Что такое демпфер на автомобиле?
Что такое демпфер и для чего он нужен
Как бы хорошо не спроектировали конструкторы автомобиль, полностью устранить вибрации не удастся. Даже у новых авто имеются составные части, которые при эксплуатации вибрируют. Некоторые из этих вибраций передаются на кузов, есть вибрации, которые идут на рулевое управление.
Особо как-то эти вибрации на безопасность не влияют, однако способны несколько испортить удовольствие от поездок на авто.
Рулевой демпфер в упаковке
Самыми распространенными являются вибрации двигателя, особенно в авто со спортивным направлением. Их высокооборотистые двигатели при переключении передач, когда в КПП производится смена крутящего момента, могут достаточно сильно вибрировать. Второй элемент, который тоже может доставлять неприятные ощущения – рулевое управление. При движении управляемые колеса принимают на себя все неровности дороги и через рулевой механизм передают его рулевое колесо, что выливается в вибрацию руля.
Конечно, производители стараются по максимуму снизить данные вибрации. Для этого двигатель крепиться к подрамнику или кузову через резинотехнические элементы – подушки двигателя. При работе силовой установки резина воспринимает на себя вибрацию и гасит ее.
На рулевом механизме для гашения вибрации тоже используются резинотехнические элементы – сайлентблоки, которые устанавливаются в рулевых тягах со стороны крепления их к рейке.
Но этих виброгасящих элементов иногда недостаточно, чтобы полностью устранить вибрации. К тому же, со временем подушки и сайлентблоки изнашиваются, их резиновая составляющая «проседает», они перестают должным образом гасить вибрации и они начинают в большей степени передаваться на кузов и рулевое управление.
Что касается рулевых механизмов, то на некоторых зарубежных авто применяются демпферы, в задачу которых входит гашение вибраций. К примеру, такие устройства используются на Mercedes Benz. Недавно на рынке также появились и демпфер для двигателей.
Дополнительные демпферы для автомобиля
Демпфер — это не что иное, как амортизатор, но только меньших размеров, чем те, что используются в подвеске. Установив их на двигатель и рулевой механизм можно добиться значительного снижения вибрации.
Что примечательно, многие автовладельцы, особенно отечественных авто, устанавливают такие устройства на рулевой механизм от того же Mercedes Benz, причем значительных переработок не требуется.
Что касается демпфера для двигателя, то сейчас производятся эти устройства под определенные модели. Они идут в комплекте со всеми крепежными элементами и инструкцией по их установке. Есть также универсальные демпферы, которые можно поставить на любое авто. В комплекте у них имеется минимальный набор крепежных элементов. А вот как установить его на авто, придется думать самому автовладельцу.
Далее разберемся, как же установить демпфер на машину. Вначале рассмотрим виброгасящее устройство для двигателя.
Демпфер двигателя
Демпфер двигателя и его установка
Установка его, по сути, не очень сложная. Один конец демпфера крепиться к кузову авто, а второй – к двигателю. Но вот как его закрепить – это уже вопрос.
Поэтому вначале рассмотрим крепеж демпфера, предназначенного для установки только на автомобилях Mazda 3. В комплекте демпфера к этому авто идет сам амортизатор, крепежная скоба, устанавливаемая на двигатель, крепежное кольцо для кузова, болты и шпильки.
Установка не особо сложная. Все это будет монтироваться в подкапотном пространстве с правой стороны по ходу движения.
Крепежное кольцо имеет специальную форму для установки его на кузов в месте крепления передней стойки. Чтобы кольцо установить, достаточно открутить болты крепления стойки, положить кольцо так, чтобы отверстия в нем совпали с крепежными отверстиями стойки. Затем болты нужно установит на место и затянуть.
Крепежная скоба закрепляется на двигателе, на площадке ниже маслозаливной пробки. Для ее крепления используются шпильки, идущие в комплекте.
Затем между крепежными элементами устанавливается демпфер и закрепляется болтами. На этом установку виброгасящего устройства на Mazda 3 можно считать завершенной.
Несколько сложнее установить данный элемент. Если он универсален и не имеет специальных креплений.
Сравнительно легко демпфер можно установить, если на авто имеется распорка подвески, проходящая под капотом. Именно к ней и можно прикрепить один конец демпфера.
Для крепления к двигателю возможно потребуется изготовления крепежной скобы. Главное, правильно выбрать место крепления. Можно изготовленную скобу прижать какими-либо болтами двигателя. В общем, здесь уже – дело выбора самого автовладельца.
