Амортизатор — один из ключевых элементов подвески любого автомобиля. Его задача, гасить колебания, возникающие при наезде колеса на неровности дороги, и не допускать раскачивания кузова и отрыва колёс от дорожного полотна. Однако простейший гидравлический амортизатор, состоящий из цилиндра и поршня, на практике оказывается неработоспособным без специального конструктивного решения — компенсации объёма. Именно о том, что такое амортизаторы с компенсацией, как они устроены и какие виды существуют, пойдёт речь в этой статье.

Зачем амортизатору нужна компенсация

Чтобы понять суть проблемы, рассмотрим принцип работы простейшего телескопического амортизатора. Он состоит из цилиндра, заполненного маслом, и поршня, который перемещается внутри цилиндра под действием штока. При сжатии и растяжении подвески масло перетекает через узкие клапанные каналы в поршне, а гидравлическое сопротивление преобразует энергию колебаний в тепло.

Но здесь возникает физическая проблема:

• при сжатии амортизатора шток входит внутрь цилиндра, уменьшая его внутренний рабочий объём;
• масло практически несжимаемо, поэтому «лишнему» объёму жидкости, вытесняемому штоком, нужно куда-то деваться;
• без компенсации этого объёма амортизатор просто заклинит или разрушится от избыточного давления.

Именно для решения этой задачи в конструкцию амортизатора вводится компенсационная полость — отсюда и название «амортизаторы с компенсацией».

Двухтрубные амортизаторы с компенсационной полостью

Наиболее распространённое решение — двухтрубная конструкция. Вокруг рабочего цилиндра размещается второй, внешний корпус, образующий компенсационную полость, заполненную маслом лишь частично (обычно наполовину). Оставшееся пространство занимает воздух или газ под небольшим давлением.

Принцип работы

1. Ход сжатия. Шток входит в цилиндр. Часть масла прокачивается через клапаны поршня в надпоршневую область, а излишки жидкости, вытесняемые штоком, через нижний компенсационный клапан уходят в компенсационную полость, сжимая находящийся там газ.
2. Ход отбоя (растяжения). Шток выходит из цилиндра, объём освобождается, и масло из компенсационной полости через клапан возвращается в рабочий цилиндр.

Таким образом, компенсационная полость выполняет роль «резервуара», принимающего и возвращающего масло при каждом цикле работы подвески.

Преимущества и недостатки

Плюсы двухтрубных амортизаторов:

• простая и технологичная конструкция, невысокая стоимость;
• комфортные характеристики демпфирования;
• нечувствительность к небольшим вмятинам внешнего корпуса.

Минусы:

• при интенсивной работе масло может вспениваться (аэрироваться), смешиваясь с газом,, это снижает эффективность демпфирования;
• худший теплоотвод по сравнению с однотрубными конструкциями;
• ограничения по положению установки.

Однотрубные газонаполненные амортизаторы

Альтернативный способ компенсации объёма реализован в однотрубных амортизаторах с газовым подпором. Здесь компенсационная камера расположена внутри единственного цилиндра и отделена от масла плавающим разделительным поршнем. Камера заполнена газом (обычно азотом) под давлением 20–30 атмосфер.

При входе штока в цилиндр вытесняемое масло сдвигает плавающий поршень, сжимая газовую подушку, — именно она и компенсирует изменение объёма.

Достоинства такой схемы:

• газ отделён от масла, поэтому вспенивание исключено;
• лучшее охлаждение — тепло отводится напрямую через стенку цилиндра;
• стабильные характеристики при высоких нагрузках, что важно для спортивных и скоростных автомобилей;
• возможность установки в любом положении, в т.ч. «вверх ногами».

Недостатки: более высокая цена, повышенная чувствительность к повреждениям корпуса и, как правило, более жёсткая работа на мелких неровностях.

Выносная компенсационная камера

В гоночной и высоконагруженной технике применяются амортизаторы с выносным компенсационным резервуаром, соединённым с рабочим цилиндром шлангом. Такая конструкция позволяет:

• увеличить объём масла и газа, улучшив теплоотвод и стабильность характеристик;
• уменьшить габариты самого амортизатора;
• реализовать дополнительные регулировки демпфирования (например, отдельно на высоких и низких скоростях сжатия).

Компенсация объёма — обязательный элемент любого современного гидравлического амортизатора. В «гражданских» автомобилях чаще всего применяются двухтрубные амортизаторы с компенсационной полостью между корпусами — они недороги и комфортны. Для спортивных и нагруженных условий эксплуатации предпочтительны однотрубные газонаполненные конструкции и решения с выносной камерой, обеспечивающие стабильное демпфирование даже при интенсивной работе подвески. Понимание этих различий помогает правильно выбрать амортизаторы под свой стиль вождения и условия эксплуатации автомобиля.