ улучшить проходимость и комфорт внедорожника

Содержание

Регулируемые амортизаторы по жесткости и высоте.

Автомобилисты должны быть только рады здоровой конкуренции производителей транспортных средств. Они в постоянном поиске безопасности и технологических инноваций. Это касается узлов и агрегатов машин, в том числе, настройки амортизаторов.

p1
Разработчики предлагают новые комбинации регулировки высоты амортизаторов для стабильной работы подвески авто и комфортного передвижения по дорогам с разным покрытием.

Автомобили оснащены стойками жёсткости, но немногие владельцы представляют, каким образом работают регулируемые койловеры, в том числе, электронно-управляемые внешние элементы подвесной системы. Об этом пойдёт речь ниже.

Как работают регулируемые койловеры

Нужно понимать, что в конструкциях подвесок есть различия, и немалые. Поэтому, прежде чем выбирать внешние элементы подвески, следует обратить внимание на рекомендации производителя. Важно знать, как настроена система, особенности настройки внешних элементов.

Большая часть транспорта комплектуется масляными амортизаторами с двойным штоком, который приходится периодически менять.

Более мощные машины, в частности внедорожники, однотрубными элементами подвески с газовым наполнением.

Принцип работы регулируемых элементов заключается в следующем.

p2

Регулировать давление жидкости в амортизаторе – это прерогатива поршня. Он полупроницаемый с маленькими отверстиями. Определённое количество масла проходит именно через него.

Из-за того, отверстия микроскопические, жидкость просачивается в небольших количествах, а поршень способен, в этой ситуации, сжимать и поглощать силу.

Особенность регулируемых комплектов в том, что в них можно изменять сами отверстия, их размер. Другими словами, контролировать эффективность поглощения силы.

На заметку.
Если возникло желание или необходимость настройки подвески, следует отрегулировать внешние элементы подвесной системы.

Важно понимать, что система очень сложная. Здесь нужны специальные знания и практические навыки.

Если вы предпочитаете агрессивную манеру езды. Вам нравится входить в повороты на скорости? Получать удовольствие от езды по пересечённой местности? Тогда нужно отрегулировать высоту элементов подвески.

Следовательно, для этого, необходимо большее сопротивление. При передвижении в черте города достаточно регулировок и настроек завода-производителя. Алгоритм следующий:

  1. Автомобиль поднимается на подъёмник.
  2. С обратной стороны элемента есть специальный циферблат, где видна шкала с делениями в диапазоне от 1 до 10, как показано на рисунке.
  3. При постановке диска на более высокое число вы, тем самым, уменьшаете размер отверстий в поршне. Результат манипуляции – повышенная прочность удара.

p3


Может быть, многие не знают, что есть возможность, самостоятельно изменить настройки. Если вы не претендуете на роль Шумахера и не являетесь энтузиастом, скорее всего, нет необходимости регулировать устройство койловера.

С другой стороны, нужно понимать, что от правильных настоек зависит комфорт и безопасность всех участников дорожного движения. Водитель контролирует динамичность машины.

p4

Самые доступные и простые элементы – это те, у которых стационарная опора заменена на 2 пружины и соединена резьбой.

Конструкция, даёт возможность регулировать клиренс автомобиля, перемещая пружины вверх или вниз. Все амортизаторы и пружины изготавливаются из высокопрочной стали и способны выдержать высокие постоянно действующие нагрузки на переднюю часть кузова авто.

Что ещё можно делать? Изменять жёсткость. Такие амортизаторы дороже нерегулируемых образцов. У них шаг и ход штока зависит от изменения клиренса. Эти амортизаторы, с ручной регулировкой и койловеры с автоматической настройкой, могут влиять на скорость движения авто и управление машиной.

Электронно-управляемые конструкции

Жёсткость подвески любого автомобиля определяют:

  1. Пружины.
  2. Амортизаторы.

Варьировать сжатие возможно двумя способами:

  1. Менять упругость пружин.
  2. Менять жёсткость колойвера.

p5
p6
Жёсткость меняется тремя способами:

  1. Изменением диаметра пропускного отверстия.
  2. Сменой вязкости технической жидкости.
  3. Регулировкой давления газового подпора.

Представьте себе, что рельеф местности периодически меняется. Значит, нужно каждый раз, останавливаться и регулировать характеристики амортизаторов? Ситуация кажется абсурдной, а задачи изменений усилий и жёсткости – это миф?

Не совсем так. Чтобы быстро поменять характеристики нам на помощь приходят «электронные мозги».

p7

Электронно-управляемые койловеры серийно выпускаются с начала двухтысячного года. Изначально их устанавливали исключительно на дорогие машины премиум класса. Сегодня, они доступны для машин, средне ценового сегмента. Интересно, что такие монстры как:

  1. Bilstein.
  2. Delphi.
  3. Kayaba.
  4. Koni.
  5. Monroe

и другие, берут за основу один из трёх параметров и работают над его усовершенствованием.

Что твориться на российском рынке? Если движение в этом направлении и у отечественных предприятий. Да, есть успехи и немалые.

p8

В России есть компания «Система Технологий», занимающая лидирующее положение в отрасли. Она больше известна как «ss20», предложила россиянам электронно-регулируемые койловеры. Это поможет изменить в перспективе управление автомобилем. Новости, статьи, тесты, марки Волжского завода опубликованы в интернете.
Может быть, в скором будущем, электронно-управляемые конструкции будут доступны для всех выпускаемых транспортных средств. В любом случае, будущее за ними.

Регулируемые амортизаторы: Летящей походкой — журнал За рулем

Отечественную «десятку», оснащенную стойками с регулируемыми амортизаторами, легко адаптировать к разным дорогам и индивидуальной манере езды любого водителя.