Если нет распорки, некоторые самостоятельно изготавливают крепежное кольцо к кузову авто. В целом, способ крепления не особо важен, главное, чтобы один конец демпфера крепился к кузову, а второй – к мотору.
Демпфер рулевого механизма
Установка рулевого демпфера
Такие устройства также могут продаваться в виде комплекта со всеми крепежными элементами. Но некоторые просто приобретают демпфер от Mercedes Benz и устанавливают его на свое авто.
Располагается этот вдоль рулевого механизма. Как и в случае с демпфером двигателя, один конец его крепиться к кузову, а второй – непосредственно к механизму в месте крепления тяг к рейке.
Некоторые версии идут в комплекте со специальной распоркой, делающей конструкцию более жесткой и надежной.
Рассмотрим, как производится установка демпфера от Mercedes Benz. Итак, имеется только демпфер, но для него нужно предусмотреть места крепления.
Для этого нужно открутить скобу крепления рулевого механизма, ту, что ближе к расширительному бачку. Далее к этой скобе приваривается пластина с отверстием для крепления демпфера.
Ещё кое-что полезное для Вас:
Видео: Установка Демпфера на УАЗ Патриот
Затем потребуется переходник для закрепления демпфера к рейке механизма. Для этого из металла вырезается пластина, по форме напоминающую сердечко.
В этой пластине нужно просверлить три отверстия. Два должны совпадать с отверстиями для крепления тяг к рейке. Ниже этих двух отверстий должно быть еще одно – для крепления демпфера.
После этого можно приступать к сборке. Вначале ставиться скоба крепления механизма, а к ней уже прикрепляется конец демпфера.
Затем нужно открутить болты крепления тяг, прижать к тягам заготовленный переходник и закрутить болты обратно. После к переходнику прикручивается другой конец демпфера.
Если же приобретен комплект, включающий специальную распорку, то установить все и вовсе будет несложно.
В этом комплекте помимо самого демпфера и распорки идут еще и скобы крепления механизма, но доработанные для установки распорки и виброгасящего элемента. Обычно в комплект также входит переходник.
Все что остается для установки на рулевой механизм – это снять заводские скобы крепления и на место их установить идущие в комплекте.
Затем устанавливается и закрепляется распорка. Останется только закрепить переходник, и установить демпфер.
Все эти работы не такие сложные, но польза от использования демпферов значительная. Автовладельцы, установившие демпфер двигателя, отмечают снижение вибрации силовой установки, «четче» становиться переключение передач.
Что касается демпферов руля, то отмечается, что происходит смягчение ударов от колес на рулевое колесо, снижается вибрация руля при торможении, уменьшаются стуки со стороны подвески.
Teamer › Blog › Инерционный демпфер приводного вала — зачем он нужен?
Многие автовладельцы видели на приводных валах инерционные демпферы, в частности на В3 они выглядят следующим образом — правый (стоит у всех, кроме VR6):
И левый (я так и не понял в какие комплектации В3 его ставили, но на В4 левый приводной вал немного отличается от В3 и на нём демпфера уже нет):
Попытавшись поискать доступную информацию по инерционным демпферам в рунете ничего толкового не нашёл, зато была статья в английской википедии.
Предлагаю собственный свободный перевод некоторых интересующих нас частей.
Инерционный демпфер, также известный как гармонический гаситель, является устройством, установленным в конструкциях, требующих снижения амплитуды механических колебаний. Применение демпферов может предотвратить дискомфорт, повреждение или прямое разрушение конструкции.
Принцип действия.
Инерционные демпферы стабилизируют вредное движение, вызванное гармоническими колебаниями. Демпфер уменьшает вибрацию системы со сравнительно лёгким компонентом так, чтобы в худшем случае колебания последнего были менее интенсивными. Грубо говоря, на практике системы настроены так, чтобы или отодвинуть рабочий режим от опасной частоты или демпфировать резонансную частоту в тех случаях, когда сложно или дорого амортизировать непосредственно саму конструкцию. Примером последнего случая может служить демпфер крутильных колебаний коленвала. Демпферы часто включают в себя фрикционный или гидравлический компонент, который превращает механическую кинетическую энергию в тепло, таким примером может служить автомобильный амортизатор. Электрический аналог — колебательный контур.
