Гидропневматическая подвеска.

Гидравлическая подвеска

Гидравлическая подвеска ⭐ – вид подвески, обеспечивающий регулирование уровня кузова относительно дороги за счет применения гидравлических упругих элементов.

В гидроподвеске вместо амортизаторов используются гидростойки или гидроподъемники с очень большим рабочим ходом. На верхний конец каждой стойки навинчиваются особые шары или гидросферы, которые выполняют роль пружин, их ещё называют «були». Устроены они предельно просто: полость внутри сферы разделена на две части упругой мембраной, с одной стороны сфера заполненна азотом (давление от 35 до 60 атмосфер), а с другой стороны мембрану подпирает специальное масло (LHM или LHM+ для DS, CX, GS, BX, XM, Xantia, для Citroen C5, C6 применяется LDS — оранжевого цвета) едко-зеленого цвета.

Как известно при нагрузке дорожный просвет у автомобиля уменьшается. Чтобы избежать этого могут применяться системы саморегулирования задней подвески. На рисунке приведена компоновка гидравлической подвески с автоматической регулировкой постоянства уровня кузова легкового автомобиля.

Рис. Компоновка подвески с автоматической регулировкой постоянства уровня кузова легкового автомобиля:
1 – двухступенчатый насос для обеспечения работы гидроусилителя рулевого управления и регулировки постоянства уровня кузова; 2 – блок управления; 3 – накопители (гидравлические аккумуляторы); 4 – регулятор тормозного усилия; 5 – бачок для рабочей жидкости

В автомобилях с саморегулированием задней подвески предусмотрен специальный бачок 5 с рабочей жидкостью, которая может подаваться в задние амортизаторы. Эта жидкость выполняет вспомогательную функцию для облегчения действия цилиндричес­ких пружин при перевозке тяжелых гру­зов. Жидкость подается в накопители 3 гидравлическим насосом 1. Система управляется специальным блоком 2, установленным на днище автомобиля. Блок связан с задним стабилиза­тором поперечной устойчивости и по положению стабилизатора определяет загрузку автомобиля.

Принцип работы системы показан на рисунке.

Рис. Принцип работы системы с гидравлической подвеской:
1 – насос; 2 – поршень приводного механизма; 3 – клапан; 4 – перепускной клапан; 5 – жиклер; 6 – правый кулачок; 7,10 – шарик; 8 – предохранительный клапан; 9 – левый кулачок; 11 – бачок; 12 – пружина; 13 – тяга; a – нейтральное положение кузова; b – верхнее положение кузова; c – нижнее положение кузова

При работающем двигателе, гидравлический насос подает жидкость к блоку управления. В зависимости от загрузки салона автомобиля вал, на котором установлены два кулачка 6 и 9, может поворачиваться. Поворот вала зависит от положения тяги 13, связанной в свою очередь с задним стабилизатором кузова.

Если автомобиль не нагружен, кулачок 9 поворачиваясь, воздействует на шарик 10 и тот открывает клапан 3. Жидкость при этом возвращается из амортизатора в бачок. В этом положении задняя подвеска поддерживается только цилин­дрическими пружинами.

Как только автомобиль загружается выше определенной нормы, в работу вступает кулачок 6, который толкает поршень приводного механизма 2 в верхнее положение с помощью шарика и перекрывает обратную магистраль. Жидкость из накопителей и насоса подается через перепускной клапан 4 в резервуары амортизаторов. Давление в резервуарах амортиза­тора заставляет амортизаторы слегка удлиниться, приподнимая заднюю часть автомобиля. Как только задняя часть ав­томобиля поднимется на нужную высоту, предохранительный клапан 8 вернет жидкость в накопитель или бачок.

При постоянном положении кузова в среднем положении амортизаторы, соединенные с клапаном 3, изолированы от жидкостной системы и происходит перекачка жидкости из бачка (накопителей) в насос и снова в бачок.

Таким образом, блок управ­ления уровнем поддерживает высоту зад­ней части автомобиля на одном уровне, независимо от груза.

