Содержание
В современном автомобиле почти не осталось механических или электрических систем в чистом виде. Комплексное использование разных источников энергии и различных вариантов ее поглощения — вот формула автомобиля сегодня. Едва ли не самой показательной в этом плане будет пневматическая подвеска. Здесь переплелось все — пневматика, механика, электроника. Каждый элемент пневматической подвески работает на комфорт и управляемость, а как именно — узнаем прямо сейчас.
Особенности пневмоподвески автомобиля
Пневматическая подвеска в чистом виде существует только в теории. На практике так называют достаточно сложный комплекс механизмов и узлов разных типов. В этой подвеске пневматическим остается только сам упругий элемент, который заменяет классические пружины, рессоры или торсионы. Тем не менее это позволяет пневмоподвеске получить массу преимуществ перед другими конструкциями. Основное — плавность хода и возможность регулировки клиренса автомобиля.
Общий вид пневматической подвески Mercedes ml350
Реализация пневмосистемы невозможна без заимствования элементов подвесок других типов: МакФерсон, многорычажной подвески (Multilink), адаптивной и гидропневматической. Пневмоподвеска имеет достаточно высокую стоимость, поэтому в основном она находит применение на автомобилях премиум-сегмента. Хотя несколько десятилетий назад предпринимались попытки использовать ее на массовых моделях, таких как Ситроен СХ.
Пневморессоры на трехосном тягаче
Пневматические подвески получили широкое распространение в большегрузном транспорте и в автобусах, поскольку грузоподъёмность, габариты и особенности применения такой техники позволяют в полной мере реализовать все преимущества пневматики. Легковые подвески данного типа сложны по конструкции и работают, как правило, с амортизаторами регулируемого типа под управлением электроники. Такие системы называют адаптивной подвеской.
Конструкция классической пневмоподвески
За несколько десятков лет, в течение которых пневматическая подвеска устанавливалась на серийные автомобили, она успела доказать свою выносливость, работоспособность и, главное, практичность. Основные элементы пневматической подвески:
- пневматические упругие элементы;
- компрессор;
- ресивер;
- датчики положения кузова;
- система управления.
Пневмоэлементы
Пневмобаллоны, пневматическая рессора, упругий элемент, называть их можно по-разному. Суть от этого не меняется. Задача пневмоэлемента состоит в том, чтобы эффективно воспринимать нагрузки от неровностей дороги и сохранять клиренс автомобиля на заданном уровне. Для этого ему необходимо поддерживать определённое давление воздуха и сохранять его в своём объеме. Конструктивно пневмобаллон может быть либо выполнен вместе с амортизатором, либо устанавливаться отдельно.
Если это комплексное решение, то амортизатор и пневмоподушка будут называться пневмостойкой. Она аналогична МакФерсону, только вместо пружины — резиновая камера, заполненная воздухом. Некоторые виды пневмоподушек имеют ограничительные клапаны давления, а некоторые — пневмоаккумуляторы, чтобы не так зависеть от давления, которое создаёт следующий элемент системы.
Компрессор
Его задача сводится к тому, чтобы обеспечивать все пневморессоры воздухом под заданным давлением. Это не просто компрессор, а цепь элементов, контролирующих подачу воздуха и общее давление в системе; кроме того, в конструкцию компрессора обязательно входит осушитель для предотвращения накапливания влаги в системе.
Ресивер
Ресивером называют резервуар, который служит для накопления сжатого воздуха и дальнейшего поддержания заданного давления в системе. Это необязательный элемент, однако его применение крайне желательно, тк позволяет не заставлять компрессор качать воздух постоянно. После понижения давления в ресивере до определенного предела электроника даст команду компрессору на включение.
Система управления
Электронная система управления следит за давлением в пневмобаллонах и распределяет его по каждому из них. Для этого в систему пневматической подвески интегрированы ограничительные и перепускные клапаны. Датчики контролируют работу пневмосистемы, положение кузова, скорость движения автомобиля, качество дорожного покрытия, угол поворота рулевого колеса и положение педали акселератора. На основе данных показателей система управления регулирует положения кузова автомобиля и степень демпфирования амортизаторов (в случае адаптивной подвески).
