Устройство и принцип работы гидропневматической подвески hydractive

Принцип работы подвески Hydractive

Схема гидропневматического элемента Принцип работы подвески Hydractive основан на сжатии газа (азота), который закачан под давлением в объем верхней полости гидропневматической сферы (над мембраной) . Нижняя часть сферы под мембранной заполнена специальной жидкостью (маслом). Гидропневматическая сфера объединена с амортизатором и, таким образом, представляет собой единую конструкцию (стойку), выполняющую роль как упругого, так и демпфирующего элемента. Шток с поршнем амортизатора соединен с соответствующим рычагом подвески. При сжатии подвески, поршень движется вверх, оказывая воздействие на жидкость. Поскольку жидкость несжимаема, усилие передается далее на мембрану и на объем газа в сфере.

Газ «пружинит» и возвращает свой первоначальный объем, чем и обусловлено его применение в качестве упругого элемента. Гашение колебаний происходит за счет дросселирования потока жидкости, проходящей через клапан при перемещении поршня как в обычном амортизаторе. Изменение сечения электромагнитного клапана делает ход поршня «мягче» или «жестче», тем самым изменяя характеристики подвески.

На последнем поколении Hydractive 3 используется жидкость LDS (оранжевого цвета) на базе синтетических компонентов, в отличии от применявшегося в предшествующих генерациях минерального масла LHM (зеленого цвета). Новая жидкость обладает лучшими рабочими качествами и более долговечна. Замена необходима лишь раз в 5 лет или через 200 000 км.

Пружинная подвеска

Такой вариант самый популярный и встречается, пожалуй, на 9 из 10 авто, хотя могу ошибаться с соотношением. Этот вариант хорош тем, что конструктивно довольно простой, многие обслуживают подвеску своего авто самостоятельно, поскольку сложного по большому счету там нет ничего. Запчасти недорогие, если сравнивать с запчастями на «пневму», а для работы не нужно никаких особых приспособлений. Конструкция проверена десятилетиями как на маленьких легковушках, так и на больших внедорожниках. Система рычагов, амортизаторов и пружин работает слажено и без сбоев, обеспечивая автомобилю прекрасные ходовые качества, а пассажирам комфортное передвижение.

Пневматическая подвеска: как это работает? — журнал За рулем

30 декабря 2013 года«Ситроен» уже почти 60 лет совмещает пневматику с гидравликой. Именно жидкость играет у «шевронов» главную роль, а воздух лишь помогает.«Ситроен» уже почти 60 лет совмещает пневматику с гидравликой. Именно жидкость играет у «шевронов» главную роль, а воздух лишь помогает.

Ключевое отличие пневмоподвески — в упругом элементе. Вместо пружин и рессор здесь герметичная камера, наполняемая воздухом. Ее устанавливают на амортизатор сверху или рядом с ним

Характеристики от выбранного решения не зависят, основное внимание уделяется компоновке. Например, на «Ауди-А6» с передним приводом применялись разнесенные амортизаторы и подушки, а на той же машине с шильдиками quattro — единая пневмостойка

Пневмоподвеску применяют в двух случаях: для повышения комфорта и при большой разнице между снаряженной и максимальной массами автомобиля. У грузовиков она встроена в сложную схему пневматики наряду с тормозами (ЗР, 2012, № 7). У легковых в систему входят датчики уровня кузова, баллонресивер для хранения подготовленного воздуха, компрессор с осушителем и датчиком температуры, электронный блок управления, блоки электромагнитных клапанов, а также сами пневматические упругие элементы. Схема движения воздуха незатейлива. Компрессор засасывает его из атмосферы и, прогнав через осушитель, наполняет им ресивер емкостью 5–10 л. Здесь он хранится под давлением, доходящим в процессе работы до 20–23 бар. Для избавления от влаги используют абсорбирующие гранулы.

Основной плюс пневматической подвески — поддержание неизменного дорожного просвета и плавности хода независимо от нагрузки. Как только датчики фиксируют уменьшение расстояния от центра колеса до верхней кромки колесной арки, электронный блок открывает клапаны, впускает дополнительный воздух в камеры и автомобиль приподнимается. Надо немного опустить — наоборот, стравливает.