Накопители оборудованы наполнен­ной газом камерой, которая отделена от жидкости резиновой диафрагмой. Эта камера позволяет амортизаторам функ­ционировать правильно, даже при на­полненных накопителях. При толчке амортизатор сжимается и жидкость вы­талкивается в накопитель, деформируя его диафрагму. Когда амортизатор удли­няется, жидкость под давлением диаф­рагмы возвращается из накопителя в амортизатор.

Высота дорожного просвета автомобиля изменяется путем переключения установленного в салоне автомобиля рычага управления. Рычаг посредством исполнительных штоков соединен с корректорами высоты подвески. На моделях ранних лет выпуска при выключении двигателя автомобиль опускается в нижнее положение. Более поздние модели оборудованы односторонним клапаном, изолирующим подвеску от главной гидравлической системы, что позволяет избежать подобного опускания кузова после останова двигателя.

Гидропневматическая подвеска.

Гидропневматическая подвеска – вид подвески, в котором используются гидропневматические упругие элементы. Впервые гидропневматическая подвеска была применена на автомобилях Citroen в 1954 году. Современной конструкцией гидропневматической подвески является подвеска Hydractive, в которой реализованы ее лучшие качества. В настоящее время устанавливается гидропневматическая подвеска Hydractive третьего поколения. Гидропневматическая подвеска применялась по лицензии на автомобилях Mercedes, Rolls-Royce и др. В конструкции современной гидропневматической подвески предусмотрено автоматическое изменение характеристик, т.е. она является активной подвеской.

Основными преимуществами гидропневматической подвески являются высокая плавность хода, возможность регулировки положения кузова относительно дорожного покрытия, эффективное гашение колебаний, адаптация к стилю вождения конкретного человека. Сложность и высокая стоимость являются сдерживающими факторами широкого применения данного типа подвески.

Гидропневматическая подвеска используется совместно с другими типами подвесок. Так, на автомобиле Citroen C5 гидропневматическая подвеска на передней оси интегрирована с подвеской МакФерсон, а на задней оси с многорычажной подвеской.

Гидропневматическая подвеска Hydractive

История гидравлической подвески Hydractive насчитывает три поколения:

Hydractive 1 — с 1989 года;
Hydractive 2 — с 1993 года;
Hydractive 3 — с 2000 года.
Развитие гидропневматической подвески Hydractive осуществляется в двух направлениях — повышение надежности и расширение функциональных возможностей. Устройство гидропневматической подвески Hydractive рассмотрено на примере подвески третьего поколения. Подвеска Hydractive 3 включает следующие конструктивные элементы:

гидроэлектронный блок;
резервуар рабочей жидкости;
стойки передней подвески;
задние гидропневматические цилиндры;
регуляторы жесткости;
гидропроводы;
система управления.

Схема гидропневматической подвески Hydractive 3
1.гидроэлектронный блок;
2.передняя стойка;
3.передний регулятор жесткости;
4.передний датчик положения кузова;
5.задний гидропневматический цилиндр;
6.задний регулятор жесткости;
7.задний датчик положения кузова;
8.встроенный интерфейс;
9.датчик рулевого колеса;
10.резервуар рабочей жидкости;
11.педаль газа и педаль тормоза
Гидроэлектронный блок, резервуар рабочей жидкости, передние стойки, задние цилиндры, регуляторы жесткости образуют гидравлическую систему подвески. В гидравлическую систему также включен контур гидравлического усилителя рулевого управления. В ранних версиях подвески гидравлическая система объединяла контур тормозной системы автомобиля. В подвеске Hydractive 3 тормозная система независима.

Гидроэлектронный блок (гидротроник) обеспечивает необходимое количество и давление рабочей жидкости в гидравлической системе подвески. Он объединяет электродвигатель, аксиально-поршневой насос, электронный блок управления, электромагнитные клапаны регулирования высоты кузова, запорный клапан (предотвращает опускание кузова в нерабочем состоянии), предохранительный клапан. Электронный блок управления и электромагнитные клапаны являются элементами системы управления подвески.