1

Самарские технологии

Комфорт и управляемость стандартной вазовской «десятки» всем известны. На хорошем шоссе и умеренной скорости эти два качества-антагониста худо-бедно уживаются. Если не требовать от машины остроты управления спорткара вкупе с комфортом лимузина, вполне можно обойтись штатными настройками ходовой части. Особенно если свято соблюдать правила — даже на «зеленых» магистралях не разгоняться быстрее 110 км/ч. Но оставим моральные аспекты, поговорим о технических.

Сделать подвеску, одинаково приспособленную к ухабистой дороге и отличному шоссе, возможно. И делают. Но опция эта — привилегия дорогих и породистых автомобилей, в когорту которых «вазы» пока не вхожи. И что же, мириться с этой несправедливостью? Вовсе не обязательно! Самарское НПП «Система технологий» готовит в серию свою новую разработку — подвеску SS20 с регулируемыми амортизаторами.

Все амортизаторы и пружины SS20 подобраны по усилию и жесткости и продаются только парами (слева передний, справа задний амортизатор).

Все амортизаторы и пружины SS20 подобраны по усилию и жесткости и продаются только парами (слева передний, справа задний амортизатор).

Все амортизаторы и пружины SS20 подобраны по усилию и жесткости и продаются только парами (слева передний, справа задний амортизатор).

Нашей «десятке» достался первый предсерийный комплект, без грифа «Для служебного пользования». Чтобы понять, как, собственно, работает такая подвеска, вспомним немного теории.

Амортизаторы. Краткий курс

Действие — противодействие

Задача амортизатора — гасить колебания кузова при проезде по неровностям дороги. Поэтому говорить о жесткости амортизатора неверно. То, что мы обычно понимаем под ней, — сила, противодействующая движению штока в зависимости от скорости его перемещения. Но не будем умничать, пусть будет «жесткость». Жесткость же подвески определяется упругими элементами, на «десятке» — пружинами. И еще один нюанс: чем «жестче» амортизатор, то есть чем больше сила сопротивления, тем ниже амплитуда колебаний системы, то есть формально подвеска должна считаться более мягкой.

На деле же собственной пятой точкой мы ощущаем ее как более жесткую, то есть трясучую. Никакого противоречия здесь нет: при быстрой езде по кочкам тугие амортизаторы не дают пружинам «дышать полной грудью», те не успевают приподнимать кузов и вынуждены работать при большем сжатии, а значит, в более жесткой зоне. Отсюда и тряска, и уменьшение динамического клиренса. Зато колеса четче отслеживают рельеф дороги и, следовательно, автомобиль лучше управляется. До определенного предела, конечно.

Чрезмерная «жесткость» амортизаторов заставит машину скакать по неровностям, как мячик, и об управляемости не будет и речи. Заметим, что нас в первую очередь интересует «жесткость» хода отбоя — именно она в большей мере отвечает за баланс комфорт-управляемость. («Жесткость» хода сжатия важна в основном для спорта — она позволяет ослабить удары при срабатывании подвески до упора.)

Дроссельный, клапанный

Напомним еще, что в работе амортизатора можно выделить два режима. Дроссельный, с преобладающим влиянием на малых скоростях (сопротивление перетеканию жидкости оказывают калиброванные отверстия), и клапанный — при больших, когда жидкость, кроме того, перетекает и через открывшиеся клапаны. Разделение условное, но наглядное, позволяющее оценить работу амортизатора. В ТУ АВТОВАЗа первый соответствует скорости штока 0,105 м/с, второй — 0,315 м/с.

На наших амортизаторах усилие отбоя можно изменять в довольно широких пределах, подстраивая «жесткость» подвесок под конкретные условия движения, причем раздельно для передней и задней. Достаточно лишь выставить в нужные положения ручки-крутилки, установленные между передними сиденьями.

Пока только ручное управление, в перспективе — автоматическая адаптивная подвеска.

Пока только ручное управление, в перспективе — автоматическая адаптивная подвеска.

Пока только ручное управление, в перспективе — автоматическая адаптивная подвеска.

Как оно работает

Конструкция регулируемого амортизатора двухтрубная, но есть в нем и третья труба, образующая вокруг внутренней дополнительный резервуар Эта труба — корпус клапана регулирования. При ходе отбоя (поршень 1 идет вверх) жидкость из надпоршневого пространства перетекает через клапан отбоя 10 в подпоршневое, и через отверстие в верхней части гидроцилиндра 2 и клапан регулирования 7 в резервуар 3. Изменение суммарного усилия отбоя регулируется изменением силы прижима клапана 7. К нему через мембрану 8 подается управляющий сигнал в виде давления, которое мы и задаем.

За давлением следит электроника, управляющая небольшой насосной станцией. Хотим «помягче» — поворачиваем ручки до упора влево. Насос выключен, сигнал нулевой, и амортизатор работает в штатном заводском режиме «стандарт». Первый щелчок вперед — включается режим «комфорт». Давление немного поджимает клапан, и усилие отбоя возрастает на 30%. Следующее положение — «шоссе», или плюс 80% к усилию отбоя. И наконец, «спорт» — дополнительные 150%. Вот, собственно, и весь алгоритм. На первый взгляд, просто, но за этой простотой стоят годы работы и множество патентов.

Насосная станция, создающая давление в управляющей магистрали, закреплена под капотом.