Конструкция пневматической стойки:

1 — воздушная полость;

2 — верхняя часть корпуса;

3 — газовая полость амортизатора;

4 — манжета;

5 — двухтрубный гидравлический амортизатор;

6 — компенсационная полость амортизатора;

7 — поршень пневмокамеры;

8 — наружная направляющая манжеты.

По мере необходимости компрессор пополняет запас воздуха в ресивере. Небольшие утечки в системе допустимы, поэтому при длительной стоянке с выключенным двигателем машина под собственным весом опускается до минимального уровня. Разумеется, после пуска мотора компрессор поднимет давление. Однако при сильно изношенных элементах автомобиль может и не восстановить осанку: поскольку насос не рассчитан на постоянную работу, датчик температуры выключит его из-за перегрева. Примечательно, что даже на заглушенной машине, когда компрессор не работает, электроника регулярно просыпается и проверяет положение кузова. Выявленный крен устраняется просто: стойки равняются по самой нижней.

Иногда на универсалах, минивэнах и вседорожниках пневмоэлементами снабжают только заднюю ось. Подразумевается, что багажник (или третий ряд сидений) периодически принимает на себя повышенную нагрузку и, следовательно, машина сильно приседает на корму. Нажав клавишу в багажном отсеке, можно принудительно опустить заднюю часть, облегчив погрузку тяжелых вещей. Причем данная опция положена не только премиум-классу, но и, к примеру, вполне доступному «Ситроену-С4 Пикассо».

Однако чаще пневмоподвеской оборудуют все четыре колеса, давая возможность в зависимости от условий движения изменять дорожный просвет. Такая схема встречается не только на вседорожниках, но и в спорткарах. Идеальный вариант — отдельный контур и индивидуальное управление каждой камерой. Так удается эффективнее противодействовать продольному и поперечному кренам, что благотворно сказывается и на комфорте, и на управляемости.

Чтобы вывесить автомобиль с пневматикой на домкрате, предусмотрен особый режим подвески. Некоторым системам достаточно поднять машину в верхнее положение, а иногда управляющая электроника самостоятельно распознаёт ситуацию и принимает необходимые меры.

Достоинства:

Недостатки:

Функционирование

Схема системы Hydractive, показывающая центральные сферы и клапаны жесткости

В основе системы, действуя как сток давления, а также элементы подвески, находятся так называемые сферы, всего пять или шесть; по одному на колесо и один основной аккумулятор, а также специальный аккумулятор для тормозов на некоторых моделях. На более поздних автомобилях, оснащенных подвеской Hydractive или Activa, может быть до десяти сфер. Сферы состоят из полого металлического шара, открытого снизу, с гибкой резиновой мембраной Desmopan, закрепленной на «экваторе» внутри, разделяющей верх и низ. Верх заполняется азотом под высоким давлением, до 75 бар, нижний подключается к контуру гидравлической жидкости автомобиля. Насос высокого давления, приводимый в действие двигателем, нагнетает гидравлическую жидкость (LHM — liquid hydraulique minéral), а сфера аккумулятора поддерживает резерв гидравлической мощности. Эта часть цепи находится в диапазоне от 150 до 180 бар. Сначала он приводит в действие передние тормоза, с приоритетом через предохранительный клапан, и, в зависимости от типа автомобиля, может приводить в действие рулевое управление, сцепление, селектор передач и т. Д.

Давление течет из гидравлического контура в цилиндры подвески, создавая давление в нижней части сфер и цилиндров подвески. Подвеска работает с помощью поршня, который нагнетает LHM в сферу, сжимая азот в верхней части сферы; демпфирование обеспечивается двухходовым «створчатым клапаном» в отверстии сферы. LHM должен протискиваться вперед и назад через этот клапан, который вызывает сопротивление и контролирует движения подвески. Это самый простой демпфер и один из самых эффективных. Коррекция дорожного просвета (самовыравнивание) достигается с помощью клапанов корректора высоты, соединенных со стабилизатором поперечной устойчивости спереди и сзади. Когда автомобиль находится слишком низко, клапан корректора высоты открывается, чтобы пропустить больше жидкости в цилиндр подвески (например, автомобиль загружен). Когда автомобиль находится слишком высоко (например, после разгрузки) жидкость возвращается в резервуар системы через возвратные трубопроводы низкого давления. Корректоры высоты действуют с некоторой задержкой, чтобы не корректировать регулярные движения подвески. Задние тормоза питаются от цепи задней подвески. Поскольку давление там пропорционально нагрузке, сила торможения тоже.

