Обзор амортизаторов Boge

Амортизатор относится к основным функциональным элементам подвески транспортных средств. К ведущим производителям данных компонентов принадлежит компания Boge.

Устройство и принцип функционирования

Амортизатор – элемент подвески, служащий для поглощения толчков и гашения колебаний ее подвижных элементов и корпуса. Принцип функционирования основан на преобразовании механической энергии в тепловую.

Для гашения колебаний значительных масс и устранения высоких скоростей связанных упругими компонентами меньших масс амортизаторы используются с пружинами, торсионами, рессорами и т. д.

Классификация

В систематике амортизаторов применяют несколько критериев.

Один из них – принцип функционирования, в соответствии с которым выделяют 3 типа.

• Фрикционные (механические / сухого трения). В простейшем варианте они представлены трущейся парой с фиксированным усилием сжатия. Встречаются варианты с регулируемым усилием, пропорциональным передвижению и т. д. В любом случае сопротивление не зависит от скорости движения рычага. Ввиду этого фрикционные амортизаторы выполняют гашение колебаний. Поэтому их называют демпферами. К достоинствам данных механизмов относят простоту, низкие требования к механической обработке деталей и эксплуатационным условиям, ремонтопригодность, устойчивость к мелким повреждениям. В качестве недостатков выделяют наличие усилия страгивания и неустранимый износ трущихся поверхностей. В настоящее время такие амортизаторы используются на отдельных типах военной техники. К тому же в тихоходных и легких транспортных средствах вроде тракторов и мопедов применяют схему гашения колебаний за счет трения элементов подвески. Наконец, по-прежнему актуальны листовые рессоры, также представляющие собой фрикционные механизмы. Однако они выполняют функции и упругого элемента, и демпфера за счет взаимного трения.
• Гидравлические (вязкостного трения). Сила сопротивления определяется скоростью передвижения штока. Рабочим телом является масло, служащее и смазкой. Принцип функционирования состоит в вытеснении масла из одной камеры в другую через перепускной клапан поршнем при возвратно-поступательном движении. В результате механическая энергия переходит в тепловую. Жесткость определяется настройкой перепускных клапанов, вязкостью масла и влияющей на нее окружающей температурой. Для большинства моделей значение фиксировано и задается производителем, но более продвинутые спортивные варианты имеют регулировку. Это наиболее распространенный тип.
• Электромагнитные. Близки по принципу функционирования к линейным двигателям.
• Газовые. Вместо масла используется газ, но принцип функционирования тот же, что у газомасляных вариантов. Такие амортизаторы не применяют на автомобилях.
• Комбинированные. К данной категории относятся газомасляные и олеопневматические варианты. Рабочим веществом является масло, а газ предотвращает образование пены.

Гидравлические амортизаторы дифференцируют по конструкции.

• Рычажно-лопастные.
• Рычажно-поршневые.
• Телескопические (одно- и двух трубные).
• С газовым подпором или без (масляные).

Рычажные варианты применялись с 30 до 50-60 гг. Такие механизмы значительно отличаются от современных аналогов. Первые модели были созданы на основе патента Мориса Худейи 1906 г. Они включают вращающееся на оси колесо с 4 лопатками, расположенное в конусообразном корпусе, заполненном маслом. Лопатки имеют отверстия (позже с клапанами) создающие при повороте оси сопротивление потоку. Таким образом они обеспечивают демпфирование. Корпус зафиксирован на раме. С другой стороны из него выходит ось, которую посредством рычага и шарнирного соединения прикрепляют к подвеске. Жесткость регулируется путем перестановки рычага.  Позже конструкцию модернизировали, добавив регулировку жесткости из салона. В целом данный тип характеризуется малой эффективностью, неремонтопригодностью и сложностью производства ввиду необходимости тонкой подгонки деталей.

Рычажные амортизаторы

Позже появились рычажные гидравлические модели поршневого типа. Принцип их функционирования основан на приводе поршня рычагом посредством кулачкового либо кривошипного механизма. В результате поршень создает ток масла между полостями, сопротивление которому оказывают клапаны. Для амортизаторов такого типа возможна настройка усилия сжатия и отбоя в обширном диапазоне путем замены клапанов. Последние для этого устанавливали снаружи корпуса за заглушками. К недостаткам таких амортизаторов относят высокую стоимость, обусловленную необходимость точного изготовления многих компонентов и большим количеством металлических деталей. Это же определяет малу ремонтопригодность, за исключением замены клапанов и уплотнений, которые ведут к течи при износе. С появлением более современного типа к 40 гг. эти амортизаторы постепенно стали выходить из применения, но использовались до 60 гг.

На смену им пришли трубчатые модели авиационного типа. Они отличаются лучшей стабильностью характеристик при высокоскоростном движении, обусловленной более эффективным рассеиванием тепла, и меньшей стоимостью, определяемой лучшей технологичностью.