Резервуар рабочей жидкости располагается непосредственно над гидроэлектронным блоком. В подвеске Hydractive 3 используется рабочая жидкость LDS (оранжевый цвет), пришедшая на смену жидкости LHM (зеленый цвет).

Стойка передней подвески объединяет гидроцилиндр и гидропневматический упругий элемент, между которыми расположен амортизаторный клапан, обеспечивающий гашений колебаний кузова.

Гидропневматический упругий элемент представляет собой металлическую сферу, которая внутри разделена эластичной многослойной мембраной. Над мембраной находится сжатый газ – азот, под мембраной – специальная жидкость. Жидкость передает давление в системе, а газ выступает упругим элементом.

На подвеске Hydractive 3+ устанавливается по одному упругому элементу на каждое колесо и по одной дополнительной сфере на каждую ось. Применение дополнительных упругих элементов значительно расширяет параметры регулирования жесткости подвески. Современные сферы имеют серый цвет и сохраняют работоспособность в пределе 200000 км пробега.

Гидравлические цилиндры предназначены для нагнетания жидкости в упругие элементы и регулирования высоты положения кузова относительно дорожного покрытия. Гидроцилиндр снабжен поршнем, шток которого соединен с соответствующим рычагом подвески. Задние гидропневматические цилиндры по конструкции аналогичны передним стойкам, но расположены под углом к горизонтальной плоскости.

Регулятор жесткости служит для изменения жесткости подвески. Он включает электромагнитный клапан регулирования жесткости, золотник, два дополнительных амортизаторных клапана. На регуляторе жесткости закреплена дополнительная сфера. Регулятор жесткости устанавливается на передней и задней подвеске. В мягком режиме подвески регулятор жесткости объединяет все гидропневматические упругие элементы между собой, при котором достигается максимальный объем газа. Электромагнитный клапан при этом обесточен. При подаче напряжения на электромагнитный клапан включается жесткий режим подвески, при котором стойки, задние цилиндры и дополнительные сферы изолируются друг от друга.

Система управления гидропневматической подвески включает входные устройства, электронный блок управления и исполнительные устройства.

К входным устройствам относятся входные датчики и переключатель режимов работы. Входные датчики преобразуют соответствующие характеристики в электрические сигналы. В гидропневматической подвеске Hydractive 3 используются датчики положения кузова по высоте и угловой датчик рулевого колеса. Датчик положения кузова по высоте представляет информацию о средней высоте кузова. На автомобили Citroen устанавливается 2 или 4 таких датчика. Датчик угла поворота рулевого колеса измеряет направление и скорость вращения рулевого колеса. Переключатель режимов работы обеспечивает ручное (принудительное) регулирование высоты кузова и жесткости гидропневматической подвески.

Электронный блок управления принимает сигналы от входных устройств. обрабатывает их в соответствии с заложенной программой и формирует управляющие воздействия на исполнительные устройства.
В своей работе электронный блок управления взаимодействует с системой управления двигателем, антиблокировочной системой тормозов.

К исполнительным устройствам системы управления подвески Hydractive 3 относятся:

электродвигатель насоса;
электромагнитные клапаны регулирования высоты;
электромагнитные клапаны регулирования жесткости;
электрический корректор фар.
Электродвигатель под управлением изменяет скорость вращения, соответственно изменяется производительность насоса и давление в системе. В подвеске Hydractive 3 используется 4 электромагнитных клапана регулирования высоты — два на переднюю подвеску (впускной и выпускной) и два на заднюю подвеску (впускной и выпускной). Электромагнитные клапаны регулирования жесткости расположены в регуляторах жесткости.