Регулируемые амортизаторы: от пневмосистем до ферромагнитной жидкости

Подвеска автомобиля — элемент компромисса между управляемостью, комфортом, безопасностью, надежностью и ценой конструкции. И, как минимум, настройки управляемости и комфорта всегда противоречат друг другу. Баланс этих качеств крайне важен, поскольку он влияет и на поведение автомобиля, и на его восприятие покупателем. Одним из способов настроить этот баланс, причем иногда самостоятельно, являются управляемые амортизаторы.

 

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.

Регулируемые амортизаторы: от пневмосистем до ферромагнитной жидкости

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.

Регулируемые амортизаторы: от пневмосистем до ферромагнитной жидкости

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.

Регулируемые амортизаторы: от пневмосистем до ферромагнитной жидкостиРегулируемые амортизаторы: от пневмосистем до ферромагнитной жидкости

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.

 

Регулируемые амортизаторы: от пневмосистем до ферромагнитной жидкостиРегулируемые амортизаторы: от пневмосистем до ферромагнитной жидкости

Доэлектронная эпоха

До массового внедрения управляющей электроники существовали как минимум две технологии изменения жесткости амортизаторов на ходу. Первой появилась регулировка для двухтрубных амортизаторов, нижний клапан которых был сделан регулируемым. Гидравлический привод позволял точно выставить противодавление и тем самым изменить настройки подвески. В салоне автомобиля размещали гидравлический насос и регулятор давления.

Однако для гоночных автомобилей предпочтительнее были однотрубные амортизаторы, регулировку которых предложила компания Ohlins.

Такой амортизатор очень похож на обычный «однотрубник», но имеет выносную компенсационною камеру. В ней и установлен регулируемый клапан, а также плавающий поршень, которые и отвечают за изменение характеристик. Первопроходцами в деле массового производства регулируемых амортизаторов были, помимо Ohlins, компании KONI и Bilstein. Однако уже в 1990-е годы амортизаторы подобной конструкции производились сотнями брендов, включая отечественный завод «Плаза», который выпускал регулируемые амортизаторы с гидравлико-электрическим управлением.

 

Электронно-управляемые амортизаторы

Интерес к электронно-управляемым амортизаторам для серийных автомобилей стимулировали наработки компании Lotus Engineering, которая попыталась сочетать электронное регулирование при помощи компьютера с гидравлически управляемыми амортизаторами, создав таким образом активную подвеску. Результаты их работы были реализованы в машинах Lotus для Formula One сезона 1983 года. Именно успехи в гонках показали потенциал, таящийся в активном регулировании амортизаторов.

Амортизаторы с электронным управлением уже не являются исключительно спортивным аксессуаром. За счет интеллектуального управления жесткостью подвески эта конструкция может применяться на любых серийных автомобилях, где требуется улучшить управляемость или плавность хода.

Регулируемые амортизаторы: от пневмосистем до ферромагнитной жидкости

Первой представила серийную машину с электронно-управляемыми амортизаторами компания Toyota. Вышедшая в 1983 году Toyota Soarer получила амортизаторы TEMS (Toyota Electronic Modulated Suspension) собственной разработки. Амортизаторы представляли собой двухтрубную конструкцию с электромагнитным регулирующим клапаном с двумя режимами работы. Электроника позволяла выбрать между спортивным и комфортным режимами, а также имела автоматический режим переключения. В дальнейшем под брендом TEMS выпускались конструкции всех типов: с электрическими клапанами, с внутренними пьезоэлектрическими клапанами и с внешними регулирующими клапанами.

Конструкции с внешним клапаном стали первыми типами управляемых амортизаторов, которые начали поставляться на автосборочный конвейер в середине 1990-х годов. Конструкция с внутренним клапаном в поршне позволяет использовать однотрубные амортизаторы и хорошо сочетается с «перевернутыми» системами. В этом случае внутри поршня находится соленоидный клапан или электропривод для блока переключаемых клапанов. Такая конструкция получается намного проще.

Конструктивно схожие конструкции с электромагнитными клапанами выпускаются под множеством брендов, и их можно встретить на многих моделях автомобилей. Сейчас это уже не ноу-хау, а вполне состоявшаяся и проверенная технология, правда, до сих пор остающаяся весьма дорогой.

 

Магнитные альтернативы

Очень интересную идею реализовала компания Delphi Automotive, выпустив в 2002 году для Cadillac Seville STS подвеску MagneRide. Вместо регулирования пропускной способности клапанов компания решила менять вязкость масла в амортизаторе. Идея основана на свойствах магнитореологической жидкости, коллоидного раствора ферромагнитных частиц в масле. Под воздействием магнитного поля вязкость такой жидкости плавно изменяется. Достаточно расположить в поршне амортизатора магнит — и вот уже готова система изменения свойств амортизатора. Такая система имеет более высокое быстродействие по сравнению с обычным электроприводом, не боится ускорений, менее чувствительна к нагреву и позволяет использовать сложные системы клапанов, что повышает качество работы амортизатора в целом.

Регулируемые амортизаторы: от пневмосистем до ферромагнитной жидкости

К сожалению, недостатки у подобной схемы тоже имеются. Магнитореологическое масло теряет свои свойства со временем, имеет повышенную абразивность и к тому же очень дорого стоит. В результате даже более простая конструкция клапана и поршня не позволяют сделать эту конструкцию в целом дешевле, чем у «обычных» управляемых амортизаторов с электромагнитными или гидравлическими клапанами. Зато список достоинств позволил именно этому типу амортизаторов занять свое место в самых быстрых и дорогих машинах, например в Ferrari, Lamborghini, Range Rover, Audi, Cadillac, Acura и престижных моделях GM. Сейчас выпускается уже третье поколение MagneRide, в которой используются две катушки индуктивности для максимального повышения быстродействия и уменьшения влияния вихревых токов.