Двухтрубные амортизаторы представлены конструкцией из 2 соосных труб. Внешняя выполняет роль корпуса, а внутренняя наполнена маслом и содержит поршень с клапанами. В промежуточном пространстве находится запас жидкости и воздух. Первая служит для охлаждения и компенсации утечек, второй – для компенсации колебаний объема, возникающих вследствие движения штока и температурного расширения. К достоинствам относят простоту и ремонтопригодность при приемлемых эксплуатационных параметрах и надежности. Невысокая стоимость во многом обусловлена небольшим внутренним давлением. Благодаря этому невысоки требования к уплотнению и не требуются дорогие материалы. К тому же отсутствуют выступающие элементы, что позволяет размещать амортизатор внутри пружины. Долговечность обусловлена возможностью функционирования в течение длительного времени с небольшой протечкой благодаря запасу масла. Однако это ухудшает охлаждение. Основным недостатком считают снижение эксплуатационных характеристик в сложных условиях. Так, большие нагрузки при спортивной езде или движении по бездорожью приводят к перегреву ввиду вспенивания масла вследствие перемешивания с воздухом. В результате потери свойств ухудшается управляемость. К тому же на бездорожье и плохих дорогах данные амортизаторы склонны к кавитации, особенно при низком давлении компенсационного газа. Это ведет к ускоренному выходу из строя и последующему разрушению прочих элементов подвески. Ввиду невысокой скорости реакции они характеризуются посредственными эксплуатационными параметрами при скоростном вождении и значительной вероятностью аквапланирования. К тому же конструкция обуславливает определенные особенности расположения: максимальный угол наклона – 45°, хранение и транспортировка в вертикальном положении, установка корпусом вниз. Последнее ухудшает свойства ввиду увеличения неподрессоренных масс. Перед установкой требуется прокачка. Такие амортизаторы наиболее распространены в настоящее время. Они подходят для спокойной езды по хорошим дорогам. Однако эти компоненты неуместны для автоспорта, так как обладают недостаточными параметрами стабильности, снижения неподрессоренных масс, надежности, ресурса.

В однотрубных вариантах труба заполнена маслом и содержит поршень с клапанами, выполняя вместе с этим роль корпуса. Компенсационный газ содержится в нижней части, отделенной подвижным поршнем. Это новый тип, получающий распространение и представляющий наиболее эффективную конструкцию. Данные амортизаторы характеризуются стабильностью параметров в различных условиях и высшей скоростью реакции. Ввиду несмешиваемости газа и масла исключено вспенивание, а высокое давление исключает кавитацию. Это обеспечивает следующие преимущества: меньшие крены и сокращенный на 5-20% тормозной путь в сравнении с двухтрубными моделями, более поздний эффект аквапланирования. Возможна установка в любом положении под любым углом. К тому же не требуется прокачка. Сокращена вероятность перегрева ввиду непосредственного контакта рабочего цилиндра с воздухом. К тому же при том же общем размере больше поршень и цилиндр и больше масла, следовательно, лучше теплоемкость. Ввиду этого эксплуатационный срок дольше в 1,5-2,2 раза. К основным недостаткам относят чувствительность к механическим воздействиям (повреждения корпуса ведут к заклиниванию поршня), сложность производства и высокую стоимость. Последнее обусловлено необходимостью применения более прочных материалов ввиду большего давления. К тому же при размещении компенсационной камеры в цилиндре сокращается ход. Это компенсируют уменьшением клапанов и поршня. В единичных моделях компенсационную камеру выносят за пределы корпуса. Наконец, высокое давление создает большое выталкивающее воздействие на шток, вследствие чего, может потребоваться замена пружин на более слабые.

Однотрубные амортизаторы

Газовый подпор может быть низкого и высокого давления. Его наличие мало влияет на жесткость и функционирование в обычных условиях, но существенно повышает стабильность характеристик при сильных нагрузках, предотвращая вспенивание масла.

По характеру действия трения.

• Одностороннего действия (сопротивления на прямом ходу). Такие варианты характеризуются незначительным сопротивлением сжатия, а основное усилие направлено на отбой. Это обеспечивает плавность хода, однако при скоростном прохождении большого количества неровностей малое сопротивление сжатия приводит к тому, что амортизатор не успевает вернуться в начальное положение. В результате происходят пробои, связанные со снижением сопротивления отбоя в результате того, что ход отбоя происходит не из изначальной точки. Поэтому с появлением амортизаторов двойного действия от таких моделей постепенно отказались.
• Двустороннего действия (сопротивления на обратном и прямом ходах). Такие варианты обеспечивают сопротивление в обоих направлениях хода. Ввиду этого они передают толчки на кузов при прямом ходе. Однако такая конструкция более эффективна ввиду того, что обеспечивает возможность достижения оптимального соотношения между стабильностью и плавностью хода. Для склонения его в сторону жесткости, обеспечивающей стабильность, повышают сопротивление на сжатие, а для достижения плавности и комфорта – на отбой. Для большинства автомобилей сопротивление на отбой делают больше, что сокращает толчки от неровностей и снижает удары колеса о дорожную поверхность при возврате.

Еще один критерий – изменение сопротивления в зависимости от ускорения и скорости передвижения катков.

• С постоянным трением. Это простейшие модели.
• С трением, пропорционально либо нелинейно зависимой от перемещения («релаксационные»). Используются в основном на быстроходной гусеничной технике.
• С трением пропорциональным скорости передвижения катка. К данному типу принадлежит большинство гидравлических моделей).
• С сопротивлением, пропорциональным ускорению.

О компании Boge

Boge входит в концерн ZF Friedrichshafen AG и занимается производством амортизаторов для моделей VAG, BMW, Mercedes, Saab, Volvo, Honda, Iveco, Kia, Hyundai, Ford, Alfa Romeo и т. д. Это одна из старейших фирм такого профиля. Осуществляется поставка компонентов и на конвейеры, и на рынок запчастей. Ассортимент включает более 4,4 тыс. моделей амортизаторов и еще более 1,6 тыс. прочих деталей (пружины, сайлентблоки, подушки двигателя). В целом, продукция Boge подходит для 95% мирового автопарка. Для сторонних моделей амортизаторы соответствуют оригинальным аналогам. Boge имеет заводы в Германии, Франции, Великобритании, Испании, США.

Амортизаторы Boge

Продукция, помимо гидравлических амортизаторов, включает серию Turbo, представленную усиленными газонаполненными амортизаторами и стойками, ориентированными на спортивную эксплуатацию.

Производитель применяет технологии микрополировки, индукционной закалки, хромирования. Для амортизаторов Boge используются термостойкие уплотнители и масла.