*Дальше пропущу, так как конкретно для нашего случая ничего не нашёл, просто идут показательные графики колебаний до применения демпфера и после, разговоры об эффективности его применения*
Демпферы в автомобилестроении
*Тут идёт часть с примером использования демпфера в Формуле 1 фирмой Рено, но для нас ничего интересного, больше обсуждается аспект законности использования такой конструкции регламентом Ф1*
Инерционные демпферы широко используются в серийных автомобилях, как правило на шкиве коленчатого вала, для контролирования крутильных колебаний и, несколько реже, изгибающей способности коленвала. Также они используются в трансмиссии для gearwhine (?) и в других узлах, таких как выхлопная система, кузов или подвеска для снижения шумов и вибраций. Практически все современные машины имеют по крайней мере 1 инерционный демпфер, у некоторых моделей их количество доходит до 10 и более.
Традиционная конструкция инерционного демпфера коленвала заключается в тонком слое резины между ступицей шкива и внешней оправой (outer rim). Эта конструкция часто называется гармоническим гасителем (жаль схемы нет — прим. от меня). Аналогичной конструкцией является центробежный маятниковый демпфер, который используется для снижения крутильных колебаний в двигателях внутреннего сгорания некоторых современных автомобилей.
*Пример использования инерционного демпфера в автомобиле Citroёn 2CV*
Это всё. Дальше идут примеры использования демпферов в высотных зданиях для поддержания их устойчивости. В качестве другого примера использования инерционного демпфера в автомобиле можно обратиться к подвеске Land Rover:
Комментарии, данные по демпферу (судя по стилю написания источник официальный): It’s a mass damper, attached to the damper spring seat, used to absorb vibration and prevent noise intrusion into the vehicle interior.
Its efficacity/effectivness is mostly observed on gravel roads (or on roads paved with granite cubic stones) where the vibrations are with high frequency and short course.
Перевод: это инерционный демпфер, прикрепленный к седлу пружины и используемый для поглощения вибраций и предовращения шумов, проникающих в салон автомобиля.
В наибольшей степени эффективность этой конструкции наблюдается на гравийной дороге (или на дороге, выложенной гранитной брусчаткой), где вибрации происходят с высокой частотой на коротком расстоянии.
Информации немного, но для себя можно сделать такой вывод: инерционный демпфер ставится для гашения вибраций и колебаний, думаю в случае приводных валов навряд ли мы почувствуем вибрацию «на себе», а вот подшипники дифференциала и остальные близлежащие узлы конструкции на мой взгляд потеряют в своём ресурсе, принимая на себя бОльшие вибрации, нежели в конструкции с таким демпфером.
UPDATE #1: касательно В3 инерционный демпфер устанавливается ещё на траверсе передней опоры двигателя 9A:
Тут по-моему совершенно очевидно его прямое предназначение гасить вибрации. Только фото траверсы в сборе с демпфером не нашёл.
UPDATE #2: интересную статью по демпферам нашёл на сайте tkn.by. Оригинал тут.
Демпфер — приспособление для снижения механических колебаний путем поглощения части энергии колеблющейся системы. На работающем дизеле наибольшую опасность представляют угловые колебания коленчатого вала (крутильные колебания).
Крутильные колебания возникают, когда периодичность возмущающей силы кратна собственной частоте колебаний коленчатого вала. Совпадение вынужденных и собственных частот колебаний, которое называется резонансом, приводит к поломкам. В качестве поглотителей крутильных колебаний коленчатого вала используются демпферы.
Демпфер в основном состоит из двух сочленяемых деталей: корпуса и инерционной массы, разделенных между собой слоем силиконовой жидкости или резины.
При угловых колебаниях корпуса демпфера, жестко связанного с коленчатым валом, относительно инерционной массы возникает трение, которое обусловлено вязкостью силиконовой жидкости или резины.
Мощные бензиновые генераторы в своей конструкции, аналогично дизельным генераторам имеет демпфер. Проект ast-power.ru предлагает генераторы работающие на любых видах топлива: бензин, дизель, газ. Продукция компании отличается высоким качеством.
На преодоление трения между деталями демпфера расходуется энергия, что уменьшает размах крутильных колебаний. Если по тем или иным причинам инерционная масса маховика относительно корпуса неподвижна, то демпфер не уменьшит, а увеличит размах крутильных колебаний коленчатого вала.
Фирмы Ford, Mazda, Volvo и другие для предотвращения поломок коленчатых валов на дизелях вместо демпферов, которые снижают размах резонансных угловых колебаний вала, устанавливают на носок коленчатого вала шкив, изолированный посредством эластичной прослойки от ступицы.
