Устройство и принцип работы гидропневматической подвески Hydractive

В конструкции гидропневматической подвески отсутствуют такие привычные упругие элементы, как пружины или торсионы. Их функцию выполняют гидропневматические сферы, заполненные газом и жидкостью, которые, в свою очередь, разделены между собой высокопрочной эластичной мембраной. Отработка неровностей дорожной поверхности происходит за счет такого свойства объема газа, как его сжатие под воздействием жидкости. Гидропневматическая подвеска является адаптивной и способна изменять степень жесткости исходя из условий движения. Среди мировых производителей наибольших успехов в применении подобной схемы подвески на своих автомобилях достигла французская компания Citroen. Развитие ее фирменной системы Hydractive насчитывает несколько поколений, а история исчисляется с середины прошлого века.

История появления

citroen ds
Citroen DS — один из первых автомобилей с гидропневматической подвеской

Впервые подобный тип подвески был применен инженерами Citroen на задней оси автомобиля Traction Avantе в 1954 году. Позднее данная схема стала применяться в составе подвески всех колес на легендарных автомобилях Citroen DS. Фирменная адаптивная гидропневматическая подвеска Citroen Hydractive, созданная на базе предыдущих разработок, впервые была представлена в 1988 году на концепт-каре Activa.

Поколения подвески

Hydractive

I поколение

citroen-xm передняя подвеска
Схема передней подвески Hydractive на автомобиле Citroen XM

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.

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

XM задняя подвеска
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
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.

2014-citroen-c5-crosstourer1
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.

Основные элементы подвески Hydractive

components
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)

Принцип работы подвески Hydractive

hydropneumatic_suspension
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.

Преимущества гидропневматической подвески

  • Превосходная плавность хода
  • Отличная управляемость, в том числе на неровной дороге
  • Возможность изменения дорожного просвета
  • Автоматическая адаптация характеристик жесткости подвески под текущие условия движения
  • Возможность выбора желаемого режима работы подвески исходя из стиля вождения
  • Длительный срок службы гидропневматических элементов (до 25 0000 км пробега) и увеличенные интервалы обслуживания

Недостатки гидропневматической подвески

  • Сложность конструкции
  • Высокая стоимость производства
  • Высокая стоимость обслуживания и ремонта

В связи со своей высокой стоимостью и сложностью изготовления гидропневматическая подвеска редко встречается на большинстве серийных автомобилей. В основном она применяется на автомобилях премиум-сегмента такими производителями, как, например, Bentley, Rolls-Royce и Mercedes-Benz. Одним из автомобилей, на котором уже много лет успешно применяется подобная схема подвески, является популярный во всем мире внедорожник класса «люкс» Lexus LX570. На последнем поколении Citroen C5 устанавливается обычная гидравлическая подвеска. Гидропневматические элементы были упразднены в целях снижения стоимости и повышения уровня доступности автомобиля. Помимо автомобилестроения гидропневматическая подвеска применяется также в шасси специальных машин и военной техники.