Общее устройство гидропневматической подвески Hydractive, принцип работы и цена ремонта
Содержание
Любая автомобильная подвеска содержит в себе упругие элементы, демпфирующие и направляющие. Производители стремятся максимально приблизить свойства каждого узла к теоретическому идеалу. Тут и всплывают органические недостатки часто применяющихся решений, таких как рессоры, пружины и масляные гидравлические амортизаторы. В результате некоторые фирмы решаются на кардинальный шаг, используя в подвеске гидропневматику.
Как появилась подвеска типа Hydractive
После многочисленных экспериментов с подвесками тяжёлой техники, в том числе и танков, новый тип гидромеханики был испытан на легковой продукции компании Citroen.
Добившись хороших результатов с опытной задней подвеской на уже известных к тому времени своей революционной конструкцией с несущим кузовом и передним приводом машинах Traction Avant, новую систему серийно установили на перспективный Citroen DS19.
Успех был выше всяких ожиданий. Машина стала чрезвычайно популярной, в том числе и благодаря необычайно плавной подвеске с регулировкой высоты подъёма кузова.
Элементы, узлы и механизмы
Гидропневматическая подвеска имеет в своём составе упругие элементы, работающие на сжатом до высокого давления азоте, причём закачка его производится на весь срок службы пневморессоры.
Однако это не простая замена металла на сжатый газ, через гибкую мембрану от азота отделён ещё и второй важный элемент – рабочая жидкость в виде специального гидравлического масла.
Состав элементов подвески примерно подразделяется на:
- гидропневматические стойки колёс (рабочие сферы);
- гидроаккумулятор давления, накапливающий энергию для регулирования подвески в целом (главная сфера);
- дополнительные сферы регулирования жёсткости для придания подвеске свойства адаптации;
- насос для перекачки рабочей жидкости, вначале механический с приводом от двигателя, а потом и электрический;
- систему клапанов и регуляторов для управления высотой автомобиля, объединённых в так называемые площадки, по одной на каждую ось;
- гидравлические магистрали высокого давления, связывающие все узлы и элементы системы;
- клапаны и регуляторы, связывающие подвеску с рулевым управлением и тормозами, позже от этой связи отказались;
- электронный блок управления (ЭБУ) с возможностью ручного и автоматического задания уровня положения кузова.
Помимо гидропневматических элементов в подвеску входили и традиционные узлы в виде направляющего аппарата, образующие общую структуру независимой подвески.
Принцип работы гидропневматической подвески
Основой подвески стала сфера, содержащая азот под большим давлением, порядка 50-100 атмосфер, отделённый гибкой и прочной мембраной от чисто гидравлической системы, в которой использовалась сначала зелёное минеральное масло типа LHM, а начиная с третьего поколения стали применять оранжевую синтетику LDS.
Сферы были двух видов – рабочие и аккумулирующие. Рабочие сферы ставились по одной на каждое колесо, их мембраны снизу соединялись со штоками гидроцилиндров подвески, но не прямо, а через рабочую жидкость, количество и давление которой могло изменяться.
Во время работы усилие передавалось через жидкость и мембрану, газ сжимался, его давление увеличивалось, таким образом он выполнял роль упругого элемента.
Демпфирующие характеристики рабочих стоек из цилиндра и сферы обеспечивались наличием между ними лепестковых клапанов и калиброванных отверстий, препятствующих свободному перетеканию жидкости. Вязкостное трение преобразовывало лишнюю энергию в тепло, что гасило возникающие колебания.
Стойка выполняла роль гидравлического амортизатора, причём очень эффективного, поскольку его жидкость находилась под высоким давлением, не кипела и не вспенивалась.
По такому же принципу потом стали делать всем сейчас известные газовые амортизаторы, позволяющие долгое время испытывать большие нагрузки без кипения масла и потери свойств.
Дросселирование перетекания было многоступенчатым, в зависимости от характера препятствия открывались разные клапаны, динамическая жёсткость амортизатора изменялась, что обеспечивало плавность хода и энергоёмкость во всех условиях.
Для адаптации свойств подвески её жёсткость можно было изменять, подключая к общей магистрали через отдельные клапаны дополнительные сферы. Но самым эффектным было появление системы слежения за уровнем кузова и ручное управление его высотой.
Машину можно было выставить в одно из четырёх положений по высоте, два из которых были эксплуатационными, обычное и с увеличенным клиренсом, а два чисто для удобства. В верхнем положении можно было имитировать подъём машины домкратом для замены колеса, а в нижнем автомобиль припадал к земле для облегчения загрузки.
Всем этим управлял гидронасос, по команде ЭБУ увеличивая или уменьшая давление в системе путём подкачки дополнительной жидкости. Запорные клапаны могли зафиксировать результат, после чего насос отключался до следующей в нём потребности.
По мере увеличение скорости движение с приподнятым кузовом становилось небезопасным и некомфортным, машина автоматически уменьшала клиренс, перепуская часть жидкости через обратные магистрали.
Эти же системы следили за отсутствием кренов в поворотах, а также минимизировали клевки кузова при торможениях и разгонах. Достаточно было просто перераспределить жидкость в магистралях между колёсами одной оси или между осями.
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.
Цена ремонта
Множество машин на гидропневматической подвеске продолжают эксплуатироваться. Но покупаются на вторичном рынке они достаточно неохотно. Виной тому высокая цена поддержания таких автомобилей в исправном состоянии.
Выходят из строя сферы, насосы, магистрали высокого давления, клапаны и регуляторы. Цена сферы от приличного производителя начинается от 8-10 тысяч рублей, оригинал примерно в полтора раза выше. Если узел ещё исправен, но уже потерял давление, то его можно заправить примерно за 1,5-2 тысячи.
Большинство деталей расположено под кузовом автомобиля, поэтому страдает от коррозии. И если заменить ту же сферу достаточно просто, то если её соединение основательно закиснет, то это превращается в большую проблему из-за неудобства приложения значительного усилия. Поэтому цена услуги может приближаться к цене самой детали.
Тем более много сложностей может возникнуть при замене прохудившихся из-за коррозии трубопроводов. Например, трубка от насоса идёт через всю машину, потребуется технологический демонтаж множества деталей.
Цена вопроса может составить до 20 тысяч рублей, причём она непредсказуема из-за коррозии всего прочего крепежа.
Рабочая жидкость при любом ремонте и обслуживании требуется постоянно и в значительных количествах. Цена сравнима с маслами для автоматических коробок, примерно 500 рублей за литр для LHM и около 650 рублей за синтетику LDS.
Замена многих деталей, например относящихся к площадкам, то есть корректировке высоты кузова, на новые вообще экономически нецелесообразна. Поэтому накоплен большой опыт по восстановлению и ремонту деталей.
Стоит ли комфорт достаточно старых машин постоянной заботы о подвесках – каждый решает сам.
