Гидропневматическая подвеска hydractive: устройство и принцип работы

Лоурайдинг в России

Понятия «лоукар» и «быстрая езда» несовместимы. Хотя все зависит от качества дорог, а Россия отличается различным уровнем дорожного покрытия. Мода на низкий клиренс пришла в страну одновременно с XXI столетием. Появились мастера, которые создавали лоукары из отечественных моделей. Состоятельным клиентам доставляют детали из Америки или Европы. Молодежь устраивала показы тюнингованных авто как свидетельство народного мастерства. Низкий клиренс часто достигался укорачиванием пружин амортизаторов.

Первым лоукаром, соответствующим требованиям стиля, явилась «Волга-2477». Машина выпущена в Бельгии в 1980 г. и тюнингована в России. В 2010 г. был организован первый в России клуб лоурайдеров, который объединял владельцев, мастеров и просто любителей лоурайдинга.

Это интересно: Система Magic Body Control от Mercedes-Benz – особенности и принцип работы

Кроме «Волги», любители переделывают под лоукар «Жигули». Любимые зарубежные модели лоурайдеров – «Chevrolet Monte Carlo», «Oldsmobile Cutlass Supreme». Из класса грузовых авто под лоукар тюнингуют «Chevy» и «Форд».

Производство

Вся часть системы высокого давления изготовлена из стальных труб небольшого диаметра, соединенных с блоками управления клапанами трубными соединениями типа Lockheed со специальными уплотнениями из Desmopan, типа полиуретанового термопласта, совместимого с жидкостью LHM. Движущиеся части системы, например стойка подвески или гидроцилиндр рулевого управления, герметизированы контактными уплотнениями между цилиндром и поршнем для обеспечения герметичности под давлением. Другие пластмассовые / резиновые детали представляют собой обратные трубки от клапанов, таких как клапаны управления тормозами или регулятора высоты, также собирающие просачивающуюся жидкость вокруг толкателей подвески. Корректор высоты, главный тормозной клапан и золотники рулевого клапана, а также поршни гидравлических насосов имеют чрезвычайно малые зазоры (1–3 микрометра) внутри цилиндров, что обеспечивает очень низкий уровень утечки. Металлические и легированные части системы редко выходят из строя, даже после чрезмерно больших пробегов, но компоненты эластомера (особенно те, которые подвергаются воздействию воздуха) могут затвердеть и протечь, что является типичным местом отказа системы.

Сферы не подвержены механическому износу, но страдают от потери давления из-за диффузии азота под давлением через мембрану. Однако их можно перезарядить, что дешевле, чем их замена. При разработке подвески Hydractive 3 компания Citroën изменила дизайн сфер, добавив новые нейлоновые мембраны, которые значительно замедляют скорость дефляции. Их можно узнать по серому цвету.

Классические (без блюдца) зеленые (и серые) подвесные сферы обычно служат от 60 000 до 100 000 км. Изначально у сфер сверху была резьбовая пробка для подзарядки. Более новые («блюдце») сферы не имеют этой заглушки, но ее можно дооснастить, чтобы они могли заряжаться газом. Сферическая мембрана имеет неопределенный срок службы, если она не работает при низком давлении, которое приводит к разрыву. Поэтому своевременная подзарядка, примерно каждые 3 года, жизненно важна. Разрыв мембраны означает потерю подвески на прикрепленном колесе; однако это не повлияет на дорожный просвет. При отсутствии пружин, кроме (небольшой) гибкости шин, попадание в выбоину плоской сферой может привести к изгибу деталей подвески или вмятинам на ободе колеса. В случае выхода из строя сферы главного гидроаккумулятора насос высокого давления является единственным источником тормозного давления для передних колес. Некоторые старые автомобили имели отдельный аккумулятор переднего тормоза на моделях рулевого управления с гидроусилителем.

Старые LHS и LHS2 (красного цвета) автомобили использовали другой эластомер в диафрагм и уплотнений , что является не совместимым с зеленым LHM. Оранжевая жидкость LDS в автомобилях Hydractive также несовместима с другими жидкостями.

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.

