Амортизаторы: прошлое, настоящее, будущее
Среди многих узлов и агрегатов, унаследованных автомобилем от своего предка – конного экипажа, есть и амортизаторы. Большинство современных автомобилистов не представляют себе, какой долгий путь проделали они, пока обрели привычные нам формы.
Амортизатор – элемент подвески, превращающий механическую энергию в тепловую, служит для гашения колебаний и поглощения толчков и ударов, действующих на раму или несущий кузов автомобиля. Амортизаторы применяются совместно с упругими элементами – пружинами или рессорами, торсионами, подушками.
Первый патент на гидравлический амортизатор для автомобиля был выдан в 1908 году легендарному Луи Рено. В 1930?е годы большое распространение получили горизонтальные амортизаторы Дюбонэ, в которых в качестве упругого элемента применялась пружина, работавшая на скручивание. К ней крепился рычаг подвески, а сам амортизатор – к раме. При сложности конструкции «поросята», как их называли за специфическую форму, имели одно большое преимущество: компактность. Среди автомобилестроительных компаний, широко использовавших амортизаторы Дюбонэ, – Mercedes-Benz и BMW, причем баварцы применяли их до начала 1960-х годов.
Наибольшее распространение получили гидравлические амортизаторы, в которых сила сопротивления зависит от скорости перемещения штока в рабочем теле – масле. При возвратно-поступательном движении поршень амортизатора через небольшое отверстие перепускает масло из одной камеры в другую, превращая механическую энергию в тепловую.
По конструкции гидравлические амортизаторы могут быть двухтрубными или однотрубными. Первый, как следует из названия, состоит из двух труб: внешняя является корпусом, внутренняя заполнена рабочей жидкостью, в которой перемещается поршень с клапанами. Пространство между трубами заполнено запасом жидкости для охлаждения и компенсации утечек, а также воздухом – для компенсации изменения объема. При относительной простоте изготовления и ремонта двухтрубных амортизаторов они обладают и конструктивными недостатками. Один из них – при работе с большими нагрузками жидкость сильно греется и может вспениться или смешаться с компенсационным газом, что сильно ухудшит демпфирование.
Однотрубный амортизатор, являющийся, по сути, самой эффективной конструкцией, представляет собой трубу, заполненную рабочей жидкостью, в которой перемещается поршень. Для компенсации изменения объема рабочей жидкости нижняя часть цилиндра заполнена газом, отделенным от рабочей жидкости плавающим поршнем-перегородкой. Для улучшения характеристик рабочей жидкости при нагреве давление газа значительно выше атмосферного. Единственный недостаток «однотрубников», относительно высокая цена, компенсируется целым рядом неоспоримых преимуществ – стабильными характеристиками, возможностью установки штоком вниз для снижения неподрессоренных масс и др.
Разработчики не останавливаются на достигнутом и предлагают все новые способы усовершенствования обычных амортизаторов. Так, профессор Университета штата Нью-Йорк Лео Зуо предложил использовать энергию, выделяющуюся при срабатывании амортизатора, для экономии топлива. По словам разработчиков, такие амортизаторы помогут экономить от 1 до 8% топлива. Новинка, в создании которой также принимали участие студенты университета, уже стала лауреатом престижной премии R&D 100, известной как «Оскар» для изобретателей.
Такой амортизатор преобразует энергию от ударов в электричество. При езде на скорости 100 км/ч в обычных условиях на среднеразмерном автомобиле амортизатор может генерировать энергию мощностью 100–400 Вт. Если же состояние дороги оставляет желать лучшего, мощность генерируемой энергии возрастает до 1600 Вт.
Полученная энергия используется для зарядки аккумулятора и питания электронных систем автомобиля. В результате снижается нагрузка на генератор. Таким образом, удается снизить расход топлива.
Пока речи о коммерческом использовании разработки не идет. Однако она запатентована, а университет выделил средства ученым на скорейшее ее внедрение в производство.
На современном рынке присутствует немало известных производителей амортизаторов. О новинках компании Delphi и интересной разработке компании FENOX мы рассказываем в отдельных врезках. О некоторых других крупных фирмах говорится ниже.