 

Регулируемые амортизаторы: от пневмосистем до ферромагнитной жидкостиРегулируемые амортизаторы: от пневмосистем до ферромагнитной жидкости

Каков итог?

На данный момент регулируемые амортизаторы и активные подвески не являются большой экзотикой для серийных машин. Многие мощные модификации имеют подвески такого типа в базовой комплектации. Подобные системы все еще слишком дороги для массового применения, но никаких космических технологий в них не наблюдается, и их появление в массовом сегменте лишь вопрос времени.

Электронно-управляемые амортизаторы: для чего они нужны и как работают

От истоков

 

Как говорит технический словарь, амортизатор — это демпфирующий элемент, предназначенный для гашения колебаний. В автомобиле — колебаний кузова, вызванных работой упругих элементов подвески: листовых рессор или пружин.

 

 

Необходимость демпфирования подвески стала очевидна уже создателям первых автомобилей, и на самой заре автомобилестроения были сконструированы первые амортизаторы. Это были полностью механические конструкции, в виде двух соединенных рычагов, у которых в месте сопряжения располагался пакет из сжатых пружинами круглых дисков (как в сцеплении), которые проворачивались относительно друг-друга и гасили раскачку кузова. Такая система существует и по сей день на различных образцах военной техники, но на автомобилях с конца 20-х — начала 30-х годов появляются и начинают применяться гидравлические амортизаторы, которые, постоянно подвергаясь различным конструктивным изменениям и доработкам, дожили и до настоящего времени.

 

 

На сегодняшний день в автомобилестроении используется пять основных конструктивных типов амортизаторов. Это классический двухтрубный гидравлический (он же «масляный»), однотрубный гидравлический с газовым подпором (он же «газовый»), а также двухтрубный «газовый», «газо-масляный» (действующим веществом здесь является как масло, так и газ), и однотрубный «газовый» с выносной камерой. Как говорится, есть из чего выбирать — и автоконструкторам, и автовладельцам-«тюнингистам». Но остается одно «но»…

 

Два полюса проблемы

 

Такое свойство подвески как «жесткость» задается комбинацией упругих элементов (пружин) и амортизаторов, а также отчасти механических демпферов — сайлентблоков. (Пневматические подвески в данном материале рассматривать не будем — это тема для отдельного разговора.) Всегда упругость пружин и жесткость амортизаторов подбираются совместно. В зависимости от класса автомобиля, подвеска может быть сконструирована как более «мягкая» или более «жесткая», получив весь набор присущих своему типу достоинств и недостатков.

 

 

«Мягкая» подвеска хорошо поглощает дорожный рельеф, обеспечивая плавность и комфорт езды, но проигрывает «жесткой» при скоростном маневрировании и при разгоне-торможении. «Жесткая», в свою очередь, лучше показывает себя на скоростях на ровном асфальте, здесь меньше кренов и раскачки кузова, «приседаний» и «клевков» при резком разгоне и торможении, но уступает «мягкой» в комфорте на неровной дороге, передавая на кузов толчки от каждой ямки. Немалую роль играет и загруженность автомобиля, в зависимости от которой изменяется и работа подвески

 

Не случайно так развит рынок различных «тюнинговых» пружин и амортизаторов, позволяющих доработать штатную подвеску под свой вкус. Но в серийных автомобилях конструкторы вынуждены искать компромисс между комфортом и управляемостью, «мягкостью» и «жесткостью» подвески. Только возможно ли вообще соединить этих антагонистов в одной подвеске и угодить всем — и степенному буржуа, неспешно едущему с семьей за город, и молодому «драйверу», желающему прописывать скоростные виражи на хайвеях?

 

Электронное решение

 

Так как жесткость подвески определяют два элемента — пружины и амортизаторы, то варьировать ее можно либо изменяя упругость пружин, либо жесткость амортизаторов. Но поскольку человечество пока не научилось управлять свойствами металлов, то конструкторы взялись за амортизатор.

 

 

Изменять его жесткость можно тремя способами: варьировать сечение перепускных отверстий, через которое перекачивается масло, изменять вязкость самой рабочей жидкости, варьировать давление газового подпора. По такому принципу всегда разрабатывались и обычные амортизаторы, но они получали заданные свойства «раз и навсегда» и изменять их было невозможно. Были предложены варианты механических систем подстройки жесткости (они доступны и теперь в качестве «тюнинговых»), но для изменения режимов здесь требуется остановка автомобиля и ручная регулировка, и ни о какой гибкости, широкой вариативности, автоматическом и комфортном управлении тут речи нет. А ведь условия движения, дорожный рельеф, по которому перемещается автомобиль, могут меняться очень быстро! И здесь на помощь пришла электроника.

 

 

Заметим, что в мире автостроения электронно-управляемые амортизаторы давно не являются новинкой и начали серийно применяться с начала нулевых годов. Поначалу такие элементы были доступны только на автомобилях премиум-класса, однако к настоящему времени, как и все высокотехнологичные изделия, электронно-управляемые амортизаторы постепенно «демократизировались», становясь все более доступными и находя применение на массовых моделях среднего ценового сегмента. На сегодняшний день электронно-управляемые амортизаторы есть в портфолио у многих брендов с мировым именем, таких как Bilstein, Delphi, Kayaba, Koni, Monroe и др. Кстати интересно, что создавая «электронные амортизаторы», разные производители выбирают для управления им один из трех параметров, задающих характеристики и работают именно с ним.

 

 

Одним из последних автомобилей российского рынка, получившим электронно-управляемые амортизаторы, стал новый Skoda Superb. Тест-драйв этой модели можно прочитать ЗДЕСЬ.