Принцип работы
Основная задача пневматической подвески — поддерживать заданный уровень высоты положения кузова над дорогой и эффективно поглощать все неровности. Системой можно управлять как в ручном, так в автоматическом режиме. И тут с каждым годом у производителя появляется все больше и больше возможностей. Данные, полученные от датчиков, передаются в систему управления, а она уже раздает команды исполнительным устройствам: подкачать и повысить давление либо стравить давление из переднего или заднего контура (или обоих сразу) и прижать кузов автомобиля к асфальту на минимально допустимое расстояние на высокой скорости. Каждая пневматическая подвеска имеет свои настройки и свое предназначение, которые зависят, в первую очередь, от типа автомобиля.
Применение пневматической подвески
Самые простые пневматические системы (что,кстати, не значит дешёвые) могут быть установлены только на заднюю ось. Часто такие решения можно встретить на универсалах и больших кроссоверах. Система предполагает периодическую повышенную нагрузку на задний мост, поэтому регулирует клиренс и жёсткость подвески в зависимости от загрузки. В основном такие схемы работают в паре с многорычажкой Multilink, но могут использоваться и со стойками МакФерсон. Причём такая пневмоподвеска позволяет максимально «опустить» автомобиль, что очень упрощает погрузку и выгрузку.
Однако чаще всего пневматика устанавливается на все четыре колеса. Это даёт возможность более гибко управлять клиренсом. Такая схема используется не только на дорогих кроссоверах, но и на спортивных автомобилях, где каждый миллиметр дорожного просвета будет влиять на аэродинамику и, как следствие, на скорость и управляемость.
В последние годы конструкция пневматической подвески становится все более надежной, что позволяет устанавливать ее не только на дорогие автомобили премиум-сегмента. Применение пневматической подвески позволяет сделать управление автомобилем более динамичным, повысить плавность хода и уровень комфорта. Это достигается за счет возможности изменения положения кузова и степени демпфирования амортизаторов.
Продолжаем познавательную страничку.
История, устройство и преимущества пневмоподвески:
Пневматическая подвеска – это разновидность подвески, которая позволяет регулировать клиренс (то есть высоту кузова относительно дорожного полотна) за счет пневматических упругих элементов.
Несмотря на то, что патенты на пневматические подвески появились еще в начале XX века, первые попытки создать удачную конструкцию успехом не увенчались
Применяется на грузовиках, полуприцепах, а также на внедорожниках и многих моделях бизнес-класса.
История и особенности конструкции пневмоподвески:
Первым по-настоящему массовым автомобилем с пневматической подвеской стал знаменитый Citroen DS-19, появившийся на рынке в 1955 году. Несмотря на то, что патенты на пневматические подвески появились еще в начале XX века, первые попытки создать удачную конструкцию и массово внедрить ее в производство успехом не увенчались. Что же до автомобиля Citroen, то на всех его колесах были установлены регулируемые поршневые пневморессоры.
В 1957 году в США появилась новая модель Cadillac Eldorado, также оснащенная пневморессорами, но уже на основе резиново-кордных оболочек (в отличие от Citroen, применявшего телескопические поршневые рессоры).
Подвеска такого же типа, как у Cadillac, была установлена и на Mercedes-Benz 300 CE, продажи которого начались в 1961 году. И именно эта модель оказалась последней из легковых автомобилей, на которые устанавливалась пневмоподвеска данного типа. Интерес к резиново-карданным оболочкам в конструкции подвесок легковых автомобилей возродился относительно недавно, когда появились возможности для сочетания ее с электронными системами управления.
В качестве основного ресурса, необходимого для работы такого типа подвески, используется воздух, находящийся внутри регулируемого элемента – пневморессоры (или пневматического упругого элемента, как ее еще называют). Упругость этой конструкции достигается за счет изменения уровня давления и количества воздуха внутри нее. Нужный уровень контролируется с помощью системы управления, специальной электроники, датчиков, системы клапанов и модуля подачи воздуха – компрессора, который за счет электросети автомобиля нагнетает воздух внутрь упругих элементов «пневмы».