Hydractive

I поколение

С 1990 года подвеска Hydractive 1 серийно устанавливалась на ряд автомобилей Citroen, включая модели Xantia и XM. Особенностью первых двух поколений было совмещение гидравлических магистралей тормозной системы, усилителя рулевого управления и подвески в один общий контур.

Схема передней подвески Hydractive на автомобиле Citroen XM

Было предусмотрено два режима:

Sport – режим жесткой подвески для динамичной езды.
Auto – режим автоматического изменения жесткости подвески на основе показаний датчиков, учитывающих текущие параметры движения (датчика положения педали газа, угла поворота рулевого колеса, давления в тормозной системе и других).

II поколение

Схема задней подвески Hydractive на автомобиле Citroen XM Модернизация затронула режим Auto, который был изменен на Comfort. Движение в комфортном режиме предполагало автоматическое кратковременное увеличение жесткости подвески при прохождении поворотов и ускорении в целях сохранения лучшей управляемости и динамики автомобиля.

Citroen XM 1995 года выпуска

Вторым нововведением было добавление в гидравлический контур дополнительного резервуара с запорным клапаном, что позволило длительное время сохранять высокое давление в системе. Заданная высота кузова поддерживалась в течение нескольких недель без запуска двигателя. Начиная с 1994-го года подвеска Hydractive 2 устанавливалась на модели Xantia, с 1995-го – на XM.

III поколение

Система Hydractive 3 устанавливалась с 2001-го года на автомобили Citroen C5 и обладала следующими отличительными особенностями:

Упрощена гидравлическая схема – тормозная система была выведена за пределы общего контура.
Отсутствие функции ручного выбора режима работы подвески.
Автоматическое уменьшение клиренса автомобиля на 15 мм от стандартного значения на скорости выше 110км/ч и увеличение дорожного просвета на 13 мм на скорости ниже 70 км/ч.

Определение оптимальной высоты положения кузова при движении производится на основании показаний датчиков скорости и датчиков высоты положения передней и задней частей автомобиля.

Сitroen С5 Сrosstourer 2014 года выпуска

Улучшенная версия Hydractive 3 с индексом “+”, применявшаяся с 2005 года на дорогих комплектациях Citroen C5 и в качестве стандартного оснащения модели С6, имела следующие отличия от базовой:

Водителю доступны два режима – Comfort (мягкая подвеска) и Dynamic (спортивный режим).
Более совершенный алгоритм определения оптимального дорожного просвета, использующий в своей основе такие показатели, как: текущая скорость автомобиля, высота передней и задней части кузова, скорость вращения и угол поворота рулевого колеса, продольное и поперечное ускорение, скорость перемещения подвески, положение дроссельной заслонки.

Hydractive

I поколение

Было предусмотрено два режима:

Sport – режим жесткой подвески для динамичной езды
Auto – режим автоматического изменения жесткости подвески на основе показаний датчиков, учитывающих текущие параметры движения (датчика положения педали газа, угла поворота рулевого колеса, давления в тормозной системе и других)

II поколение

Модернизация затронула режим Auto, который был изменен на Comfort. Движение в комфортном режиме предполагало автоматическое кратковременное увеличение жесткости подвески при прохождении поворотов и ускорении в целях сохранения лучшей управляемости и динамики автомобиля.

III поколение

Упрощена гидравлическая схема – тормозная система была выведена за пределы общего контура
Отсутствие функции ручного выбора режима работы подвески
Автоматическое уменьшение клиренса автомобиля на 15 мм от стандартного значения на скорости выше 110км/ч и увеличение дорожного просвета на 13 мм на скорости ниже 70 км/ч

Улучшенная версия Hydractive 3 с индексом «+», применявшаяся с 2005 года на дорогих комплектациях Citroen C5 и в качестве стандартного оснащения модели С6, имела следующие отличия от базовой:

Водителю доступны два режима – Comfort (мягкая подвеска) и Dynamic (спортивный режим)
Более совершенный алгоритм определения оптимального дорожного просвета, использующий в своей основе такие показатели, как: текущая скорость автомобиля, высота передней и задней части кузова, скорость вращения и угол поворота рулевого колеса, продольное и поперечное ускорение, скорость перемещения подвески, положение дроссельной заслонки.