Гидропневматика: все под контролем

Слабое место гидропневматической подвески – специальные сферы, выполняющие роль упругих элементов. Нередко их приходится менять уже после 50.000 км пробега.

ПОЖАЛУЙ, самой необычной ходовой частью среди всех встречающихся на нашем рынке подержанных автомобилей обладают некоторые модели марки “Citroёn”. Эта французская компания уже более полувека занимается разработкой и совершенствованием гидропневматической подвески, которая впервые появилась еще в 1955 году на машине “Citroёn DS”. А сегодня систему с фирменным названием “Hydractive” можно встретить на таких моделях, как “C6”, “C5”, “Xantia” и “XM”.

В ходовой части этих машин традиционные пружины заменены специальными сферами. Их верхняя часть заполнена сжатым газом, а в нижнем полушарии, отделенном гибкой мембраной, находится масло, передающее толчки от дороги на газ, который и играет роль упругого элемента. Причем вся гидравлика объединена в единую систему. Давление в ней поддерживается гидронасосом, а специальный блок управления с помощью клапанов перераспределяет потоки масла и тем самым изменяет жесткость подвески в очень широких пределах.

Гидропневматическая подвеска “Hydractive” постоянно совершенствуется, и на наиболее современных моделях “Citroёn” используется уже третье ее поколение. Главное отличие новой системы от старой заключается в том, что теперь электроника позволяет перенастраивать подвеску в зависимости от дорожных условий и желания водителя в режиме реального времени. Кроме того, существуют версии “Hydractive”, снабженные двумя дополнительными сферами, которые еще больше увеличивают возможности регулировок.

Такая подвеска придает автомобилю отличную управляемость и великолепную плавность хода, при этом у водителя есть возможность в довольно широких пределах регулировать дорожный просвет машины.

Это все несомненные достоинства. Но есть и недостатки. Например, с надежностью у “Hydractive” поначалу были проблемы. Особенно это касается подвесок первого и второго поколений, установленных на моделях “XM” и “Xantia”. К примеру, не все знают, что у “Citroёn” с такой ходовой частью единая гидравлическая система связывает между собой не только упругие элементы подвески, но и тормоза с усилителем руля. Таким образом, течь в любом из этих узлов приводит к отказу сразу всех систем. Поэтому перед покупкой обязательно проверьте уровень жидкости в бачке. Кстати, он заполнен специальной жидкостью LHM, которая обязательно должна быть зеленого цвета. Если это не так – значит, либо ее давно не меняли, либо из соображений экономии залили в систему что-то другое. Но в любом случае – это серьезный повод отказаться от покупки.

При покупке машины с пневмоподвеской следует тщательно осмотреть воздушные баллоны и проверить работу компрессора.

Также стоит обязательно прокатиться на приглянувшемся автомобиле. Если на ходу машина очень жесткая или постоянно слышен характерный треск, значит, вышла из строя одна из сфер. В наших условиях они редко дотягивают до 100.000 км, а порой их приходится менять и в два раза чаще. Стоят они недешево – до 200 евро каждая, но затягивать с ремонтом не стоит, иначе это грозит выходом из строя всей гидравлики, и тогда затраты могут потянуть уже на несколько тысяч.

По этой же причине стоит обратить внимание на то, как поведет себя машина после поездки. Если она сразу начинает “садиться на брюхо” – система уже порядком изношена

Также нередко выходят из строя гидронасос, регуляторы положения кузова, шланги усилителя руля.. Прибавьте сюда необходимость регулярной замены жидкости LHM и получится, что перед покупкой такого автомобиля надо тщательно взвесить все за и против и не жалеть средств на подробную диагностику. Иначе в будущем крупных трат на ремонт не избежать.

