Со дня появления первого автомобиля инженеры ни на секунду не останавливаются в попытке создания идеального авто. При этом одной из главных задач, которая стояла перед великими умами, была разработка безопасной и универсальной подвески, способной подстраиваться под дорожные условия. И старания были вознаграждены. В 1954 году удалось выпустить первую машину, оборудованную гидропневматической (адаптивной) подвеской.

Назначение

Для чего нужна гидропневматическая подвеска? Инженеры создали адаптивный механизм, способный подстраиваться под покрытие и стиль вождения. Главные комплектующие устройства - гидропневматические узлы, отличающиеся повышенной упругостью. В роли элементов выступает рабочая жидкость и газ, находящиеся под давлением в предназначенных для них емкостях.

Адаптивная подвеска делает движения автомобиля плавными и при необходимости меняет положение кузова по отношению к дорожному покрытию. Гидропневматическая подвеска часто «смешивается» с другими видами подвесок. Яркий пример - автомобиль французской компании Ситроен C5. В нем сосуществуют две подвески - адаптивная и классическая МакФерсон (спереди) и многорычажный тип подвески сзади.

История

Как уже упоминалось, первое авто с адаптивной подвеской удалось создать в 1954 году, и уже через год новинка появилась на автосалоне Парижа. Конструкция узла произвела фурор среди знатоков автомобильного мира. Для тех времен машина с гидропневматической подвеской казалась чудом. Вне зависимости от числа пассажиров или заполнения багажника, авто сохраняло первоначальный клиренс и показывало плавность перемещения. Появилась возможность вывешивать колеса без применения домкрата.

Внимания заслуживала и функция, дающая возможность регулировать клиренс автомобиля. Для Франции с ее проселочными дорогами такая опция была весьма полезна. Адаптивная подвеска повысила уровень безопасности даже при движении по сильным ухабам.

Появление нового устройства стало началом пути. Инженеры компании Ситроен не остановились, и в 1989 году создали адаптивную подвеску Hydractive 1, которая применяется и сегодня. Преимущество новой конструкции - наличие электронной «начинки», позволяющей контролировать дорожную обстановку и адаптироваться под нее.

Прошло четыре года и машины марки были оборудованы обновленной подвеской Hydractive 2. Еще через семь лет (в 2000 году) мир увидел адаптивную подвеску Hydractive 3. Новая конструкция отличалась уникальными характеристиками и была разделена с тормозной системой (во второй «части» тормоза и подвеска взаимодействовали друг с другом).

Гидропневматическая подвеска устанавливается не только на машины Ситроен. Новую технологию перехватили и такие бренды, как Роллс-Ройс, Бентли, Мерседес и другие. В последние 5-10 лет этот список пополнился рядом других моделей.

Устройство

Адаптивная подвеска состоит из группы узлов, каждый из которых несет свою функциональную нагрузку:

1. Гидроэлектронный блок (второе название узла - гидротроник). Задача устройства - подать требуемый объем рабочего состава и гарантировать необходимое давление. В данном узле объединены следующие элементы:

электрический мотор;
ЭБУ («мозги» адаптивной подвески);
аксиально-поршневая помпа;
электромагнитные клапаны, регулирующие клиренс автомобиля;
защитный клапан;
запорный клапан. Задача - защита кузова от снижения клиренса в нерабочем положении.

ЭБУ и ЭМ клапаны - узлы системы управления гидропневматической подвески.

2. Емкость для рабочей смеси расположена над гидроэлектронным узлом. В автомобилях с адаптивной подвеской Гидрактив 3 примеряется жидкость LDS, имеющая ярко оранжевый цвет. До этого использовалась зеленая жидкость LHM.

3. Стойка передней подвески - устройство, в котором объединены гидравлический цилиндр и гидропневматический упругий узел. Элементы конструкции соединены через клапан амортизации, который эффективно гасит колебания кузовной части.

4. Упругий узел, работающий на гидропневматическом принципе, представляет собой металлическую шарообразную конструкцию. Внутри расположена эластичная мембрана, над которой находится азот (сжатый газ). Под перегородкой содержится специальный состав, передающий давление системе. При этом газ, как наполнитель, играет роль упругого элемента.