От первого лица: Дмитрий Мамонтов, редактор

С одной стороны, я не люблю большие автомобили, и к этому, как мы назвали его в редакции, «чемодану на колесиках» отнесся вначале без особого энтузиазма. Однако сев на место водителя, я вскоре поменял свое мнение — машина внутри просторная, но удобная и уютная, все расположено под рукой, не говоря уже о том, как это воспринимается с места пассажира. Впрочем, на водительском кресле Nissan Patrol я временами тоже чувствовал себя пассажиром: машина оснащена таким количеством вспомогательных систем, что на долю собственно водителя остается крайне немного. Радарный круиз-контроль поддерживает дистанцию до впереди идущей машины и при необходимости тормозит, система предупреждения о сходе с полосы движения предупреждает о непреднамеренном (без включения указателя поворота) пересечении линии разметки, во время маневров и поворотов рулевое управление меняет усилие обратной связи по сложному алгоритму, а парковка значительно облегчается благодаря системе «кругового обзора». Водителю остается только расслабиться и получать удовольствие от поездки. Все остальное машина сделает сама. Интересное преимущество HBMC, на котором делает акцент Nissan, — это сведение к минимуму колебаний горизонта в глазах водителя. Специалисты компании считают, что постоянные наклоны вида при кренах кузова в поворотах увеличивают усталость водителя и затрудняют управление автомобилем. Поэтому управлять тяжелым внедорожником с активной подвеской значительно легче, чем без нее.

Состав оборудования и отдельные узлы

Назначение и функции базовых элементов мало изменились по ходу эволюции пневмоподвесок, совершенствовались лишь их конструктивное исполнение и алгоритмы управления. Обычный состав включает в себя:

пневмобаллоны, устанавливаемые вместо рессор или пружин;
воздушный компрессор, поддерживающий и регулирующий давление в пневматиках;
регулирующая и распределительная воздушная арматура с системой электромагнитных клапанов;
воздушные фильтры и осушители;
датчики высоты кузова по каждому колесу;
управляющий электронный блок;
пульт управления воздушной подвеской.

Возможно использование иных устройств, связанных с наличием добавочных функций.

Пневматические подушки (баллоны)

Упругий элемент подвески представляет собой воздушную рессору в широком смысле слова, теоретически пружина тоже является рессорой. Практически это воздух, находящийся под давлением в резинометаллическом чехле. Изменение геометрии оболочки возможно в заданных направлениях, армирование предотвращает произвольное отклонение от формы.

Возможна интеграция пневмоэлемента с демпфирующим амортизатором в едином конструктиве телескопической пневмостойки. Этим достигается компактность единого узла в составе, например, подвески типа МакФерсон. Внутри стойки имеется герметизированная камера со сжатым воздухом и обычная гидравлика классического амортизатора.

Компрессоры и ресиверы

Для компенсации утечек и оперативного изменения давления в пневмоэлементах система снабжена автономным компрессором с электроприводом от силового драйвера управляющего блока. Работа компрессора облегчается наличием воздушного накопителя – ресивера. Благодаря аккумулированию в нём сжатого воздуха, а также перепуску давления из баллонов, компрессор включается значительно реже, что экономит его ресурс, а также снижает нагрузку на узлы подготовки воздуха, его фильтрацию и осушку.

Давление в ресивере контролируется датчиком, по сигналам которого электроника подаёт команды на пополнение запасов сжатого газа, включая компрессор. Когда потребуется понижение клиренса, то избыток воздуха сбрасывается не в атмосферу, а поступает в ресивер.

Электронное регулирование

Получая информацию от датчиков дорожного просвета, обычно это элементы, связанные с положением рычагов и тяг подвески, а также о давлении в разных точках, электронный блок полностью контролирует положение кузова. Благодаря этому, подвеска приобретает принципиально новые функции, её можно сделать в различной степени адаптивной.