Гидропневматическая подвеска Hydractive 3 обеспечивает:

автоматическое регулирование дорожного просвета;
автоматическое регулирование жесткости;
принудительное изменение дорожного просвета и жесткости.
Автоматическое регулирование дорожного просвета осуществляется в зависимости от скорости движения автомобиля, качества дорожного покрытия и стиля вождения конкретного человека. При движении по автомагистрали со скоростью более 110 км/ч высота кузова автоматически снижается на 15 мм. При плохих дорожных условиях и скорости ниже 60 км/ч клиренс автоматически увеличивается на 20 мм. В автомобиле автоматически поддерживается определенная высота кузова независимо от нагрузки (загрузки). Высота подъема кузова определяется объемом специальной жидкости, циркулируемой в контуре системы. Объем жидкости дозируется регулятором положения кузова. Работа гидропневматической подвески обеспечивает сохранение заданного уровня пола кузова при перемещении колес по неровному дорожному покрытию.

Автоматическое регулирование жесткости подвески реализовано в расширенной версии подвески Hydractive 3+. Изменение режимов жесткости производится в зависимости от характера движения (ускорение, торможение, движение по прямой, в поворотах). Для принятия решения используются следующие параметры: скорость автомобиля, продольное и поперечное ускорение, изменение высоты. угол и скорость поворота рулевого колеса, изменение крутящего момента, изменение давления в тормозной системе. В зависимости от условий система автоматически воздействует на электромагнитный клапан регулятора жесткости и приводит подвеску в жесткий или мягкий режим. Изменение жесткости осуществляется как для отдельного упругого элемента (при повороте автомобиля), так и всей системы (при прямолинейном движении).

В конструкции гидропневматической подвески предусмотрено принудительное (ручное) изменение дорожного просвета, что в конкретных условиях обеспечивает преодоление препятствий, а также удобство погрузки (выгрузки) и уборки автомобиля. В расширенной версии подвески Hydractive 3+ вручную можно изменять и жесткость подвески.

Пружинная, гидравлическая, пневматическая: какая подвеска лучше?

Каждый из трех типов подвески имеет свои преимущества и недостатки. «Гидра» и «пневма» порой весьма дорого обходятся владельцу, и это следует учитывать при выборе машины.

По большому счету вопроса выбора подвески как таковой для одной модели машины возникает крайне редко. На подавляющее большинство ставится один тип ходовой. А если и есть альтернатива, то она обычно зависит от уровня оснащения: в упакованной комплектации и подвеска окажется продвинутой.

Впрочем, если вы выбираете из нескольких моделей, вид конструкции может иметь решающее значение. Особенно если речь идет о подержанном автомобиле, ремонт которого может быть по стоимости сопоставим с его ценой.

Пружинная подвеска

Самая простая «железная» подвеска применяется на абсолютном большинстве моделей. Обилие конструктивных вариантов позволяет ставить ее и на городские субкомпакты, и на серьезные внедорожники, и на спортивные модели.

Конструкция отработана десятилетиями, из чего вытекают два главных плюса. При должном уровне инженерной проработки пружины, рычаги и амортизаторы совместными усилиями обеспечивают машине идеально подходящее ее классу и ареалу обитания поведение. А обилие производителей оборачивается дешевизной в ремонте: вариантов на рынке запасных частей масса.

Фольксвагеновская платформа MQB — один из лучших и самых распространенных представителей пружинной схемы.

Фольксвагеновская платформа MQB — один из лучших и самых распространенных представителей пружинной схемы.

Несмотря на относительную простоту, в пружинной подвеске можно добиться изменяемых характеристик. Для этого применяются пружины разной формы и с переменным шагом навивки. Порой их дополняют адаптивные амортизаторы с электронным управлением, меняющие степень жесткости по желанию водителя. Поведение автомобиля варьируется в сравнительно небольших пределах, однако разницу почувствовать можно, и такие опции производителями активно применяются. Даже на сравнительно доступных моделях.

В минусы можно записать сложность реализации на одной машине одновременно мягкости для разбитых дорог и выверенной управляемости для хорошего асфальта. Хотя исключения иногда случаются. А еще многорычажные схемы бывают достаточно громоздкими, что накладывает ограничения на конструкторов.

Пневматическая подвеска

С начала 2000-х годов пневмоподвеска стала нормой сначала на представительских седанах, затем добралась до больших внедорожников. На машинах бизнес-класса встречается реже, а в качестве исключения бывает даже на моделях среднего сегмента. Так, «пневма» есть в списке опций Mercedes C-Class. Народные бренды не применяют ее вовсе, разве что на топовых моделях линейки вроде Volkswagen Touareg и Phaeton.