В адаптивных подвесках серии Hydractive 3+ смонтировано по одному упругому узлу на колесо и по дополнительно шарообразной конструкции на каждую из осей. Использование упомянутых элементов - возможность расширить уровни регулирования жесткости подвески. При этом срок жизни специальных сфер - 200 тысяч километров пробега и более.

Гидравлические цилиндры - группа узлов, гарантирующих наполнение жидкостью упругих элементов, а также изменение высоты кузова по отношению к дороге. Главное устройство гидравлического цилиндра - поршень. Шток последнего объединяется со «своим» рычагом подвески. Гидравлические цилиндры, расположенные спереди и сзади, имеют идентичную конструкцию. Разница только в том, что задний узел расположен под небольшим углом к поверхности дороги.

Регулятор жесткости - узел, с помощью которого корректируется жесткость подвески. В его состав входят:

ЭМ клапан для непосредственной регулировки;
дополнительные клапана амортизаторов;
золотник.

Регулятор жесткости монтируется на обеих подвесках. При этом возможно два режима:

«мягкий» режим. В данном случае регулятор объединяет гидропневматические узлы таким образом, чтобы обеспечить оптимальное давление газа. При этом сам ЭМ остается без напряжения;
жесткий режим активируется, когда на узел подается напряжение. При этом задние цилиндры, стойки и вспомогательные сферы изолированы друг от друга.

Система управления адаптивной подвеской состоит из следующих узлов:

входные устройства. Сюда включается два механизма - переключатель режимов и группа входных датчиков. Последние преобразовывают снимаемые характеристики в электричество. Один из главных датчиков системы контролирует положение кузовной части (относительно поверхности) и угловой датчик руля.
В автомобилях марки Ситроен смонтировано 2-4 датчика позиции кузова. Что касается второго входного устройства (углового датчика руля), то он предает данные о скорости проворачивания и направлении рулевого колеса.

Специальный переключатель дает возможность регулировать жесткость и высоту кузова вручную;
ЭБУ - «мозги» системы, которые собирают сигналы от входных узлов, проводят их обработку и с учетом заданного алгоритма направляют команды на исполняющие органы. В своей работе ЭБУ находится во взаимодействие с ABS и системой управления силового узла;
исполнительные узлы - устройства, которые выполняют команды от ЭБУ. К ним относятся ЭМ клапаны жесткости и регулировки высоты, электромотор помпы гидросистемы, корректор фар.

Электромотор управляется блоком управления, меняет скорость вращения, производительность помпы и давление в системе. Адаптивная подвеска особенна наличием четырех ЭМ клапанов, регулирующих высоту. Первая пара поднимает переднюю подвеску, а вторая пара - заднюю.

Принцип действия

Элементы конструкции взаимодействуют по следующему алгоритму:

Гидропневматические цилиндры нагоняют жидкость к упругим элементам. Гидроблок держит под контролем давление и объем жидкости. При появлении колебаний жидкость проходит через клапан, что и гасит колебание.
Мягкий режим подразумевает объединение элементов друг с другом и создание максимального объема газа. На данном этапе происходит компенсация кренов и поддержание необходимого давления.
При необходимости включения жесткого режима к системе подается напряжение. После этого дополнительные сферы и стойки передней подвески разделяются между собой. В момент поворота жесткость меняется для каждого конкретно взятого узла. В процессе прямолинейного движения жесткость меняется.

Альтернативные варианты

Гидропневматическая система из серии Hydractive - не единственная разработка. Компания Мерседес представила рынку похожую по принципу конструкцию - Active Body Control. Принцип действия почти идентичен. Гидроцилиндры поджимают пружины, происходит изменение давления, задается нужная позиция и жесткость.

Адаптивная подвеска была разработана и компанией Фольксваген. Ее название - aDaptive Chassis Control. Узел обеспечивает управление настройками через датчики и корректирует жесткость шасси.