Торговая марка ALCA получила широкую известность на российском рынке автокомпонентов в первую очередь благодаря своим щеткам стеклоочистителя и автоаксессуарам. В 2011 году немецкая компания ALCA MOBIL AUTO Accessories GMBH, владелец торговых марок ALCA и HEYNER, вышла на рынок автомобильных амортизаторов. Презентация новых амортизаторов ALCA состоялась на выставке «Мир автомобиля» в Санкт-Петербурге. Ассортимент амортизаторов прежде всего закрывает модельные ряды наиболее популярных на российском рынке иномарок российской сборки и ВАЗовских моделей.
В ближайшее время в программе компании появятся амортизаторы для автомобилей Nissan и Mitsubishi, которые также очень популярны в России. В ассортименте компании представлены как газовые, так и масляные амортизаторы, поэтому все автовладельцы могут подобрать наиболее удобные модели в соответствии со своими пристрастиями.
При производстве амортизаторов используются оригинальные маслоотражательные кольца NOK Japan, которые дают высочайшее уплотнение, и высококачественные резиновые втулки, обеспечивающие повышенную долговечность. Из особенностей амортизаторов необходимо отметить рабочую температуру жидкости до –50°С. Сегодня амортизаторы ALCA обеспечены самым большим в России гарантийным сроком – до двух лет.
Что же касается ценовой политики, то амортизаторы ALCA находятся в «золотой середине», отвечая оптимальному соотношению «цена – качество».
Компания KYB в этом году примет участие в выставке «MIMS powered by Automechanika 2012» и выступит в качестве генерального спонсора.
Основные продукты, которые компания продает на территории Таможенного союза, – амортизаторы и пружины KYB.
В прошлом году компания вывела на российский рынок серию амортизаторов Skorched4's, которая ранее продавалась только в Австралии, и совершенно новую линейку для автомобилей бизнес класса – Extage.
Skorched4's – специальная серия амортизаторов для внедорожников, которая позволяет получить превосходную управляемость и контроль над автомобилем на бездорожье. В то же время Skorched4's обладает превосходными характеристиками и на дорогах с твердым покрытием.
Регулируемые амортизаторы серии Extage призваны дать отточенную спортивную управляемость тяжелым седанам и микроавтобусам.
В ноябре 2011 года компания открыла собственный испытательный полигон в непосредственной близости от своего самого крупного завода – Gifu North Plant. Такой полигон предоставляет широкие возможности для проведения тестирования продукции KYB. Его главное преимущество в том, что все испытания будут проводиться на реальных автомобилях и на различных поверхностях.
Недавно на базе исследовательского центра в провинции Сагами (на территории завода KYB) был открыт центр по разработке и внедрению электронных технологий. Этот центр объединит специалистов в области электронных технологий, разработки и моделирования, производства и многих других. Создание такого центра позволит снизить время, требуемое на внедрение продукта в серийное производство.
Компания ZF – один из мировых лидеров в области разработки и выпуска амортизаторов – видит развитие конструкции подвески в проектировании и выпуске не отдельных ее элементов, а крупных узлов, готовых к установке на конвейере. В рамках этой работы концерн выпускает несколько семейств амортизаторов, предназначенных для интеграции в такие системы. Прежде всего это серийные амортизаторы BasicLine, которые выпускаются на базе стандартных решений и технических характеристик ZF Sachs под требования заказчика (модульная конструкция, без сварки). Они выпускаются ограниченным ассортиментом размеров амортизаторов по сравнению с амортизаторами CustomizedLine, и в них используют заранее предустановленные комбинации клапанов. Такое решение позволяет уменьшить затраты на техничeскую разработку амортизатора, оптимизировать производство и обеспечить быстрый ввод новых моделей в серийное производство. Немаловажно, что всё вместе помогает добиться лучшего соотношения «цена – качество».
Цель создания амортизаторов CustomizedLine: добиться оптимального соотношения между комфортом, безопасностью и динамикой. Индивидуальные технические решения для амортизаторов и стоек дают возможность подбора конкретной модели для полной адаптации к автомобилю. Модульная система позволяет подобрать характеристики и конструкцию амортизаторов для оптимального обеспечения запросов заказчика; они создаются под специальные запросы автопроизводителей, с дополнительными функциями.