Изоляция инерционной массы шкива от ступицы посредством эластичной прослойки повышает собственную угловую частоту коленчатого вала и смещает резонанс крутильных колебаний первого порядка за пределы рабочих оборотов дизеля.
Неработоспособный демпфер создает реальную опасность поломки коленчатого вала, вызываемой крутильными колебаниями.
В связи с этим каждый демпфер перед его установкой на отремонтированный дизель необходимо проверять на степень поглощения им крутильных колебаний.
Из-за сложности измерения крутильных колебаний коленчатого вала оценка эффективности демпфера на ремонтных предприятиях и в процессе эксплуатации не проводится.
Даже замена демпфера на новый, поступивший с завода-изготовителя, не гарантирует его эффективности.
В результате поломки коленчатых валов с характерным изломом от крутильных колебаний при резонансе не связывают с неэффективностью демпфера.
Чтобы обеспечить простой и надежный контроль эффективности демпфера, устанавливаемого на отремонтированный дизель, предложено простое устройство штатного контроля (УШК) по измерению собственной затухающей частоты угловых колебаний упругого вала.
UPDATE #3: Подходил я к одному очень уважаемому преподавателю на кафедре, который не только теорию рассказывает, но и сам постоянно практикует какие-то испытания на двигателях и их доводку, задал вопрос о том самом демпфере на приводном валу. Ответ таков: если его снять, то на коленвал передаются вибрации, которые «на себе» никак не почувствовать, нагрузки от этих вибраций передаются на вкладыши и остальные части ШПГ, что в итоге будет влиять на их ресурс, не говоря уже о деталях коробки передач. На VR6 демпфера на валу нет, потому что вероятней всего он перенесён в другое место (подтверждено Деном 35iEdition , демпфер на VR установлен на самом коленвале).
Если кто ещё обладает инфой к размышлению — делитесь, добавим.
Зачем нужен рулевой демпфер в автомобиле: что даёт и почему важен
Рулевой демпфер – важный элемент безопасности управления автомобиля и мотоцикла, наиболее часто встречающийся на последнем, но который также можно увидеть на внедорожниках. В частности, используется на внедорожниках, оснащенных неразрезной передней осью, подготовленных для преодоления сложного рельефа направлений, на которых нет дорог. Впрочем, демпфер руля может ставиться и на легковые автомобили, например, он стоит на Лада Гранта и некоторые другие легковые модели.
Зачем нужен рулевой демпфер?
Цель этого демпфера – гашение поперечных колебаний элементов рулевого управления, которые могут привести к опасным последствиям.
Если широко взять необходимость использования устройства на некоторых типах автомобилей (мы говорим про подготовленные для серьезного внедорожья джипы), то можно сказать следующее: элемент способен поглотить резкие, внезапные, а оттого крайне нежелательные колебания рулевых тяг в плоскости, которые могут возникать после проезда автомобиля по неровностям дороги (бездорожья), которые могут передавать значительные ударные нагрузки на элементы рулевого управления и фронтальную ось.
Как видно на фото выше, демпфер рулевого управления установлен между передними колесами поперечно и горизонтально, что полностью отличается от обычного амортизатора. Принцип его работы точно такой же, как и у каждого амортизатора на колесе, но задача у него другая.
Для чего используется рулевой демпфер?
Таким образом, рулевой демпфер можно представить как своеобразный амортизатор, работающий в горизонтальной плоскости (которым он является с технической точки зрения). Но зачем он нужен?
В частности, если мы берем основную цель применения горизонтально расположенного демпфирующего элемента, можно сказать следующее: основным предназначением демпфера является гашение нежелательных колебаний элементов рулевого управления, которые могут сильно мешать управлению машиной из-за накопления водителем усталости, а также влиять на износ элементов подвески и рулевого управления, а также других частей автомобиля, в частности шин.
Особенно актуально его применение на неровностях, которые во время их проезда на автомобиле откликаются подергиванием, перемещением рулевого колеса из стороны в сторону. С ними приходится бороться водителю, зачастую ставя под угрозу безопасность движения на автомобиле.
Также частью работы рулевого демпфера является возвращение руля в исходное положение с целью удержания автомобиля в прямолинейном движении.
