Как работают шаровые опоры в подвеске?
Почему они встроены в рычаги подвески, почему изнашиваются и насколько сложно их поменять на современном автомобиле?
Мы разбираемся в этом вопросе во всех деталях.
Зачем нужна шаровая опора
Шаровая опора конструктивно представляет собой не что иное, как шарнир, с помощью которого ступица колеса крепится к рычагу подвески. Его основная задача – дать колесам свободу передвижения в горизонтальной плоскости и исключить ее в вертикальной. Вообще шаровые опоры используются не только в ступичных подшипниках — их можно найти и в откатных рычагах, и в рулевом шарнире, и даже в креплении тяг газовых крышек.
Но до определенного времени вместо подвижных шаровых опор на поворотных колесах применялся шарнирный — тяжелый, требующий периодической смазки, а главное, колесо обеспечивало свободу вращения только по одной оси, что отрицательно сказывалось на управляемости.
Конструкторы понимали, что шаровая опора выдержит все удары с дороги, поэтому износ будет колоссальным. Делать деталь со специальным износостойким алмазным покрытием не было никакого смысла, потому что ее намеренно превратили чуть ли не в расходный материал. Чтобы в таком случае можно было без проблем, открутив пару болтов и гайку, заменить на новый.
Конструкция шаровых
Первоначально опора представляла собой корпус, в который устанавливался шаровой палец и продавливался через металлическую пластину с пружиной, а сверху закрывался пыльником. Чтобы клюшка не изнашивалась через два дня, они добавили смазку и проинструктировали всех, кто занимается техническим обслуживанием, регулярно проверять и заменять смазку в корпусе, проталкивая ее через масленку.
Потом наступила эпоха пластика, и весна ушла из дизайна. Сферическая часть пальца помещалась в полусферу, образованную вкладышами из указанного выше материала. С тех пор конструкция практически не изменилась, единственное, пластик заменили на более прочный нейлон.
Шариковые подшипники делились на обслуживаемые и необслуживаемые, то есть соответственно с масленками и возможностью разборки и без. Однако чем ближе к нынешнему десятилетию, тем меньше складных опор применялось. Отголоском времени остаются шарикоподшипники с масленками для нанесения смазки, но почти все машины уже давно оснащены необслуживаемыми подшипниками.
Сколько в подвеске шаровых опор?
Все упирается в тип подвески. В самых простых «МакФерсонах» две шаровые опоры — они расположены снизу. Чем больше рычагов, тем больше шаровых шарниров. На двухрычажных шаровые бывают верхние и нижние, а на самых сложных подвесках, в основном на Фольксваген и Ауди, может быть и пять шаров с одной стороны.
Крепеж к рычагу
Теперь вся классификация сводится не к типу конструкции самого мяча, а к способу установки – от этого очень сильно зависит стоимость замены. Самая простая и спокойная для владельца автомобиля конструкция — с креплением корпуса опоры к рычагу подвески с помощью болтов, гаек или заклепок. В этом случае отсоединить изношенную шаровую от рычага не составит труда. Вроде бы конструкция доведена до совершенства, но с конца 1990-х инженеры постепенно стали отказываться от нее в пользу интегрированной в рычаг подвески опоры.
СЧИТАЕТСЯ, ЧТО ТАКАЯ КОНСТРУКЦИЯ БЫЛА ЛОББИРОВАНА МАРКЕТИСТАМИ, ХОТЯЩИМИ ПОВЫСИТЬ ВЫГОДНОСТЬ ОТ ПРОДАЖИ ЗАПЧАСТЕЙ, ПОТОМУ ЧТО ТЕПЕРЬ, КОГДА ШАРОВАЯ КРЕПЛЕНИЕ ИСЧЕЗЛА, ШТАМП В СБОРЕ ДОЛЖЕН БЫТЬ ОК, ЕСЛИ ОНА САМ ПРАВА. НО НА САМОМ ДЕЛЕ ВСЁ ЭТО ИМЕЕТ ОСОБОЕ ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ: ПОДВЕСКА С ИНТЕГРИРОВАННЫМИ В РЫЧАГИ ШАРОВЫМИ СОЕДИНЕНИЯМИ ЛЕГЧЕ СОСТАВА.
Компромиссная конструкция, где нет крепежа для рычага, но есть фиксатор — стопорное кольцо. В этом случае опора просто вдавливается в руку (например, Zafira C и Jeep Patriot). Для его замены нужно использовать пресс или другой силовой метод (об этом ниже).