“Hydractive” третьего поколения, установленная на модели “C5”, по заверениям “Citroёn”, стала надежнее, поэтому компания заявляла, что на протяжении пяти лет или 200.000 км система не доставит хлопот владельцу. Тем не менее характерные для предыдущих вариантов неполадки нередко встречаются и на новой подвеске. Кроме того, у нее бывают сбои в работе электроники. Например, многие владельцы “Citroёn” сталкивались с тем, что из-за отказа датчиков кузов машины после выключения зажигания самопроизвольно несколько раз поднимается и опускается. Или же после запуска мотора он отказывался принимать среднее положение. Так что перед покупкой такого автомобиля необходима самая тщательная проверка состояния гидравлики и подвески в целом.

Достоинства

Основным плюсом гидропневматической подвески является плавность работы и минимальная передача удара на кузов машины. Кроме того, имеется возможность корректировки дорожного просвета. Последнее поколение рассматриваемой системы способно приспосабливаться к стилю вождения. Высокая эффективность гасит колебания даже при быстрой езде на неровной дороге или резких поворотах.

Изготовители, имеющие официальное право на выпуск рассматриваемой системы, часто комбинируют ее с аналогами типа «МакФерсон». Сложность конструкции и высокая цена обуславливают то, что данный узел используется преимущественно на дорогих автомобилях.

Например, гидропневматическая подвеска «Ситроена С5» агрегирует с многорычажным блоком в задней части, а спереди комбинируется с «МакФерсоном». Подобное сочетание делает ее дешевле и проще в обслуживании. Основное развитие узла идет в двух направлениях: расширения функционала и повышения показателя надежности.

Трансмиссия

В паре с двигателями устанавливались механические и автоматические коробки передач. «Механика» двух типов: 5-ти ступенчатая — для бензиновых 1,8 (только с МКПП) и 2,0 л, а так же дизельных 1,6 HDi и 6-ти ступенчатая – для 1,6 ТНР и дизельных 2,0 HDi и 2,2 HDi.

Владельцы С5 с механической коробкой передач после 50-90 тыс. км нередко отмечают появление гудения под сброс газа на 3-ей, 4-ой или 5-ой передачах. Данное явление – особенность коробки, не сказывающаяся на ее ресурсе. После 80-90 тыс. км иногда встречаются проблемы с родным сцеплением. Стоимость нового оригинального комплекта около 10 тыс. рублей, аналога – около 5 тыс. рублей.

В морозы может прихватить тросы включения передач, а попытка включить передачу силой нередко приводит к разрушению пластиковой втулки кулисы. За новый узел придеться отдать около 7-9 тыс. рублей.

Автоматических коробок тоже две. 4-х ступенчатая AL4 устанавливалась исключительно на 2-х литровую бензиновую версию. 6-ти ступенчатая Aisin – на все остальные модификации.

«Автомат» AL4 широко применяется на французских автомобилях, в частности в Ситроен С4 и Пежо 308. Единственная распространенная проблема данной коробки – появление толчков после 60-80 тыс. км из-за выхода из строя электроклапанов распределения давления. Стоимость ремонта около 20-30 тыс. рублей.

Владельцы автомобилей с японской АКПП «Aisin» так же отмечают появление толчков при переключениях или сразу после остановки. Данная коробка используется на автомобилях концерна Volkswagen. Толчки – распространенная проблема после 60-100 тыс. км. Причина – блок гидроклапанов, со временем забивающийся продуктами износа. Стоимость нового гидроблока – 50-60 тыс. рублей. Рецепт долголетия – частичная замена масла в коробке через каждые 60 тыс. км, несмотря на заверения производителя, что масло залито на весь срок службы и не требует замены.

Зимой на автомобилях старше 3-4-х лет нередко возникают проблемы с селектором выбора передач – рычаг не снимается с положения «Р». Причина – выход из строя реле блокиратора селектора. Стоимость нового оригинального реле – около 800 рублей, «ВАЗовский» аналог обойдется всего в 80-100 рублей.

Кроме того, на автомобили с атмосферным 1,6 VTi устанавливалась исключительно 6-ти ступенчатая «роботизированная» коробка передач EGS. «Робот» предлагался и с дизельными версиями 1,6 HDi. Систематических проблем с данной коробкой не встречается.