 

Например, компания Delphi решила пойти путем изменения вязкости рабочей жидкости, разработав технологию MRC (Magnetic Ride Control — магнитный контроль перемещения). Здесь в амортизатор заправляется особая магнито-реологическая жидкость, способная менять свою вязкость под воздействием электромагнитного поля, которое генерирует встроенный в поршень амортизатора электромагнит, управляемый через контроллер. Такая система обеспечивает самую широкую вариативность, плавность и скорость реакции, при этом технически очень проста и надежна, поскольку не имеет ни компрессоров, ни сервоприводов, ни систем клапанов. За подобными амортизаторами конструкторы прочат будущее, однако пока что не удается решить вопрос ресурса магнитной жидкости и ее довольно высокой стоимости.

 

 

Другую технологию разрабатывают конструкторы Monroe (один из брендов компании Tenneco). Здесь используется система управления жесткостью посредством изменения перепускания рабочей жидкости в амортизаторе, которая регулируется изменяющим сопротивление электромагнитным клапаном. Он управляется либо вручную водителем, выбирающим соответствующий режим в автомобиле, либо автоматически электронными «мозгами» автомобиля, получающим сигналы от группы датчиков, на основе которого рассчитывает и посылает свой командный сигнал на клапан. Информация с датчиков приходит с частотой 500 сигналов в секунду, благодаря чему реакция подвески оказывается практически мгновенной.

 

Такая система, получившая фирменное название CVSA, на сегодняшний день имеет уже несколько разновидностей, отличающихся по конструкции и функциональности. Наиболее простым вариантом выступает однотрубный или двухтрубный амортизатор с двумя режимами работы клапана, позволяющий выбрать для подвески «комфортный» или «спортивный» режим. Это может быть сделано как вручную переключением кнопки в салоне, либо автоматически.

 

 

Больше возможностей и больше режимов настройки предлагают «семейства» CVSAe — система с внешним гибридным клапаном и трехтрубным амортизатором, CVSAi – постоянно регулируемая подвеска с внутренним гибридным клапаном и однотрубным или двухтрубным амортизатором и CVSA2 – с двойными клапанами и однотрубным амортизатором. Вершиной линейки выступают «семейства» CVSA2/Kinetic с однотрубными амортизаторами, где к двойному клапану добавлена функция управления креном, а также ACOCAR – полностью активная система с однотрубными амортизаторами, обеспечивающая, как заявляет производитель, полный контроль положения кузова. При этом, обе системы, CVSA2/Kinetic и ACOCAR позволяют исключить из подвески поперечную балку, уменьшив тем самым массу автомобиля.

 

Каков итог?

 

На горизонте у электронно-управляемых амортизаторов, очевидно, только светлое будущее и прогресс. Ведь все, что делает нашу жизнь комфортнее и безопаснее, всегда получает развитие. Трудно представить себе, что вдруг остановится распространение автоматических трансмиссий, застопорится оснащаемость климат-контролем и мультимедиа, инженеры бросят работу над системами безопасности. Список можно продолжать и в него входят электронно-управляемые амортизаторы.

 

Противники колебаний: что представляют собой современные амортизаторы

Двухтрубные и однотрубные, «масляные» и «газовые», регулируемые и адаптивные — все это современные амортизаторы. Будем разбираться в конструкциях, их достоинствах и недостатках.

Напомним, что амортизатор представляет собой специальный компонент ходовой части, предназначенный для гашения колебаний кузова, вызываемых работой упругих элементов подвески — листовых рессор, пружин или пневмобаллонов. Комфортность езды и управляемость автомобиля напрямую зависят от работы и характеристик амортизаторов, что во многом определяется их конструкцией. Попробуем рассмотреть основные виды амортизаторов: от проверенных временем до технологических новшеств.

Гидравлический двухтрубный

Конструкция, появившаяся еще в 30-е годы прошлого столетия и до сих пор не потерявшая актуальность. Телескопический гидравлический двухтрубный амортизатор (он же «масляный») состоит из двух полостей в виде труб, вставленных одна в другую. Во внутренней трубе располагается шток с поршнем, прикрепляемый к кузову.

При наезде колесом на препятствие происходит процесс сжатия амортизатора — шток с поршнем во внутренней (рабочей) трубе перемещается вниз, выдавливая специальную жидкость определенной вязкости во внешнюю (компенсационную) трубу. При прохождении препятствия можно наблюдать обратный процесс — отбой амортизатора, при котором жидкость возвращается в рабочую полость. Гашение колебаний кузова происходит за счет вязкости жидкости — при перекачивании из одной полости амортизатора в другую она поглощает кинетическую энергию.

Противники колебаний: что представляют собой современные амортизаторы

Двухтрубный амортизатор в разрезе: 1 - перепускной клапан; 2 - рабочая камера; 3 - поршень; 4 - компенсационная камера

На основе данной конструкции и по тому же принципу к настоящему времени разработано множество других амортизаторов, таких как трехтрубные, регулируемые и адаптивные. Но о них поговорим чуть позже.

Двухтрубный с газовым подпором низкого давления

Конструктивно практически полностью схож с «масляным». Единственная разница: во внешней трубе у такого амортизатора закачан газ (как правило, азот). Такое решение позволяет уменьшить вредное пенообразование в жидкости амортизатора, из-за которого масло перекачивается неравномерно и амортизатор теряет в функциональности.

Противники колебаний: что представляют собой современные амортизаторы

Компоненты / Статьи

Формально двухтрубные газовые амортизаторы считаются средними по жесткости. Благодаря наличию газового подпора они оказываются более жесткими, чем двухтрубные гидравлические. Но при этом за счет двухтрубной конструкции и невысокого давления газа такие амортизаторы мягче, чем однотрубные «газовые».