Крепеж к поворотному кулаку
Мы рассмотрели основные виды крепления к рычагу, теперь рассмотрим крепление шаровой опоры к поворотному кулаку, предполагая, что опора находится на рычаге. Вариантов здесь всего два: опорный штифт может соединяться и фиксироваться гайкой, которая либо шлицевая, либо используется самоконтрящаяся гайка с внутренним стопорным кольцом. Альтернативный вариант крепления – стяжной болт, который, например, стоит у Hyundai Santa Fe с 2006 года. Последний вариант более хлопотный, так как болт на практике подвержен закислению.
ТАКЖЕ ЧАСТО СЛУЧАЕТСЯ, ЧТО ДЛЯ РАЗБЛОКИРОВКИ КОНЦЕВОГО КРОНШТЕЙНА КУЛАКА, К КОТОРОМУ ЗАКРЕПЛЕНО ОПОРНЫЙ ШТИФТ, НЕОБХОДИМО ИСПОЛЬЗОВАТЬ СПЕЦИАЛЬНЫЙ КЛИН, КОТОРОГО ЧАСТО НЕТ В НАЛИЧИИ. ПРОБЛЕМА МОЖЕТ ВОЗНИКНУТЬ ТАМ, ГДЕ ВЫ ЕЕ НЕ ОЖИДАЕТЕ.
Возьмем, к примеру, Audi A6 C7: это фантастическая конструкция передней многорычажной подвески, где шаровые опоры верхних рычагов соединены с поворотным кулаком и закреплены длинным стяжным болтом, который часто так торчит столько, что удалить его невозможно. Ни нагрев кулака (он из алюминиевого сплава), ни охлаждение болта, ни даже приложение пяти-десяти тонн на гидравлическом прессе не сдвигают этот несчастный болт ни на миллиметр. И как часто бывает в этом случае, владелец обнаруживает, что его кошелек пуст еще на 400-500 долларов — это средняя цена нового поворотного кулака для А6 С7.
В попытке оптимизировать конструкцию подвески (не всегда в целях обслуживания) шаровая опора была перенесена с рычага на поворотный кулак. Опора может быть запрессована в него (SsangYong Rexton, Mercedes-Benz CLS W219), прикручена болтами (ВАЗ 2110) или зафиксирована стяжным болтом в кронштейне поворотного кулака (Subaru Forester SG). Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки.
В первом варианте для замены шаровой опоры нужно снимать весь поворотный кулак, а это само собой разумеется демонтаж суппорта и диска с отсоединением от верхнего (или верхнего, если их два) и нижнего рычагов . Второй и третий варианты намного проще, ведь для замены достаточно будет отсоединить цевье от шаровой опоры.
Пыльники
У шаровой опоры они есть всегда, независимо от того, съемная опора или интегрирована в рычаг. И они взаимозаменяемы! Немного удовольствия от дизайнеров и маркетологов. Но после приятной новости вынужден огорчить: как часто вы заглядываете под машину и смотрите на пыльники? Самые ответственные — раз в 10-15 000 км пробега при периодическом ТО, и в основном автовладельцы пару раз видели свою машину снизу (когда мастер показывал износ подвески) или вообще не видели.
Так или иначе, а вовремя выявить треснутую, но не поврежденную пыльник, вероятность мала, так что обращаешь на нее внимание только в том случае, если она кончится, а это замена шаровой опоры автомата. Круг замкнут. Ниже описание как может разрушиться багажник и как заменить шаровую опору практически в полевых условиях на примере Jeep Patriot. Почему вы решили переключиться? Заметил жуткий скрип со стороны подвески при повороте руля.
Причины и следствия выхода из строя шаровых опор
Как было сказано выше, опора была придумана как замена шкворня, но избавление от нее не избавило от сил, действующих на шарнир. Если задать почти философский вопрос: «Так почему же изнашиваются шаровые опоры?», ответ будет состоять из трех основных моментов (есть и четвертый раз — но это неинтересно, как оно и понятно). Первое: повышенная ударная нагрузка на подвеску при, например, движении по трамвайным путям с неприличной скоростью или нормальная работа автомобиля в необычных дорожных условиях, что нас уже не удивит. Второе: отсутствие смазки там, где она должна быть (помните смазки?). И, наконец, третье: разрушение пыльника опоры.
Относительно конструктивных особенностей подвесок и влияния этого на износ можно сказать следующее: любая шаровая опора, независимо от того, как она установлена – на рычаге или на поворотном кулаке – будет изнашиваться за счет ударов и трения. А если хотите сэкономить деньги и нервы, нужно почаще смотреть за руль, а также не кричать про себя «Банзай» при виде приближающихся недоразумений в виде выбоин.