Пружины и амортизаторы тут заменены на герметичную камеру с воздухом внутри. За счет игры давлением подвеска меняет жесткость и высоту дорожного просвета. Причем в диапазоне десятков миллиметров, адаптируясь и к автобану, и к бездорожью. За это пневматику и ценят в первую очередь.

Пневматические стойки могут применяться либо только в задней подвеске, для поддержания уровня кузова при нагрузке, либо «по кругу». Последний вариант встречается чаще, первый в 2000-х любили использовать в BMW.

Пневматические стойки могут применяться либо только в задней подвеске, для поддержания уровня кузова при нагрузке, либо «по кругу». Последний вариант встречается чаще, первый в 2000-х любили использовать в BMW.

Обратная сторона технической навороченности — это всегда меньшая надежность. Вот и с «пневмой» о запредельной долговечности можно забыть. Если пружинная подвеска по хорошим дорогам может запросто отходить 150 000 км и больше без каких-либо вмешательств, с пневмобаллонами такой фокус, скорее всего, не пройдет. Не последнюю роль в их недолговечности играет вечная российская грязь, протирающая стенки камер.

Восстановление подвески обойдется в разы дороже, чем ремонт пружинной. Даже если использовать китайские пневмобаллоны, в изобилии представленные на рынке. Покупка оригинальных деталей пробьет брешь в бюджете на сотни тысяч рублей: престарелый S-Class или Audi A8 вполне могут стоить дешевле.

Гидравлическая подвеска

Французы не были бы собой, если бы не создавали нечто оригинальное. Гидропневматическую подвеску Citroen придумал и реализовал еще в 1950-х годах. Почти семь десятков лет она оставалась главной фишкой машин с шевронами на эмблеме и ушла в 2017-м с окончанием европейских продаж Citroen C5.

Citroen C5 — последний носитель уникальной гидропневматической подвески. Его ездовые повадки действительно сильно отличаются от машин на пружинах, за что модель и ценима поклонниками.

Citroen C5 — последний носитель уникальной гидропневматической подвески. Его ездовые повадки действительно сильно отличаются от машин на пружинах, за что модель и ценима поклонниками.

Ходовая часть представляет собой гибрид классической пружинной и пневматической схем. Для демпфирования используется и воздух, и жидкость. Клиренс и жесткость меняются как у «пневмы». По надежности и стоимости ремонта ситроеновская схема ближе к «железной»: небезупречна, но без гроша владельца не оставит, — этакая золотая середина, но, увы, доступная на ограниченном числе машин. По сути, ее стоит рассматривать только на примере «це-пятого» последнего поколения. Остальные модели либо сильно старше (до 2008 года), либо это крайне редкий представительский С6.

Экзотическую конструкцию за десятилетия ее присутствия на рынке так никто и не перенял. Даже Peugeot — коллеги по альянсу PSA. Сегодня Ситроены с «Гидрактивом» больше не выпускаются. Им на смену пришла пружинная подвеска с гидравлическими ограничителями хода, которая применяется, в частности, на кроссовере С5 Aircross. Он недавно вышел на российский рынок, и все особенности оригинальной ходовой части только предстоит проверить нашими дорогами.

Самый комфортный вариант — пневматическая подвеска. Она же самая недолговечная (нужна надежность — берите «железную») и дорогая в ремонте. Для новой машины последнее неактуально: есть гарантия, да и ценовая категория автомобиля подсказывает, что такой берут не на последние деньги. А вот на вторичном рынке семь раз подумайте, готовы ли вы вложиться в очень вероятный ремонт. Гидравлику оставим оригиналам и ценителям.

Источник https://ustroistvo-avtomobilya.ru/podveska/gidravlicheskaya-podveska/

Источник https://www.drive2.ru/b/723858/

Источник https://www.zr.ru/content/articles/919356-pruzhinnaya-gidravlicheskaya-pne/