Однотрубный с газовым подпором высокого давления

Конструкция имеет одну трубу, где перемещается поршень с клапаном, через который перекачивается рабочая жидкость. Также в трубе амортизатора находится механически не связанный ни с чем плавающий поршень, разделяющий рабочую жидкость и газ под высоким давлением.

По сравнению с двухтрубной однотрубная конструкция считается более совершенной, обеспечивающей лучшую теплоотдачу и демпфирующие свойства. Единственный серьезный недостаток — полная непереносимость механических воздействий. Если стенку однотрубного амортизатора даже совсем немного замять, его сразу заклинит и он выйдет из строя. При этом гидравлический двухтрубный небольшой вмятины даже не заметит.

Противники колебаний: что представляют собой современные амортизаторы

Однотрубный амортизатор в разрезе: 1 - газонаполненная область; 2 - плавающий поршень; 3 - область с рабочей жидкостью; 4 - рабочий поршень

Однотрубные амортизаторы считаются самыми жесткими, так как обеспечивают большее усилие сжатия. На практике это означает, что автомобиль с такими амортизаторами меньше кренится при скоростном прохождении поворотов. Но при езде по грунтовке с множеством мелких ям вибрация и толчки на кузов будут передаваться сильнее, чем у двухтрубных амортизаторов.

Амортизаторы с ручной регулировкой

Возможность изменять характеристики амортизатора в зависимости от дорожного покрытия привлекала конструкторов достаточно давно, и уже к 80-м годам прошлого столетия было предложено несколько систем. Так появились амортизаторы с выносной камерой, соединяемой с рабочей полостью через трубку или канал, в котором находится клапан. Поворачивая его в то или иное положение, можно изменять жесткость амортизатора.

Также были разработаны трехтрубные амортизаторы, у которых одна рабочая полость (где перемещается поршень) и две компенсационные (куда выдавливается жидкость). Компенсационные полости соединены между собой через клапан, задав положение которого также можно менять жесткость амортизатора.

Противники колебаний: что представляют собой современные амортизаторы

Амортизаторы с внешней выносной компенсационной камерой

На практике это выглядит так: нужно остановиться, залезть под машину и повернуть регулировочные болты на каждом из амортизаторов. Поэтому в серийных версиях автомобилей такие амортизаторы не устанавливаются и являются компонентом для тюнинга.

Кроме того, для спорта и тюнинга предназначаются байпасные (от англ. bypass — обводная трубка) амортизаторы и койловеры. В первых перетекание рабочей жидкости происходит не внутри корпуса амортизатора, а по внешним трубкам, снабженным регулируемыми клапанами. При этом здесь можно отдельно настроить характеристики амортизатора на сжатие и отбой.

В свою очередь, койловер ( от англ. сoil-over) представляет собой амортизатор с надетой на него пружиной. Некоторые модели позволяют отрегулировать высоту амортизатора и, соответственно, клиренс автомобиля.

Противники колебаний: что представляют собой современные амортизаторы

Амортизаторы с внешней пружиной и возможностью ручной регулировки по высоте

Амортизаторы с автоматической регулировкой

Настраивать жесткость амортизатора, не выходя из машины, — вот основной современный тренд разработчиков подвесок. Весьма интересно здесь выглядит гидромеханическая адаптивная система с дополнительным клапаном, предложенная Koni. В зависимости от частоты колебаний подвески клапан открывается, перепуская жидкость и делая амортизатор более мягким. Таким образом, на ровной дороге амортизаторы сохраняют жесткость, не давая кузову крениться в поворотах, а при въезде на разбитую грунтовку, где колеса начинают прыгать, клапаны в амортизаторах открываются, обеспечивая более плавную езду.

Другой вариант — изменение давления газового подпора. Здесь применяются амортизаторы с выносными камерами, в которых установлены вентили и подведены пневматические магистрали. Нагнетая компрессором или сбрасывая давление, можно регулировать жесткость амортизаторов, а в некоторых системах — и клиренс автомобиля. Регулировка давления осуществляется из салона через специальный электронный блок управления компрессором. Используется данная система для тюнинга, в продаже множество комплектов для установки в гаражных условиях.

Противники колебаний: что представляют собой современные амортизаторы

Элеуктронно-управляемые амортизаторы, в которых жесткость меняется постредством изменения степени пропускания жидкости перепускными клапанами

Свое видение автоматически регулируемого амортизатора предложила компания Monroe. Конструкторы фирмы разработали систему с управляемыми электроникой перепускными клапанами. Получая сигнал, встроенный в клапан соленоид меняет его сечение, делая амортизатор более жестким или мягким. В зависимости от модели система либо управляется вручную, когда водитель может выбрать один из нескольких режимов, либо работает как адаптивная, автоматически меняя жесткость амортизаторов по показаниям датчиков.

Иным путем пошли инженеры Delphi, создав технологию MRC (Magnetic Ride Control). Здесь для амортизаторов была разработана специальная магнитореологическая рабочая жидкость, меняющая вязкость в магнитном поле. В шток амортизатора встроен электромагнит, управляемый отдельным контроллером. В данной системе удалось добиться самой быстрой реакции, когда амортизаторы могут менять жесткость практически мгновенно и бесступенчато, в зависимости от скорости движения, положения руля и работы подвески каждого колеса. Технология выглядит весьма перспективно, однако остаются проблемы со сроком службы рабочей жидкости и стабильности ее свойств при разных температурах.

Противники колебаний: что представляют собой современные амортизаторы

Принципиальная схема работы технологии MRC: под воздействием электромагнитного поля рабочая жидкость меняет вяхкость, частицы "выстраиваются в линию", отчего изменяется и жесткость амортизатора

Каков итог?