Для обеспечения новых возможностей введены связи контроллера с прочими системами автомобиля. Он в состоянии учитывать траекторию движения автомобиля, воздействия водителя на органы управления, скорость и характер дорожного покрытия. Становится достаточно просто оптимизировать поведение шасси, придавая ему пониженный центр тяжести для повышения устойчивости на большой скорости, минимизировать крены кузова, повысив тем самым безопасность автомобиля в целом. А на бездорожье наоборот, увеличить дорожный просвет, разрешить расширенную артикуляцию осей. Даже на стоянке автомобиль станет более дружелюбным к водителю, понижая высоту кузова для облегчения загрузки.

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.

Основные компоненты пневмоподвески

На сегодняшний день, пневматическая подвеска, которая устанавливается на современные транспортные средства, включает в себя несколько составных компонентов, а именно:

упругие пневмоэлементы (баллоны или соответствующие подушки);
стандартный компрессор для поддержания и выравнивания давления;
специальный ресивер;
датчики, определяющие положение кузова в текущий момент;
электронный блок пневмоподвески с соответствующими элементами управления, расположенными в салоне авто.

Разумеется, в данном случае были указаны лишь основные компоненты, так как помимо этих элементов в состав такого опорного узла входит еще множество других конструктивных составляющих звеньев и деталей.

Пневмоэлементы

Пневматические баллоны, рессоры, упругие элементы или пневмоподушки — назвать основные компоненты этой системы можно по-разному. Главное здесь понимать, что речь идет про специальные изделия, которые за счет удержания давления контролируют клиренс автомобиля в данный момент. Также задача такого компонента заключается в том, чтобы максимально эффективно противостоять всем неровностям и нагрузкам, которые получает авто при движении по дороге. По этой причине, внутри баллона постоянно поддерживается определенное давление воздуха, которое нагнетается с использованием компрессора. Стоит отметить, что это довольно дорогие элементы, из-за чего ставить пневмоподвеску на бюджетные авто невыгодно, а местами и вовсе не рационально. Примечательно, что также существуют комбинированные варианты, где сама пневмоподушка объединена с амортизатором.

Компрессор

Главной рабочей задачей данного элемента является своевременное поддержание давления воздуха во всех пневморессорах, согласно заданным автолюбителем параметрам. Разумеется, в данном случае речь идет не просто о компрессоре, пригодном для перекачки воздуха, а о специальном механизме, состоящем из целого набора деталей и компонентов, чтобы своевременно поддерживать необходимый уровень воздуха в системе. Также в составе компрессора от пневмоподвески обязательно присутствует осушитель, который не позволяет скапливаться влаге, и как следствие заполнять пневмобаллоны в тот момент, когда воздушные массы отсутствуют.

Ресивер

Еще один важный компонент пневмоподвески, который используется для накопления сжатых воздушных масс и последующего поддержания необходимого давления в системе. Через ресивер воздух напрямую закачивается в пневмобаллоны. Следует отметить, что без работы этого компонента весь опорный узел вполне может функционировать. Однако, при таких обстоятельствах компрессор начинает нагнетать воздушные массы без перерыва, что отражается на его ресурсе, а также на потреблении энергии и, как следствие, на расходе топлива. При наличии ресивера компрессор включается только в тот момент, когда электроника определит, что в системе уже недостаточно сжатого воздуха.

Система управления

В данном случае речь идет про блок управления, который располагается в салоне транспортного средства. Необходимые рычаги и кнопки выводятся под руку водителя, чтобы тому было удобно выбирать наиболее подходящий режим клиренса. Сама по себе система управления следит за давлением в каждом отдельном пневмобаллоне и при необходимости перегоняет воздух из одной рессоры в другую, чтобы стабилизировать показатели. По этой причине здесь также присутствуют перепускные клапана и соответствующие датчики для считывания текущих показателей. Также специальные элементы в процессе работы учитывают положение рулевого колеса, качество дорожного покрытия и положение педали газа.

Преимущества и недостатки

Применение газа в качестве упругого элемента подвески теоретически стоит считать идеальным вариантом.

В нём отсутствует внутреннее трение, он минимально инерционен и не устаёт, в отличие от металла пружин и рессор. Но теорию не всегда можно воплотить с полной эффективностью. Отсюда и возникшие параллельно с достоинствами новой подвески вполне ожидаемые недостатки.