Регулируемые амортизаторы: надежный выбор

Для надежной работы мерседесовской подвески “Active Body Control” требуется регулярное обслуживание на специализированном сервисе.

НЕКОТОРЫЕ автопроизводители вместо сложных регулируемых подвесок используют специальные амортизаторы, которые по команде электроники меняют свою жесткость в зависимости от дорожных условий и множества других параметров. Компьютер управляет специальным электромагнитным клапаном, который перекрывает подачу масла из одного резервуара амортизатора в другой, тем самым меняя его характеристики.

Например, по этому принципу работают системы “Four-C” (“Continuously Controlled Chassis Concept”), применявшаяся на автомобилях “Volvo S60R” и “S80”; EDC (“Electronic Damper Control”), известной по различным моделям компании BMW, а также PASM (“Porsche Active Suspension System”), которой оснащаются многие спорткары “Porsche”.

Надежность таких систем, как правило, не вызывает нареканий. Главное помнить, что в их основе лежит, по сути, обычный амортизатор, который, естественно, подвержен износу. Обычно через 100.000 км он требует замены, а стоимость одного регулируемого амортизатора может достигать 800-1.000 евро.

От проблемы преждевременного износа частично избавлены владельцы автомобилей с демпферами, заполненными специальной магнитореологической жидкостью (они используются такими автопроизводителями, как “Audi”, “Chevrolet”, “Cadillac”). В такой амортизатор залито специальное масло с магнитными частицами, а в поршень встроен электромагнит. При движении автомобиля электронный блок управления с различных датчиков постоянно получает информацию о работе подвески, скорости вращения колес, других параметрах – и в зависимости от выбранного водителем режима регулирует ток в электромагните. Вокруг него создается магнитное поле, под воздействием которого частицы в масле выстраиваются в определенном порядке, меняя вязкость жидкости и соответственно жесткость амортизатора.

Поскольку традиционных клапанов в таких амортизаторах нет, то и ломаться в них в принципе нечему. Остается лишь опасность утечки жидкости через изношенные уплотнения да сбои в работе электроники из-за потери контактов в окислившихся разъемах.

Отдельно стоит сказать о совсем экзотических вариантах регулируемых подвесок. Например, компания “Mercedes-Benz” устанавливает на некоторые свои модели (в частности S-класс) систему ABC (“Active Body Control”). Ее основной элемент – специальные стойки подвески, объединяющие пружину и амортизатор. Причем пружина находится в герметичном цилиндре, и ее сжатие (а соответственно и жесткость) регулируется поршнем, который перемещается за счет изменения давления жидкости, поступающей от гидравлического насоса и гидроаккумуляторов. Управляют работой этой системы электронные блоки, получающие сигналы от различных датчиков. ABC действует настолько быстро и эффективно, что машина с такой подвеской даже не нуждается в стабилизаторах поперечной устойчивости.

В принципе такая система достаточно неприхотлива. Но при ее эксплуатации есть определенные нюансы. Например, регулярная замена рабочей жидкости должна производиться по особой технологии, включающей в себя тщательную промывку системы. Если этим пренебречь, то со временем происходит поломка гидронасоса. Правда, в отличие от других регулируемых подвесок при поломке гидравлики “Mercedes-Benz” частично сохраняет работоспособность и может своим ходом добраться до сервиса.

Главный конкурент “Мерседеса” – компания BMW – также применяет на своих моделях (например 7-й серии) необычные, только ей одной присущие решения. Чего стоят, к примеру, активные стабилизаторы поперечной устойчивости “Dynamic Drive”. Они оснащены мощным гидромотором, который при прямолинейном движении не работает и не вмешивается в работу подвески. Но при повороте, который управляющая электроника распознает по сигналу датчиков поперечных ускорений, гидромотор включается. И чем круче поворачивает машина, тем сильнее гидравлика закручивает половинки стабилизатора, препятствуя крену кузова. Это устройство тоже достаточно надежно, но в случае поломки его замена обойдется владельцу в несколько тысяч евро.

Типовое разнообразие

Любая из подвесок автомобилей должна обеспечивать необходимую плавность хода, обладать кинематическими характеристиками, отвечающих требованиям устойчивости и управляемости авто.