Сохраняя свою принципиальную конструкцию, сейчас амортизаторы превратились в высокотехнологичный компонент с электронным управлением, незаменимый при создании различных «умных» подвесок, адаптирующихся к дорожному покрытию и режиму движения. Есть где разгуляться и любителям тюнинга: разнообразие амортизаторов для доводки очень велико — выбирай на вкус и настраивай подвеску как угодно. Но не будем сбрасывать со счетов и старую проверенную двухтрубную «гидравлику»: пока существует парк бюджетных автомобилей и доступного секонд-хенда, недорогим «обычным» амортизаторам всегда найдется работа.

Управляемые и регулируемые по высоте амортизаторы

Львиная доля комфорта и безопасности при движении приходится на работу управляемых амортизаторов. Они гасят колебания кузова и обеспечивают постоянное сцепление колес с дорогой, преобразуя механическую энергию в тепловую. Амортизаторы крепятся к кузову и мосту автомобиля с помощью рычагов подвески и эластичных элементов. Электронно-управляемые амортизаторы – амортизаторы, у которых параметры высоты и жесткости водитель контролирует с помощью электроники.

Конструкции регулируемых амортизаторов по высоте

Первые амортизаторы были чисто механическими и быстро изнашивались из-за трения. Плавность движения прилично страдала. Следующим шагом стало изобретение амортизаторов с гидравлическими рычагами. Принцип работы которых заключается в трении жидкости между отверстиями. Однако высокое давление и быстрый перегрев делают их ненадежными и недолговечными.

В подвесках современных автомобилей применяются телескопические гидравлические, либо управляемые амортизаторы. Последний вид амортизаторов функционирует на основе гидравлического сопротивления. Клапана, перекрывающие отверстия между цилиндрами, контролируют перетекание жидкости, отчего и возникает сопротивление. Существуют однотрубные и двухтрубные амортизаторы. Они, в свою очередь, делятся на масляные (гидравлические) и газомасляные (в народе – газовые).

Типы регулируемых амортизаторов

Стойка амортизатора регулируемая изменяет своё положение следующими способами: Характеристики электронно-управляемых амортизаторов запросто изменяются водителем с помощью блока управления. Это позволяет значительно повысить комфорт и безопасность движения. Выделяются несколько типов регулируемых амортизаторов. Регулируемые электроникой. Водитель контролирует амортизаторы с помощью блока управления и электрических клапанов, расположенных на амортизаторе. С магнитной регулировкой. На жидкость, содержащуюся в амортизаторе, осуществляется магнитное воздействие. Металлические частицы, реагируют на магнит и таким образом, меняются характеристики амортизатора. С управляемым воздушным подпором. Амортизаторы такого рода объединены в единую пневмосистему. Меняя давление в пневмолинии, водитель управляет характеристиками амортизаторов. Гидропневматические амортизаторы. Пневмоэлемент и амортизатор представляют собой единую систему.

Использование электронно-управляемых и регулируемых амортизаторов

Электронно-управляемые амортизаторы с 2003 года начала производить фирма Monroe. Конечно, такие регулируемые амортизаторы на ваз ставить не стоит, тем более, на наши дороги. Амортизатор получил трехтрубную конструкцию, доработанную отдельным резервуаром с электромагнитным клапаном. Управление амортизатором осуществляется контролем силы тока в электромагните.

Изменение характеристик амортизатора происходит практически моментально, достаточно всего 10 мс. MRC (Magnetic Ride Control — магнитный контроль перемещения) – технология используемая фирмой Delphi. 30 процентов жидкости в амортизаторе составляют магнитные частицы, этот коктейль называется магнито-реологической жидкостью.

Смысл в изменении вязкости жидкости амортизатора под воздействием электромагнитного поля. Плюсами такой системы являются низкая шумность, скорость изменения параметров амортизатора и плавность изменения характеристик. Есть и минус – высокая стоимость. TEMS (Toyota Electronically Modulated Suspension) – шедевр представленный автогигантом Toyota. Блок управления меняет направления жидкости в каналах различного сечения, расположенных внутри амортизатора.

Это происходит при помощи механизма расположенного на амортизаторе и регулировочного стержня в штоке амортизатора. Данная система обеспечивает отличную плавность регулировки. Устройство амортизаторов фирмы Rancho  позволяет оснастить их клапанами, расположенными в нижней части амортизатора и соединенными с компрессором. С помощью компрессора водитель контролирует давление воздуха, таким образом меняя жесткость амортизаторов.

Регулируемые подвески

Особые амортизаторы

Изюминка “Mercedes-Benz” S-класса – уникальная система ABC

Активные стабилизаторы поперечной устойчивости “Dynamic Drive” практически не дают “семерке” BMW крениться в поворотах.

ГЛАВНЫЙ элемент многих регулируемых подвесок – специальный амортизатор, который по команде электронной системы управления может менять свои характеристики во время движения автомо¬биля. В остальном такие подвески практически не отличаются от обычных. Как правило, регулируе¬мые амортизаторы имеют несколько фиксированных режимов работы (напри¬мер, стандартный, спортивный и комфортный). Их выбирает водитель с помощью кнопок в сало¬не машины.