Но, пожалуй, самая важная часть работы демпфера – это повышение курсовой устойчивости автомобиля при движении по асфальтированным дорогам и избежание такого явления, как шимми (он же воблинг, на сленге – «расколбас»), – самопроизвольных колебаний передних колес при рулении, возникающих из-за люфтов крепления, деформации опоры колеса и боковых колебаний транспортного средства – явления негативного и крайне опасного:
Видео взято с YouTube-канала «Rare Parts Inc»
Как видите, при этом явлении колеса, рулевое, подвеска начинают бесконтрольно ходить в горизонтальной плоскости, наращивая амплитуду и норовя развернуть автомобиль вокруг своей оси. Управлять машиной, попавшей в такое состояние, практически невозможно.
Вызывается явление шимми при наезде на препятствие или после попадания одного из передних колес в яму. Исключить или минимизировать отрицательное поведение передней подвески может как раз установка рулевого демпфера, который также называют демпфером шимми. Именно он будет гасить все колебания, которые будут в последующем возникать между рулевыми тягами и мостом.
Отсюда можно сделать несколько важных выводов, чтобы ваш внедорожник не попадал в подобные ситуации:
1. Джиперам важно следить за исправностью передней подвески и рулевого управления;
2. Следить за исправностью рулевого демпфера;
3. Не производить несанкционированных изменений в элементы рулевого и подвеску автомобиля (тюнинг).
Принцип действия рулевого демпфера
По принципу действия рулевой демпфер и внешне, и внутренне схож с амортизаторами. Технически это амортизатор, то есть емкость, разделенная на две части штоком, с определенным количеством отверстий, через которые с определенной скоростью протекает жидкость – масло. Создаваемое жидкостью сопротивление и гасит возникающие колебания на колесах, передающиеся на руль , делая поездку не только комфортнее в любых условиях, но и безопаснее.
Рационально гасим автомобильные шумы и вибрации
Для настройки и проверки акустических свойств, в частности, используются безэховые камеры ― в том числе с беговыми барабанами или интегрированные в аэродинамические трубы.
Каждый из нас сам определяет важность тех или иных потребительских свойств автомобиля. Кого-то больше интересует простор, например, кого-то ― управляемость. Но акустический комфорт актуален для всех. Не нужно быть экспертом, чтобы понять, шумен ли автомобиль. Первые выводы можно сделать буквально в начале поездки. Тогда как, скажем, оценка плавности хода или тормозов требует времени. В индустрии шумы и вибрации объединены в англоязычное понятие NVH (Noise, Vibration, Harshness). За последним словом скрывается, скажем так, жёсткость, интенсивность явлений ― прямой аналог слову harshness в техническом русском не найти.
Если в области NVH всё плохо, человек физически это чувствует: перегружается нервная система и головной мозг, уходит внимание, снижаются тонус и реакция. Поэтому в современных ― более тихих ― автомобилях легче ездить на дальняк. Только не надо говорить, что со временем «стала лучше шумоизоляция»! С точки зрения теории, шумоизоляция ― последний и совершенно не обязательно самый эффективный способ обеспечить акустический комфорт. Сейчас разберёмся почему.
Про NVH трудно рассуждать без глубокого погружения в физику и математику. Чтобы не завязнуть в высоких материях, мы упростим некоторые вещи. Но не будет ошибкой сказать, что шум генерируется вибрациями. Сами по себе они тоже вредны, причём особенно для техники.
Итак, у любого колебания есть источник. Автомобильные шумы и вибрации генерируются прежде всего двигателем и выхлопной системой, катящимися колёсами, а также воздухом, обтекающим кузов. Есть ещё несколько десятков источников, но доминируют именно перечисленные. Обычно на городских скоростях основной «вклад» вносит силовой агрегат, на шоссейных 90-100 км/ч всё голосит практически в равной степени, а после 120-130 км/ч беспокоят в первую очередь возмущения аэродинамического и дорожного происхождения. Это в теории.
Любой шум, например от мотора, распространяется двумя путями. Механически — через вибрации панелей кузова и структурных элементов, имеющих физическую связь с источником, — и непосредственно по воздуху, в том числе «проникая» через те самые панели, как показано на иллюстрации. Поэтому есть три основных пути борьбы с шумом. В порядке приоритета это снижение интенсивности его происхождения, гашение вторичного излучения структурными элементами и только в третью очередь ― звукоизоляция, то есть «ловля» той составляющей, что передаётся воздушным путём.