Кроме того, помимо модуля подачи воздуха, на пневмоподвеску часто устанавливают ресивер – специальный резервуар для хранения запасов воздуха, который используется на небольшой скорости, чтобы не приходилось лишний раз гонять воздух с помощью компрессора.
Пневморессора состоит из корпуса с направляющей, манжеты и поршня. Пневматический упругий элемент может изготавливаться как со встроенным амортизатором, так и устанавливаться отдельно. Манжета изготавливается из прочного многослойного эластомера, или, проще говоря, из усиленной резины. Иногда на дорогих автомобилях для поддержания давления в случае утечки воздуха в упругом элементе монтируют клапаны остаточного давления. По сути, пневмоподвеска не является отдельным видом подвески автомобиля. Связано это с тем, что она чаще всего интегрирована в уже имеющуюся стандартную конструкцию, будь то подвеска МакФерсон, «многорычажка» или рессорная конструкция.
Разновидности пневматических подвесок:
Все современные пневмоподвески можно разделить на три основных типа: одно-, двух- и четырехконтурные.
Одноконтурная пневматическая подвеска – это удел, в первую очередь, грузовиков и седельных тягачей. Она устанавливается на одну ось (чаще – заднюю) и регулирует ее жесткость в зависимости от массы груза на авто.
Двухконтурная может устанавливаться как на одну ось, так и на две. Если она установлена на одной оси, она отвечает за независимое регулирование обоих колес, если же на двух, то действует как две одноконтурные системы.
Четырехконтурная (самая сложная) разновидность пневматической подвески осуществляет регулировку каждого колеса по отдельности. Чаще всего в четырехконтурных системах присутствует электронный блок управления, который с помощью датчиков регулирует давление в пневмоэлементах.
Современные пневматические подвески:
Как правило, современные системы управления одновременно реализуют три алгоритма работы «пневмы». Во-первых, принудительное изменение уровня кузова: в этом случае клиренс и жесткость подвески автомобиля регулируется водителем вручную с помощью специальных регулирующих устройств. На «лоурайдеры» (автомобили с низкой посадкой) устанавливается подвеска как раз с таким типом алгоритма, который, зачастую, исключает все остальные указанные ниже варианты ее работы.
В США есть целая автомобильная культура, сконцентрированная на использовании пневматических и гидравлических подвесок при доработке автомобилей и превращении их в так называемые «лоурайдеры»
Во-вторых, автоматическое поддержание уровня кузова. В данном случае речь идет о полностью автоматической регулировке клиренса или жесткости подвески автомобиля с помощью электроники, поддерживающей заданный уровень кузова автомобиля независимо от его загруженности.
Наконец, в-третьих, автоматическое изменение уровня кузова в зависимости от скорости автомобиля, что обеспечивает устойчивость авто в движении. При наборе скорости, программа управления автоматически уменьшает клиренс. При торможении, кузов автомобиля возвращается в исходное заданное положение.
Сегодня управляемые пневматические подвески применяют многие ведущие автопроизводители из США, Европы и Японии, среди них такие известные марки, как Audi, BMW, Volkswagen, Mercedes-Benz, Ford, GM, Land Rover, Lexus, Subaru и SsangYong. Помимо прочего, в США существует целая автомобильная культура, сконцентрированная на использовании пневматических и гидравлических подвесок при доработке автомобилей и превращении их в так называемые «лоурайдеры» — «танцующие» автомобили или буквально лежащие «на брюхе».
Плюсы и минусы пневматической подвески:
Основное преимущество использования пневмоподвески заключается в том, что автомобиль сохраняет великолепную плавность хода, при этом не «клюет» носом при торможении, не кренится в крутых поворотах, на большой скорости становится устойчивее и лучше держит дорогу.
Из недостатков можно выделить лишь сильный износ резиновых оболочек-манжет (особенно при эксплуатации в России) и их высокую стоимость. Кроме того, пневматическая подвеска очень чувствительна к условиям эксплуатации: ее ресурс могут резко сократить низкие температуры или чересчур «едкие» дорожные реагенты.
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.
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.
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.
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.