В авто с зависимой подвеской подразумевается жесткое соединение колес, стоящих напротив, движение одного из которых в поперечной плоскости содействует перемещению второго. Авто с независимой подвеской характеризуются более сложной конструкцией, у которой смещение колес не зависит друг от друга. Этот тип независимых подвески авто подразделяются на рычажные и свечные. Виды, которые встречаются чаще всего:

• с качающимися полуосями;
• на продольных рычагах (пружинная, торсионная);
• с косыми рычагами;
• с продольными и поперечными рычагами;
• с двойными продольными и поперечными рычагами (пружинные, торсионные, рессорные);
• торсионно-рычажные;
• «Макферсон»;
• гидропневматические и пневматические подвески;
• адаптивные.

Рекомендуем: Элементы рулевого управления автомобилем, принцип работы

Зависимый тип

На авто этого типа подвески подразумевается жесткая связь между колесами. Агрегаты зависимого типа относятся к первым изобретениям человечества, которые ушли не очень далеко от конструкции телег, когда два колеса соединялись между собой осью.

Современные аналоги разделяются на рессорные и пружинные. Первый вариант в качестве упругого элемента предусматривает рессору, крепление которой проводится к балке моста, концами к раме или корпусу авто. Второй вариант подвесок подразумевает использование пружины.

Зависимая подвеска

Пусть этот тип и считается устаревшим в силу давности его изобретения, он до сих пор находит широкое применение среди грузовых автомобилей и внедорожников. Недостатки, которые безразличны на плохой дороге, становятся очевидными на трассе:

• управляемость остается желать лучшего из-за приличных подрессоренных масс при условии движения на высокой скорости;
• плохая устойчивость курсового типа;
• уровень комфорт для легковых автомобилей очень мал.

Независимый тип

Это вариант подвесок авто совершенно другой и не имеющий ничего общего с рассмотренным ранее. Подобная конструкция не имеет жесткой связи между колесами. На практике такая подвеска подразумевает автономное крепление каждого колеса к кузову авто, а при колебании одного из них эти изменения не передаются к остальным. Благодаря этому фактору крен кузова уменьшается, как результат устойчивость повышается. Практическая реализация варианта независимых подвесок автомобилей разнообразна, которая объедена в два основных типа: рычажные и свечные. Виды первых: двухрычажные, поперечнорычажные, косорычажные и продольнорычажные. Последние включают подвески МакФерсона.

Среди легковых автомобилей широко распространены подвески МакФерсона и поперечнорычажная. Причины, которые наделяют авто рядом преимуществ, объясняют фактор популярности подвесок, среди них:

• достойный уровень комфорта;
• высокая степень управляемости;
• хорошая обратная связь при рулении;
• крены минимальны;
• высокая скорость движения.

Независимая подвеска

Комбинированный тип

Это комбинация двух автомобильных подвесок, описанных ранее. Их конструкция спереди включает установку независимой подвески, а сзади – установку моста. Компромиссное решение разработчиков позволяет достичь комфортного передвижения по асфальту и свободного преодоления незначительного бездорожья.

Подобная комбинация легковых автомобилей идеально впишется в кроссоверы и паркетники. Возможность свободно передвигаться по городу, выезжать в лес на пикник либо проезда по проселочным дорогам становится воплощаемой задачей. Пусть и получится что-то среднее, зато в большинстве случаев обеспечит приемлемые условия движения.

Комбинации, заслуживающие внимания

Описанные выше виды подвесок не исчерпывают их многообразие. Существуют ещё некоторые типы агрегатов, которые заслуживают внимания:

• Торсионная. Основывается на работе специального элемента – торсиона, представляющего собой металлический вал. Его функция представлена в виде скручивания при возникновении нагрузки.
• Активная. Для легковых автомобилей с этой подвеской термин «активная» предусматривает возможность колебания параметров при эксплуатации агрегата.
• Пневматическая. Отвечает за изменение высоты автомобилей относительно дороги, другими словами, колебания клиренса. Конструкция пневмоподвески предусматривает применение пневмоупоров на каждом колесе. Отдельно взятая пневматическая подвеска легковых автомобилей не является отдельным видом, но служит своеобразным дополнением к стандартной.