Например, снижение шума от двигателя начинается ещё с организации процесса сгорания, которое по возможности должно быть сглаженным. Крупные излучатели звука ― блок цилиндров, крышка головки, поддон картера ― конструируются так, чтобы не резонировать в такт рабочему процессу в цилиндрах. Всё чаще подобные элементы делают из пластмасс, прямо на них наносятся шумопоглощающие материалы, а весь мотор по возможности «капсулируется». Раньше сильно шумели выхлопные системы, но невольно помогли катализаторы и фильтры твёрдых частиц, сглаживающие пульсации отработавших газов в помощь глушителям.
Дальнейшему распространению вибраций должны препятствовать опоры силового агрегата. Точки их крепления выбирают так, чтобы не провоцировать колебания кузова. Памятна история первых серийных ВАЗов-2108, у которых из-за неверно расположенной передней опоры вибрации и шум на холостом ходу достигали дискомфортного уровня. Опору переносить было поздно, её сделали мягче, что принесло ряд других проблем.
Сегодня гидравлические опоры силового агрегата, объединяющие в себе упругую и гасящую функцию (как дуэт пружины и амортизатора в подвеске), перестали быть экзотикой. Наиболее эффективны активные опоры, создающие движение в противофазе к вибрации либо изменяющие свою жёсткость в зависимости от условий.
Колебания, всё же попадающие на кузов, нужно минимизировать. Очень важно избежать резонансов. Максимально жёсткий кузов совершенно не обязательно получается и тихим. Монолитная конструкция может снизить резонансы, но увеличить структурную передачу шума.
В отличие от журналистов, автомобильные инженеры чаще оперируют понятием резонансных частот кузова, а не его жёсткости на кручение. Причём оптимальная частота не должна быть как можно больше или меньше ― она должна быть ровно такой, чтобы избегать резонансов. Потому что кузов ― лишь один из членов сложнейшей колебательной системы, в которую входят и упругие элементы подвесок, шины, сиденья, и все источники колебаний.
Силовая схема кузова разрабатывается с учётом всего перечисленного. Даже те детали, которые не несут серьёзной нагрузки, обладают усилителями и подштамповками, чтобы максимально противодействовать вибрациям. Высокопрочные и термически обработанные стали, прокат переменной толщины, технологии склеивания кузовных деталей и прочие ухищрения применяются даже в массовом автостроении. При этом компьютерная симуляция всё равно выявит остаточные вибрации. Что с ними делать?
Если в двух словах, в таких точках нужно изменить частоты собственных колебаний, чтобы уйти от резонанса. Например, применив вибродемпферы — жёстко или мягко закреплённые массы. Не стоит удивляться, обнаружив при ремонте где-нибудь в недрах переднего бампера чугунную трёхкилограммовую чушку: её здесь не забыли на заводе, а прикрутили строго согласно конструкторскому расчёту, дабы нивелировать колебания определённых частот. Грузы поменьше часто ставятся на детали подвески или выхлопной системы.
В определённых местах в полости кузова заливается пена, свойствами напоминающая строительную, а на плоские панели клеятся, например, битумные маты. Но не сплошняком, как при гаражном тюнинге, а точечно, выбирая места на базе компьютерного моделирования. Шум использует любые лазейки, поэтому минимизируется число отверстий в кузове, а особенно в моторном щите. Любое из них тщательно изолируется. Хорошо, что ушли в прошлое механические приводы акселератора и автоматических коробок передач, служившие мощным каналом передачи вибраций. И только после того, как все конструктивные резервы выбраны, наступает время звукоизоляции.
Если всё сделано верно на предыдущих стадиях, много её не потребуется. Например, для Гольфа седьмого поколения использовалось на четыре килограмма меньше шумоизоляционных материалов, чем для предшественника. Современные мягкие маты и ковры ― технологические шедевры, точно отформованные под контуры и рельеф моторного щита или пола. В салоне совсем без покрытия не обойтись, ибо оно выполняет ещё и теплоизоляционную функцию. Но не удивляйтесь, например, голому металлу вокруг запасного колеса в багажнике — это значит, по мнению производителя, шум успешно погашен первичными мерами.
Подобные «протоколы» касаются не только шума от двигателя, а применяются для каждого источника. Поверьте, о борьбе с гулом качения шин, аэродинамическими возмущениями или наружными звуками можно написать по отдельной статье. Там масса нюансов, тонкостей и хитростей. Домашняя оклейка дополнительными матами безусловно даёт эффект, но такой подход нельзя назвать рациональным. Ради пары децибел выигрыша придётся не только потратить тысячи рублей на материалы и работы, но ещё и возить с собой десятки лишних килограммов, расплачиваясь за них повышенным расходом топлива.
