Amortyzatory

Funkcja

Rozwój nowoczesnych samochodów, a przede wszystkim rosnąca moc silników i prędkość, sprawiły, że w ostatnich latach technika zawieszenia stała się ważnym obszarem badań i rozwoju. Amortyzator jest ważnym elementem zawieszenia. 

Z technicznego punktu widzenia amortyzator nie jest urządzeniem tłumiącym uderzenia, lecz drgania!

Właściwie powszechnie stosowana nazwa „amortyzator” jest myląca. Nie tłumi on bowiem uderzeń, lecz ma za zadanie redukować i hamować drgania sprężyn pojazdu. 

Sprężyny i amortyzatory tworzą razem ogniwo łączące zawieszenie koła z karoserią i wspólnie wyrównują nierówności nawierzchni. Częstotliwość drgań pochodzących z koła jest około dziesięć razy wyższa niż częstotliwość drgań karoserii – w żargonie fachowym: masa sprężysta. Amortyzator powoduje, że drgania te są tłumione. 

Różnice między amortyzatorami gazowymi a amortyzatorami olejowymi

Wprowadzenie zaawansowanych układów zawieszenia wymaga precyzyjnego dostrojenia amortyzatorów. Sprężyny śrubowe charakteryzują się niewielkim tarciem własnym, dlatego tłumienie drgań przez amortyzatory ma kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa jazdy. 

W pojazdach produkowanych obecnie na skalę masową montuje się amortyzatory gazowe w prostszej technologii dwururowej lub w bardziej zaawansowanej technologii jednorurowej. W przeszłości niektóre pojazdy były standardowo wyposażone w amortyzatory olejowe. 

W przypadku amortyzatorów olejowych występowała wada wynikająca z samej konstrukcji systemu: skłonność do kawitacji (pienienie się oleju), która pojawia się podczas pracy tłumiącej!

W oleju amortyzatora około dziesięć procent gazu jest związane molekularnie. Ruchy tłoka amortyzatora w oleju powodują różnice ciśnienia powyżej i poniżej tłoka. Prowadzi to do uwalniania gazu z cieczy i tworzenia się małych pęcherzyków. Podczas dłuższych przejazdów spienianie się oleju amortyzatora staje się tak znaczne, że siła tłumienia ulega wymiernej redukcji. Podczas dłuższych przejazdów po drogach krajowych lub autostradach możliwa jest utrata siły tłumienia sięgająca nawet 35 procent. Oznacza to, że jazda rozpoczęła się przy pełnej wydajności tłumienia. Jednak wraz ze wzrostem obciążenia amortyzatora wydajność ta powoli maleje, a w konsekwencji zmniejsza się przyczepność kół do nawierzchni. 

Podczas dłuższych przerw lub gdy pojazd znajduje się w stanie spoczynku, pełna siła tłumienia zostaje przywrócona dzięki zmniejszeniu się spienienia oleju. W amortyzatorach gazowych nie występują te ciągłe zmiany siły tłumienia. Gaz (azot) znajdujący się wraz z olejem w amortyzatorze utrzymuje olej pod ciśnieniem, zapobiegając w ten sposób uwalnianiu cząsteczek gazu związanych w oleju amortyzatorowym. 

W przypadku amortyzatorów gazowych można z całą pewnością wykluczyć spienianie się oleju podczas jazdy!

Ponieważ charakterystyka sprężyn i amortyzatorów pozostaje stała nawet podczas dłuższych przejazdów i przy najwyższym obciążeniu, amortyzatory gazowe umożliwiają precyzyjne dostrojenie zawieszenia. Szczególnie podczas tuningu zawieszenia (pojazdy z obniżonym zawieszeniem) ważne jest, aby przy pozostałym skoku sprężyny zapewnione było precyzyjne tłumienie drgań.

Przekształcanie energii przez amortyzator

Amortyzator jest w zasadzie przetwornikiem energii. Przekształca on energię kinetyczną sprężyny w ciepło poprzez tarcie cieczy. Odbywa się to w następujący sposób: 

• Tłok amortyzatora porusza się w górę i w dół w cylindrze wypełnionym olejem. 
• Precyzyjnie zdefiniowane otwory zaworowe w tłoku amortyzatora i/lub zawór denny hamują ruch tłoka amortyzatora na tyle skutecznie, że drgania sprężyny są natychmiast ograniczane. 
• W przypadku najechania na przeszkodę najpierw obciążona zostaje sprężyna. Podczas ugięcia nie może być ona hamowana przez amortyzator, który w tej fazie ulega ściśnięciu (faza kompresji). 
• Gdy sprężyna zrównoważy już przeszkodę, amortyzator musi spowolnić ruch sprężyny, która rozpręża się z dużą siłą. Podczas tego procesu amortyzator jest rozciągany (faza rozciągania). 
• W fazie rozciągania amortyzator ma większą siłę tłumienia niż w fazie ściskania. Podczas tej pracy tłumienia amortyzator może się nagrzewać do temperatury nawet 120 °C, w zależności od stanu nawierzchni, prędkości jazdy i temperatury zewnętrznej. 
• Dobre amortyzatory są przystosowane do tego obciążenia termicznego.

Bezpieczeństwo

Amortyzatory ulegają stopniowemu zużyciu. Kierowca przyzwyczaja się do coraz gorszych właściwości jezdnych. Aby nie zagrażać bezpieczeństwu jazdy, należy w regularnych odstępach czasu przeprowadzać testy układu zawieszenia w warsztacie. Kontrola układu zawieszenia powinna być jednak przeprowadzana wyłącznie przez przeszkolony personel na odpowiednich stanowiskach kontrolnych.

Ważne jest, aby podczas kontroli układu zawieszenia uwzględnić nie tylko amortyzatory, ale cały układ zawieszenia. Zadaniem układu zawieszenia, mającym kluczowe znaczenie dla bezpieczeństwa, jest zapewnienie odpowiedniego przyczepności opon do nawierzchni w każdych warunkach jazdy. Aby zachować poczucie bezpieczeństwa podczas jazdy oraz właściwości jezdne zgodne z zaleceniami producenta pojazdu, kluczowa jest współdziałanie wszystkich elementów układu zawieszenia. Nawet niewłaściwe ciśnienie w oponach może znacznie pogorszyć właściwości jezdne.

Więcej na ten temat w magazynie:

• Amortyzatory i zawieszenie – niedoceniane elementy zużywające się