Пример замены шаровой опоры
Специального инструмента не было, но было огромное желание быстро решить проблему, чтобы попасть в дорогу и приехать вовремя. Потому что машина на подъемнике, ключи в руках, рукава по локоть. Во-первых, подшипники. В этом случае «умерли» оба, но даже если бы умер только один, его все равно нужно было заменить с обеих сторон. Это писаное правило для всех без исключения автомобилей, которое касается ремонта элементов ходовой и тормозной системы. Он сломался вправо, а значит, и левая часть была на раздаче (разумеется, с определением причины асимметрии в поломке).
Давайте начнем. Откручиваем болты крепления нижнего рычага передней подвески к подрамнику. Это непросто — болты немного застряли. Однако до конца их не выкручиваем, так как рычаг тоже соединен с поворотным кулаком.
Поэтому на следующем этапе мы открутили болт, крепящий шаровую опору к рычагу. Кстати, это не самый удачный вариант подключения из существующих способов. Я уже писал выше, что для того, чтобы вытолкнуть опору в этом случае, необходимо специальным клином развести концы кронштейна поворотного кулака. В нашем случае специального приспособления не было, его роль с достоинством выполняли зубило и молоток.
При отсоединенном рычаге окончательно откручиваем болты крепления к подрамнику, и вуаля — рычаг в довольно жирных руках профессионала. Перед взором открылась жуткая картина — палец в опоре просто болтался и проржавел настолько, насколько позволял материал, из которого он был сделан. Пыли не было. Хозяин машины немного поседел, когда понял, что рычаг можно выдернуть в любой момент и тогда…
Отправив хозяина выпить настойку валерианы, они продолжили бой. Механик, осмотрев рычаг, отметил, что сайлентблоки тоже не продержались долго. Хотя, по заверению вернувшегося уже спокойного владельца, эти детали были заменены относительно недавно и вообще «этого не может быть!»
причину объяснили профи: чтобы скоротать время на ремонт, некоторые представители рабочего класса подкручивают болты рычага подрамника на ненагруженной подвеске. Автомобиль висит на подъемнике, и механик динамометрическим ключом затягивает болты крепления моментом затяжки, указанным, например, в руководстве по ремонту. Вроде бы все правильно, но не совсем. Редко кто читает там инструкцию черным по белому: «Окончательная затяжка элементов крепления рычага к подрамнику производится на подвеске, нагруженной массой автомобиля». Это означает, что момент, указанный производителем, необходимо приложить после установки автомобиля на поверхность – таким образом, сайлентблоки «сядут», будут удалены необходимые для нормальной работы отверстия. В остальном будет как на нашей машине. И даже если бы сайлентблоки не требовали немедленной замены, в семейном бюджете владельца в ближайшее время должна была образоваться дыра.
Вернемся к нашим «хозяевам». Шаровая опора фиксируется в рычаге с помощью трения и одного стопорного кольца. Поэтому снимаем стопорное кольцо, если был пыльник, то его, нещадно выбивая опору из рычага. По идее, для этой операции нужен пресс, но дело сделано, и вопросов не возникло.
В комплект к новой шаровой опоре входят: собственно сама опора, пыльник и стопорное кольцо, а также специальная смазка. Устанавливаем опору в рычаг, подбираем размер оправки и вбиваем ее в рычаг до появления образца под стопорным кольцом над верхней поверхностью рычага. А для этой операции очень нужен был пресс (по крайней мере, так писали в руководстве по ремонту), а пресса нет, а нужен срочный ремонт.
Значительно изношен, установите стопорное кольцо. Наносим смазку из комплекта на палец шаровой опоры и заливаем смазку в пыльник. Как оказалось стопорного кольца для пылесборника (в данном варианте) нет, он просто надевается на корпус опоры и все. Потом оказалось, что пылеуловитель сделан по типу уплотнительной манжеты — с эластичным поясом, может быть, даже с пружиной внутри. Наденьте опору достаточно плотно.
Монтируем рычаг на место. Соединяем рычаг с подрамником, вкручиваем, но не затягиваем до конца болты крепления. По совету опытного человека желательно нанести немного нигрола на резьбовую часть болтов, чтобы облегчить последующее откручивание. В новой шаровой опоре штифт не торчит, так что придется немного попотеть, чтобы выровнять его в кронштейне крепления на поворотном кулаке. Наш механик для увеличения рычага установил на опорный штифт накидной ключ и передвинул его в нужное положение. Подсоединили шаровую опору, установили и затянули стяжной болт. Опустили машину на поверхность и полностью затянули болты крепления рычага к подрамнику. Вернулись на десяток-другой строк выше и повторили все действия для другого рычага.
Источник