Последний писк моды ― системы активного шумоподавления, создающие с помощью колонок аудиосистемы полезный звук в противофазе вредному. «То на то» должно давать тишину. Увы, подобные системы работают не идеально точно, ограничены по мощности и частотному диапазону: такова физика. Шумы от мотора и дороги достигают ушей водителя и пассажиров всего за 0,009 с, а лучшие противосистемы реагируют за 0,002 с. Ясно, что они будут улучшаться, ― но главное, чтобы не получилось, как с ESP, когда развитие страховочной электроники обернулось ослаблением базовых конструкторских принципов.
Чем выше частота звука, тем сильнее он беспокоит. Например, в зоне частот 2000-4000 Гц утомляющее действие начинается с громкости 80 децибел (дБ), а при 5000-6000 Гц ― уже с 60 дБ. «Структурные» шумы, которые распространяются кузовом, в основном имеют частоту ниже 500 Гц и на слух воспринимаются как более низкочасточные, гудящие, басовитые. В автомобиле они в основном приходят от дороги, но есть и вклад выхлопной системы.
А возмущения, передающиеся акустическим путём, доминируют на частотах выше 1000 Гц (после 800 Гц они считаются высокочастотными). Здесь в основном голосят силовой агрегат и аэродинамика. Человек воспринимает звук в диапазоне от 20 Гц до 20000 Гц, но в автомобиле обычно приходится иметь дело с вилкой 30–8500.
Кроме спектрального состава (частотности шума) важен и характер спектра. Бывают широкополосные шумы, то есть беспорядочное смешение звуков, и тональные шумы. Например, подвывание электродвигателя усилителя руля или сипение хладагента в недрах кондиционера. Автомобиль может производить сотни таких специфических «нот», и хорошие производители на стадии дорожных испытаний «выводят» их полностью.
Кстати, значение громкости шума в децибелах совершенно не обязательно соответствует субъективным ощущениям человека. Хотя бы потому, что наш орган слуха по-разному воспринимает звуки разных частот. Да, шумомеры тоже обрабатывают сигналы от микрофона по сложной программе, пытаясь скопировать чувствительность уха. Но работает это не всегда. На практике автопроизводители обязательно ориентируются не только на замеры, но и на мнение экспертов. Порой звук проще перевести на более приятную нам частоту, чем погасить. Всё это решается в ходе дорожных испытаний.
Каких-либо ограничений по внутреннему шуму легковых автомобилей ни в ЕС, ни в США нет ― только по внешнему. Ясно, что производители кровно заинтересованы в том, чтобы клиенту в салоне было комфортно. У России же свой путь. При сертификации все новые автомобили, включая Rolls-Royce или Mercedes-Maybach S-класса, проверяют на соответствие Приложению №3 к техническому регламенту «О безопасности колёсных транспортных средств». То есть реально вешают в салоне микрофоны и замеряют шум по нескольким методикам ― в том числе при движении на постоянной скорости и в разгоне.
В целом шум не должен превышать 77 дБ, но есть масса оговорок. Для машин вагонной и полукапотной компоновки типа минивэнов допустимы уже 79 дБ. Если автомобиль сертифицируется как внедорожник (так делают даже с некоторыми кроссоверами), эти величины можно превышать на два децибела. В своё время коллекционное купе Porsche 911 R не попало в Россию именно из-за несоответствия специфическим требованиям к уровню внутреннего шума.
Хотя для спорткаров предусмотрена отдельная сноска. Если снаряжённая масса меньше двух тонн, а удельная мощность выше 75 кВт/т (102 л.с. на тонну), то допускается превышение на четыре децибела. Если на тонну приходится более 110 кВт (почти 150 л.с.), испытания вообще проводятся щадящим образом, лишь на постоянной скорости. В эти рамки вписываются очень многие «гражданские» автомобили. Даже у не шибко мощной 145-сильной Весты Sport 109 л.с. на тонну. Зачем тогда вообще городить огород с сертификацией внутреннего шума, вынуждая производителей на ненужные расходы, которые в конце концов будут заложены в цену машины?
