Гидропневматические подвески занимают особое место в ряду конструктивов ходовой части автомобилей. Это достаточно сложная система, где упругим элементом выступает сжатый до давления свыше 50 атмосфер азот, ограниченный металлическим корпусом рабочих сфер и через эластичную мембрану гидравлической жидкостью. Давление в сферу передаётся гидроцилиндром, поршень которого связан с рычагом подвески. Демпфирующие функции выполняют клапаны переменного сечения, расположенные между поршнем и жидкостью в сфере.
Появление подвески Hydractive
На легковых автомобилях данный тип стал использоваться с 1954 года, после внедрения его на машинах компании Citroën. Вначале развитие шло от установки гидропневматики только на задней оси модели Traction Avant, затем в неё интегрировали механизмы всего шасси, включая рулевое управление, трансмиссию и тормоза. В дальнейшем, с развитием направления, степень интеграции уменьшили, ограничившись элементами подвесок.
Этапы развития
Функции системы изменялись, конструкторы постоянно находились в поиске. Выделяются три поколения системы, хотя существовало множество вариантов исполнения в зависимости от конкретной модели автомобиля.
Первое появление
Облик системы сформировался достаточны быстро, что связано с простотой и логичностью её принципиальной схемы. Некоторые особенности были потом упразднены, а кое-что добавлено, но структура мало поменялась:
- для регулировки жёсткости подвески использовались дополнительные пневмогидравлические сферы, по одной на каждую ось;
- подключение режима повышенного комфорта Auto происходило по решению электронного блока, управляющего клапанами на осях;
- в жёстком спортивном режиме клапаны перекрывались, каждому колесу оставался лишь тот объём сжатого азота, что был в сфере соответствующей независимой подвески.
С виду довольно примитивное решение регулирования обеспечивало удивительную плавность хода и быстрое переключение режимов. Высотой подвески можно было управлять, накачивая дополнительную жидкость через гидравлические магистрали. При неизменном давлении это добавляло или уменьшало дорожный просвет.
Что изменилось во втором поколении
Была добавлена ещё одна сфера, позволяющая удерживать давление в задней подвеске при неработающем двигателе. Изменились алгоритмы регулирования жёсткости, а вместе с ними и названия режимов. Принципиальная разница между ними почти исчезла, просто менялись пороговые значения срабатывания клапанов по сигналам датчиков. Стало возможным быстро реагировать на крены и наклоны кузова.
Hydractive 3
Здесь уже накопилось гораздо больше изменений:
- используется более современная синтетическая жидкость типа LDS вместо ранней «минералки» LHM;
- появилось автоматическое переключение режимов по высоте установки кузова, на больших скоростях он опускался, а при определении плохой дороги увеличивал клиренс;
- жёсткость подвески стала регулироваться автоматически;
- из состава оборудования исключены общие узлы с усилителем руля и тормозной системой;
- названия вручную выбираемых режимов снова поменялись.
Ещё более дополненная и улучшенная версия получила обозначение Hydractive 3+.
Составные части подвески и их функционирование
Систему образуют следующие базовые узлы:
- рабочие элементы по каждому колесу – гидропневматические сферы с разделением азота и жидкости эластичной диафрагмой;
- механический, с приводом от двигателя, или позже электрический насос с гидроаккумулятором давления;
- добавочные резервуары различного назначения, управляющие жёсткостью подвески;
- управляющие механизмы в виде гидроклапанов с электрическим приводом;
- распределённые по автомобилю трубопроводы высокого и низкого давления;
- управляющий электронный блок с датчиками и интерфейсом к прочим системам.
Поршни гидроцилиндров каждого колеса связывались с обычным механическим направляющим аппаратом независимых подвесок, в том числе и типа МакФерсон, но без амортизаторов и пружин. Их роль выполняли дросселирующие гидроклапаны в надпоршневом пространстве и сжатый газ в сферах.
Работа подвески
Усилие от перемещающегося колеса через направляющий аппарат, шток и поршень передаётся на жидкость в рабочих колёсных сферах. В силу своей несжимаемости масло работает под одинаковым давлением по всей системе при условии открытия управляющих клапанов. Газ в сферах наоборот, сжимается, уменьшая объём и повышая давление. Так достигается нарастание усилия сопротивления ходу поршня в гидроцилиндре, а значит и противодействия сжатию подвески.
Благодаря трубопроводам давление можно передавать в любую точку системы, а значит и регулировать его по всем колёсам. Реализуются возможности противодействия клевкам кузова, кренам, изменениям клиренса в зависимости от загрузки автомобиля.
Самым полезным для повышения плавности хода стали свойства сжатого газа, которые принципиально отличаются от качеств металла, применяемого в пружинах и уж тем более от испытывающих внутреннее трение многолистовых рессор. Точность же реакции подвески в динамическом режиме обеспечивается встроенным демпфером в виде регулируемых дроссельных отверстий, по которым перетекает жидкость от поршня к мембране внутри сферы.
Рабочая жидкость для системы также дважды менялась. Первая, красная LHS разработана как альтернатива обычной тормозной жидкости, но сохранила некоторые её недостатки, в частности, способность насыщаться влагой. Возникающая коррозия снижала долговечность активной подвески. Потом её заменили на зелёное минеральное масло типа LHM, исключающее этот недостаток. Но и его основа, разработанная на базе масел для АКПП, имела свои проблемы в виде быстрого старения. Последние версии заправляются оранжевой синтетикой LDS, лучше всего соответствующей требованиям гидропневматических элементов системы. Жидкости несовместимы и невзаимозаменяемы, мембраны в сферах рассчитаны строго под свой тип.
Технология производства самого важного элемента гидроподвески – заполненных азотом сфер, обеспечивает практически неограниченный срок службы разделительных диафрагм. Но неизбежные на длительных временных промежутках утечки азота приводят к их чрезмерной деформации и разрывам. Изначально предусматривалась подкачка сфер в эксплуатации, затем заправочные клапаны упразднили. Но принципиальная возможность добавки газа всё же имеется.
Разорванная мембрана прекращает нормальную работу обслуживаемого колеса, но в целях безопасности предусмотрен режим сохранности в его области дорожного просвета.
Достоинства гидропневматики
Данный тип подвески давно не ограничивается применением на автомобилях Ситроен. Ими оснащаются многие премиальные модели разных производителей, где предъявляются особые требования к точной работе ходовой части. Это придаёт машинам особые качества, почти недостижимые прочими средствами:
- сочетание комфорта, плавности хода и прекрасной управляемости;
- отработка задач на всех типах дорожных покрытий;
- электронное управление функциями подвески во всех режимах, от парковочных до быстрого движения по автомагистралям;
- автоматическая адаптация и ручное управление;
- высокая надёжность в последних версиях, сравнимая с более традиционными видами подвесок.
Недостатком является разве что высокая сложность, сильно влияющая на цену автомобиля. Это не так заметно на премиум-классе, но практически исключает применение в бюджетных сегментах.