Причем регулируемые амортизаторы бывают разные. Например, в ходовой части спортивных купе “Audi TT” или “Chevrolet Corvette ZR1” используется технология “Magnetic Ride”. В такой амортизатор залито специальное масло с магнитными частицами (так называемая магнито-реологическая жидкость). Кроме того, в поршень встроен электромагнит. При движении автомобиля электронный блок управления с различных датчиков постоянно полу¬чает информацию о работе подвески, скорости вращения колес, других параметрах – и в зависимости от выбранного водителем режима регулирует ток в электромагните. Вокруг него создается магнитное поле, под воздействием которого частицы в масле выстраиваются в определенном порядке, увеличивая вязкость жидкости и соответственно жесткость амортизатора. Таким образом, подвеска очень быстро приспосаб¬ливается к любой дороге. До недавнего времени подобные амортизаторы не могли похвастать доступной ценой, высокой надежностью и стабильностью работы, поэтому встречались достаточно редко. Но, как показывают современные тенденции, проектировщикам удалось решить эти проблемы.

По-другому устроены регулируемые амортизаторы других систем – “Four-C” (“Continuously Controlled Chassis Con-cept”), применяющаяся на автомобиле “Volvo S80”; EDC (“Electronic Damper Control”), известной по различным моделям компании BMW, а также PASM (“Porsche Active Suspension System”), ко¬торой оснащаются многие спорткары “Porsche”.

Жесткость амортизаторов у них также регулируется электроникой, только управляет она специаль¬ным электромагнитным клапаном, который пере¬крывает подачу масла из одного резервуара амортизатора в другой.

Однако, несмотря на то, что блок управления несколько сот раз в секунду получает информацию с множества датчиков и в соответствии с их показаниями изменяет настройки ходовой части, быстродействие такой системы почти на порядок ниже, чем у подвески с “магнитными” демпферами. Кроме того, жесткость аморти¬затора в таких системах меняется не плавно, а ступенчато. Иными словами, эффективность подобного шасси не столь высока, поэтому на современных автомобилях оно хоть и широко распространено, но встречается все реже.

Кстати, компания BMW на своих моделях помимо регулируемых амортизаторов EDC для борьбы с кренами кузова в поворотах применяет активные стабилизаторы поперечной устойчивости “Dynamic Drive”. Посередине в них встроен мощный гидромотор, который при прямолинейном движении не работает, и стабилизатор не вмешивается в работу подвески. Начало поворота электроника определяет по сигналу датчиков поперечных ускорений и дает команду гидромотору. Чем круче поворот, тем силь¬нее гидравлика закручивает половинки стабилизатора, препятствуя крену кузова.

Нетрадиционные упругие элементы

Пневмоподвеска обеспечивает “Range Rover” не только высокую плавность хода, но и отменную проходимость.

В ходовой части “Audi TT” используются регулируемые амортизаторы, заполненные специальной магнито-реологической жидкостью.

СДЕЛАТЬ ходовую часть регулируемой можно также с помощью специальных упругих элементов. Многие автопроизводители применяют на своих моделях пневматическую подвеску. В ней традиционные пружины заменены баллонами со сжатым воздухом. Их упругая характеристика практически идеальна, по¬этому машина с таким шасси обладает очень высокой плавностью хода. Необхо¬димое давление воздуха в пневмоэлементах обычно поддерживает компрессор с электроприводом.

Есть у пневмоподвески и другие достоинства. В частности, на универсалах и минивэнах встречается система поддержания постоянного уровня кузова над дорогой. Даже при большой загрузке такая машина сохраняет хорошую управляемость и плавность хода. На дорогих автомобилях (например на внедорожнике “Range Rover”) пневмоподвеска еще сложнее. Воздушным компрессором здесь управляет электроника, получающая сигналы от множества датчиков (скорости, уровня кузова, положения колес и т.д.). С помощью специальной системы клапанов она устанавливает давление в каждом пневмобаллоне индивидуально. Это позволяет заметно уменьшить крены кузова в поворотах и сделать автомобиль устойчивее. Кроме того, водитель по своему желанию может менять дорожный просвет машины.

Оригинальный подход к созданию регулируемой подвески продемонстрировала компания “Mercedes-Benz”, которая устанавливает на некоторые свои модели систему ABC (“Active Body Control”). Ее основной элемент – специальные стойки подвески, объединяющие пружину и амортизатор. Причем пружина находится в герметичном цилиндре, и ее сжатие (а соответственно и жесткость) регулируется поршнем, который перемещается давлением жидкости от гидравлического насоса и гидроаккумуляторов. Управляют работой этой системы электронные блоки, получающие сигналы от 13 датчиков. ABC работает настолько быстро и эффективно, что машина с такой подвеской даже не нуждается в стабилизаторах поперечной устойчивости. Кроме того, при поломке гидравлики ходовая часть сохраняет работоспособность, и автомобиль может двигаться дальше. Недостатком подобной системы можно назвать ее большую стоимость.

Гидропневматическая подвеска

“Citroёn C5” – один из немногих серийных автомобилей с гидропневматической подвеской.

ОТДЕЛЬНО стоит упомянуть о гидропневматических подвесках, лидером в разработке которых вот уже более полувека остается компания “Citroёn”. В такой ходовой части традиционные пружины заменены сферами (вдобавок еще две такие же сферы стоят на каждой оси машины). Они заполнены сжатым газом, выполняющим роль упругого элемента, отделенным от единой гидравлической системы гибкой мембраной. На нее воздействует масло, которое при перемещении колеса вытесняется из стойки подвески. Давление в системе поддерживается гидронасосом, а электроника с помощью специальных клапанов распределяет потоки масла и тем самым изменяет жесткость подвески в очень широких пределах.

Гидропневматическая ходовая часть придает автомобилю отличные ходовые качества, но очень дорога в изготовлении. Поэтому на современных моделях встречается весьма редко.

Автор
Юрий УРЮКОВ
Издание
Клаксон №3 2008
Фото
фото фирм-производителей

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о