Поиск экономичных и эффективных решений для снижения веса и использования отведенного пространства привел к разработке семейства амортизаторов EcoRide. При их разработке особое внимание уделялось оптимизации стандартных решений для снижения стоимости продукции в соответствии с требованием заказчика. Вот несколько примеров: алюминиевый корпус, полый шток, холоднотянутый корпус с переменной толщиной стенок, облегченная чашка пружины, пластиковая серьга и сверхлегкая стойка с интегрированной ступицей из композитных материалов, армированных карбоновым волокном.
За последние годы в России успешно развивается несколько компаний, которые выпускают амортизаторы и комплексные стойки подвески высокого качества с применением интересных и оригинальных конструкторских и технологических решений.
Компания «БелМаг» освоила выпуск амортизаторов к российским легковым автомобилям лишь несколько недель назад, но скрупулезный подход «БелМаг» к выбору технологического оборудования и комплектующих с первого дня обусловливает отличительные особенности выпускаемых ею амортизаторов.
Шток амортизаторов изготавливается из высококачественной легированной стали и проходит многостадийную механическую обработку. Первичная обработка проводится на токарных центрах с ЧПУ, затем штоки поступают на линии из шести бесцентрово-шлифовальных станков фирмы CINCINNATI (США), что обеспечивает высочайшие показатели прямолинейности и круглости штока по всей его длине. Далее шток подвергается твердому хромированию и тонкому шлифованию до 12-го класса чистоты обработки поверхности, что обеспечивает высокую долговечность и хорошие эксплуатационные свойства узла. Дополнительная зонная обработка штока ТВЧ обеспечивает повышенную твердость в ответственных местах детали.
Конструкция амортизаторов – классическая двухтрубная, с применением прецизионных клапанов, обеспечивающих необходимые характеристики работы амортизатора на сжатие и отбой, а материалы, из которых изготавливаются клапаны, обеспечивают их надежную работу в различных режимах эксплуатации.
Уплотнительные кольца изготавливаются из прогрессивного полимерного материала японского производства, что обеспечивает оптимальную герметичность в широком температурном диапазоне и в течение всего периода эксплуатации.
Применяемая амортизаторная жидкость имеет стабильные характеристики кинематической вязкости – это дает надежную работу узла в любых климатических и погодных условиях.
Санкт-Петербургский амортизаторный завод «Плаза» осуществляет производство амортизаторов для различных типов механических транспортных средств, в том числе более 320 наименований однотрубных гидропневматических амортизаторов высокого давления для конвейерной комплектации автозаводов и на вторичный рынок.
Основным направлением деятельности завода является разработка конструкций и производство однотрубных гидропневматических амортизаторов высокого давления, где наряду с ранее выпускаемыми «перевернутыми» вставками (картриджами) для стоек освоены классические однотрубные стойки типа McPherson.
Авторская технология хромирования штоков и цилиндров (патент «Плаза» № 2230837) и специальная технология сборки обеспечивают высокий уровень производства и качества.
В последние годы проведена модернизация конструкции серийных «однотрубников», внедрены трехуровневый разделитель газовой и жидкостной сред (совместный патент с импортозамещающей компанией по резинотехническим изделиям «РЕАМ-РТИ», г. Москва, № 2300680) и двухуровневое уплотнение штока типа «сухой блок» пенополиуретаном – новый буфер сжатия (отбойник), что значительно повышает эксплуатационные показатели и удовлетворенность потребителей. В настоящее время осуществлено освоение однотрубных амортизаторов для условий эксплуатации Heavy Duty более 50 наименований.
Разработана конструкция, изготовлены и проведены стендовые испытания амортизаторов с регулировкой гидравлических сил сопротивления, проводится изучение рынка по этой тематике с целью планирования необходимых опытно-конструкторских работ.
Слово эксперту
Владимир Волков, эксперт по сертификации продукции автомобилестроения, канд. техн. наук
Амортизаторы относятся к тем узлам и агрегатам автомобиля, которые напрямую влияют на безопасность управления и движения. В этом – одна из причин пристального внимания к их конструкции и надежности со стороны органов сертификации. Прежде чем амортизатор поступит в производство, он проходит длительные и всесторонние испытания с применением самого современного оборудования и по методикам, учитывающим все требования страновых и международных стандартов безопасности.