Любопытно, что в учебниках по теории автомобиля советских времён о шумах и вибрациях, как правило, не сказано ни слова. Борьба с ними часто велась по остаточному принципу: когда уже готовы были и кузов, и двигатель, конструкторы начинали смотреть: а как бы сделать в салоне потише? Например, добавляли ту самую изоляцию, пропустив два первых шага: борьбу с источником возмущений и их распространением. Сегодня конкурентоспособный автомобиль можно построить, только если думать об NVH ещё на стадии компоновки, не говоря уж о проектировании.
Современные технологии бросают акустикам новые вызовы. Активное облегчение кузовов, применение лёгких материалов типа алюминиевых сплавов или композитов способствуют увеличению «структурного» шума. Шины становятся шире ― а значит, голосистее. В погоне за экологичностью процесс сгорания топлива в цилиндре часто становится менее «плавным» ― то есть генерирует больше колебаний.
Отказ от ДВС в пользу электромотора не облегчает задачу. Спектр частот, излучаемых двигателем, вместо привычных 2500–3000 Гц оказывается в дискомфортном районе 5000 Гц, где к нему примешивается новый тип шума ― электромагнитный. Проявляются новые звуки, на которые раньше не обращали внимания, потому что их заглушал ДВС. Например, создаваемые заслонками климат-контроля. Если посмотреть ещё дальше, в навязываемое нам беспилотное будущее, то роль NVH только вырастет, ведь кроме акустического комфорта в автомобиле почти нечего станет обсуждать. А шум ― субстанция вроде как понятная каждому из нас.
Зачем нужен демпфер для автомобиля
Демпфер — приспособление, о котором многие автовладельцы даже не знают. В обиходе это слово можно встретить крайне редко, за исключением таких мест, как сервисы. Но все же знают, что такое амортизатор и какие функции он выполняет в автомобиле. Первая ассоциация возникает с ходовой частью. Однако, тряске и вибрации могут быть подвержены и другие элементы кузова.
Демпфер является элементом, который помогает избежать подобных явлений. Их применяют, когда нужно снять лишнюю нагрузку с руля или силовой установки. Сегодня многие спорткары уже с завода выпускают с такими элементами. Обычные легковые авто не оснащаются ими штатно, но их можно купить и установить самостоятельно.
Благодаря конструкции, демпфер можно устанавливать на любую машину. Главное, что нужно сделать для качественной работы, закрепить элемент надежно. В магазине это оборудование продают с минимальным набором крепежей, что облегчает процесс установки.
Когда полезен. Такое оборудование будет бесполезным для тех людей, которые ежедневно передвигаются по хорошим дорогам. Когда автомобиль эксплуатируется без серьезных нагрузок, а на дороге нет ям или кочек, справляться с функциями могут обычные амортизаторы. Если же водитель вынужден передвигаться в условиях бездорожья, амортизационная система не справится с высокой нагрузкой. В этом случае поможет демпфер, который будет гасить колебания разной амплитуды.
Устройство. Данные элементы оснащены односторонним и двусторонними амортизаторами. Если посмотреть на демпфер, можно увидеть, что он очень похож на обычную стойку амортизатора, которая характерна для подвески любой машины. Кроме того, в принципе работы тоже есть схожие функции. Сегодня в продаже есть бюджетные приспособления, которые внутри заправлены маслом.
Что касается конструкции, демпфер имеет несколько клапанов или отверстий, при помощи которых водитель регулирует уровень сглаживания колебаний. На рынке можно найти устройства разных видов:
Телескопические. Их монтаж производят вдоль защищаемого элемента. Схожий принцип применяется в заводских амортизаторах;
Роторные. Данный вид считается более надежным, так как такие демпферы противостоят не только колебаниям, но и мощным ударам — их очень часто устанавливают в спорткарах.
Демпфер для замков двери. Данное оборудование может использоваться и в дверях автомобиля. Все владельцы знают, что данная деталь кузова держится всего на двух петлях. В области замка она зацепляется за одну скобу. Во время движения дверь может ходить вверх и вниз, при этом издает неприятный скрип. Чтобы предотвратить перемещение, можно воспользоваться специальным демпфером. Внешне он напоминает резиновый клинок, который необходим для устранения зазора между замком и его ответной частью.
Для чего нужен демпфер замка. Автовладельцы прибегают к данному элементу в нескольких случаях:
чтобы убрать скрип уплотнителей;
чтобы убрать стук от замка;
исключить натирания кузова;
уменьшить нагрузку на петли — продлить срок их эксплуатации.
Итог. Демпфер — специальное приспособление, которое помогает снижать колебания при движении. Кроме того, такой элемент можно установить на замок двери для предотвращения перегрузки петель.