Плюсы:

очень достойная плавность хода, автомобили Citroen с гидропневмоподвеской долгое время считались эталонами в этой части;
возможность оперативной ручной и автоматической регулировки высоты подвески;
регулируемая жёсткость, в том числе и для автоматической адаптации;
хорошая совместимость с проверенными типами направляющего аппарата, обычно использовались принципы МакФерсон и многорычажки.

Минусы:

сложности с практической реализацией, потребовались принципиально новые материалы и технологии;
высокая цена из-за большого набора оборудования;
на практике низкая долговечность, хотя она принципиально и не ограничена;
высокая цена в ремонте и обслуживании;
проблемы с надёжностью.

После долгих лет производства минусы всё же перевесили. Столкнувшись с низкой конкурентоспособностью, компания Citroen прекратила дальнейшее применение гидропневматики на бюджетных автомобилях.

Это не означает полный отказ от её использования, дорогие машины прочих производителей продолжают предлагать этот тип комфортной адаптивной подвески в качестве опций за отдельную плату.

Преимущества подвески

Пневматическая подвеска позволяет повысить общие показатели автомобиля, в том числе, его грузоподъемность. Также она помогает улучшить внешний вид машины.

возможность легкой регулировки, причем для этого потребуется всего несколько минут. Точная регулировка позволяет добиться максимально эффективной работы подвески без проведения сложных манипуляций;
легкий и быстрый процесс приспособления подвески к имеющимся условиям. При более сильном сжатии жесткость подвески только повышается. Некоторые системы повышенной сложности оснащаются противораскачивающими элементами и баллонами. Их можно регулировать как на сжатие, так и на растяжение;
лучшие характеристики управляемости, поэтому не требуются изменения конструкции подвески;
создание повышенного комфорта во время поездок;
привлекательный внешний вид автомобиля благодаря заниженной посадке авто, при этом полностью сохраняется его маневренность;
достижение нормального клиренса во время передвижения автомобиля. Также намного облегчается заезд на АЗС или прицеп.

Пневмосистемы оснащаются регулируемыми амортизаторами и пневмоэлементом. Такие комплекты можно легко и просто установить на любой автомобиль. При этом подобные гидропневматические системы имеют более привлекательный вид. С их помощью можно легко регулировать просвет, который находится между кузовом и колесами.

Основные элементы подвески Hydractive

Компоненты современной системы Hydractive Современная система Hydractive состоит из следующих основных элементов:

Гидроэлектронный блок управления — гидротроник (1), регулирующий давление и количество жидкости в системе.
Передние (2) и задние (5) гидропневматические элементы, выполняющие функцию демпфирующих и упругих элементов подвески.
Передняя (3) и задняя (6) дополнительные гидропневматические сферы, регулирующие жесткость подвески.
Передний (4) и задний (7) датчики высоты положения кузова.
Встроенный интерфейс (8).
Датчик положения рулевого колеса (9).
Расширительный бачок с жидкостью (10).
Педаль акселератора (11).
Педаль тормоза (12).

Что в итоге?

Какой из вариантов выбрать — каждый должен решить для себя. Какого-то единого мнения нет, и это нормально. Если рассуждать с точки зрения комфорта и удобства, то, безусловно, пневматическая подвеска вне конкуренции. Но она имеет ряд минусов, она недолговечна и очень дорогая в обслуживании и ремонте. Если цель получить бюджетный вариант — лучше выбирать пружинную классическую подвеску. Такая и в обслуживании будет недорогой и ремонтировать ее можно своими руками. Кроме того, такая подвеска будет служить правдой и верой порядка 100-150 тысяч. Гидравлический аналог увы встречается крайне редко, причем на уже далеко не новых авто, поэтому ее рассматривать, в принципе, нет смысла. А выбор как всегда остается за вами…

Спасибо за внимание, до новых встреч на Вопрос Авто. Если статья вам понравилась, поделитесь ссылкой на нее с друзьями в соц

сетях, используя специальные кнопки, расположенные ниже

Также будем признательные за ваши комментарии, нам очень важно знать ваше мнение