Образец каждого амортизатора, предназначенного для серийного производства, проходит длительные ресурсные испытания под нагрузками, превышающими те, которые ему предстоит испытать в реальной жизни. То же самое относится и к уже выпускаемым амортизаторам, регулярная проверка которых также проводится органами сертификации.
В России действует жесткая система контроля как отечественных, так и импортных амортизаторов, которая позволяет отбирать лучшие образцы высокого качества.
В Испытательном центре продукции автомобилестроения ГНЦ РФ ФГУП «НАМИ» работают высокопрофессиональные специалисты, не допускающие выхода на российский рынок низкокачественных поделок сомнительного производства.
Слово производителю
Два бренда
Крупные и ответственные производители стараются учитывать региональные особенности рынка. Так, в июне белорусская компания FENOX Global Group представила новый продукт – амортизаторы FENOX DUO с уникальной по своему составу амортизаторной жидкостью Castrol Aero HF 858B. Анализ рынка Сибири показал, что потребители часто сталкиваются с одной и той же проблемой. Узлы и агрегаты автомобиля не выдерживают экстремальных температур. В результате потребители получили новый амортизатор, способный работать в тяжелых условиях региона.
Новинка разрабатывалась совместно с производителем масел Castrol, с которым давно сотрудничает FENOX, она обещает стать прорывом на рынке автозапчастей и комплектующих.
Название Aero жидкость для амортизаторов получила не случайно. Изначально она поставлялась Castrol для нужд авиакомпаний. Однако белорусские конструкторы, изучив ее свойства, предложили использовать ее в амортизаторах. По словам представителей Castrol, результат превзошел самые смелые ожидания. Был получен продукт, во многом превосходящий имеющиеся на рынке аналоги. Более того, по важности для себя этот проект в Castrol ставят в один ряд с контрактом, заключенным еще в 1914 году. Тогда компания договорилась о поставках масел для производства Ford T. Теперь же в Castrol говорят о том, что FENOX первая в мире «применила эту формуляцию» в амортизаторах.
Использование гидравлической жидкости пониженной вязкости Castrol Aero позволяет амортизаторам FENOX выдерживать экстремальные переменные температурные режимы, сохраняя стабильные рабочие характеристики. Лабораторные исследования подтверждают, что отклонение параметров демпфирования амортизаторов в температурном режиме от –43°С до +65°С не превышает 7% (отклонение до 40% у производителей, использующих альтернативную жидкость). А благодаря инновационной технологии Castrol Stability System, гарантирующей стабильный индекс вязкости и включающей ингибиторы коррозии и присадки, препятствующие износу, ресурс амортизаторов увеличен. При этом исключен эффект «холодного старта» (амортизаторы начинают стабильно работать даже при –40°С).
Слово производителю
Для иномарок и «россиянок»
Компания Delphi предлагает широкий ассортимент амортизаторов для вторичного рынка, обеспечивающих повышенный комфорт, безопасность и точность управления автомобилем. Все продукты проектируются и производятся по спецификациям оригинального оборудования и заключают в себе новейшие оригинальные технологии.
Широкий ассортимент из более чем 1550 артикулов, охватывающих более 10 тыс. моделей, покрывает до 95% автопарка Европы.
Кроме того, Delphi предлагает широкий ассортимент амортизаторов (38 артикулов) для автомобилей отечественного производства, таких как LADA (Samara, классика, 2110, Niva), «Ока», ГАЗ («Волга», ГАЗель), АЗЛК, Chevrolet Niva.
Однако, не останавливаясь на достигнутом, компания расширяет свою линейку амортизаторов, добавив туда 22 новых артикула, семь из которых поставляются на конвейеры автопроизводителей, а четыре Delphi представляет первой на вторичном рынке.
Эти новинки производятся для таких автомобилей, как MINI Countryman, BMW X5(E70) (поставляется на конвейер), BMW X6 (E71) (поставляется на конвейер), Toyota Yaris II, Land Rover Range Rover III (OE), Suzuki Swift III и Renault Megane III, Laguna III, Kangoo и т.д.