Преимущества и недостатки

Гидропневматическая подвеска - не воплощение идеала. Она добавляет комфорта и удобства, но в ней имеют место и недостатки.

Преимущества:

возможность корректировки клиренса вручную повышает проходимость автомобиля, упрощает процесс парковки, выгрузки и погрузки, а также уборки транспортного средства;
наличие в некоторых систематической регулировки делает эксплуатацию удобнее;
повышение комфортабельности поездки, обеспечиваемой за счет плавности хода. Если верить отзывам, то машина как будто плывет по воде, а не движется по твердому покрытию;
подстройка под стиль вождения и покрытие на дороге.

Минусы адаптивных подвесок:

сложность конструкции, что сулит затратами на ремонт и удорожанием автомобиля при покупке;
надежность адаптивной подвески меньше, чем у классических конструкций.
Такой тип подвесок отличается «нежностью», поэтому требует правильной эксплуатации.

Итоги

Гидропневматическая (адаптивная) подвеска - прорыв в сфере автомобилестроения. С ее появлением удалось решить массу проблем с управляемостью, клиренсом и подстройкой под стиль вождения. Главной проблемой остается цена, из-за которой "бюджетные" производители все еще отдают предпочтение доступным подвескам.

Для начала определим, для чего же необходима подвеска. Она выполняет роль буфера между дорогой и кузовом автомобиля . Не будь ее, все неровности передавались бы на кузов. Пружина, как элемент подвески, при встрече колеса с неровностью забирает на себя энергию удара, сжимаясь. Но в последствии она отдаст ее обратно, что вызовет качание кузова. Вот тут то и вступает в работу амортизатор, который поглотит эту энергию за счет гидравлического сопротивления, и превратит эту энергию в тепловую.

Подвеска AVS и подобные

Производителями различных марок автомобилей, создано огромное количество адаптивных подвесок, с различными вариантами реализации тех или иных опций. Но суть адаптивной, еще ее называют активная подвеска, сводится к тому, что она способна подстраиваться под дорожные условия. Так же, по желанию водителя, жесткость данной подвески может быть изменена опционально, то есть с блока управления. Рассмотрим некоторые варианты данного типа подвески.

Аббревиатура avs (Adaptive Variable Suspension) , в простонародье адаптивная подвеска, используется производителями Toyota и Lexus, но это не значит, что у других автомобилей она отсутствует. Просто каждый называет ее на свой лад.

у BMW это Adaptive Drive;
Opel называет это Continuous Damping Control (CDC);
Porsche свое активное управление подвеской назвал Porsche Active Suspension Management (PASM);
у Volkswagen адаптивный контроль работы подвески именуется aDaptive Chassis Control (DСС);
за жесткостью амортизаторов у Mercedes-Benz следит система адаптивного демпфирования -Adaptive Damping System (ADS).

Как видите, в области улучшения комфорта вождения, трудится немало светлых голов, и результаты этой работы более чем заметны. Давайте рассмотрим наиболее интересные варианты реализации активной подвески.

Система демпфирования амортизатора

На сегодняшний день существует два варианта реализации данного типа подвески:

электромагнитный регулирующий клапан;
магнитно-реологическая жидкость.

В первом случае, под воздействием на клапан электрического тока, проходные отверстия увеличиваются, либо уменьшаются, тем самым изменяя жесткость подвески.

Вариант с жидкостью тоже основан на электричестве. Жидкость не простая, и содержит в себе металлические частицы, которые при создании электромагнитного поля выстраиваются в определенном порядке, сопротивление жидкости меняется, она как бы становится гуще, тем самым изменяя характеристику амортизатора.

Адаптивная подвеска BMW

Вариант адаптивной подвески от bmw, названный Dynamic Drive, в купе с электронной системой регулировки жесткости амортизаторов (по принципу тех же электромагнитных клапанов), обеспечивают превосходные показатели комфорта при езде на bmw.

Датчики, расположенные спереди и сзади автомобиля bmw, за доли секунд улавливают крен в ту или иную сторону, и способны регулировать каждую стойку в отдельности. Что позволяет практически свести на нет клевки при торможении, и наклоны в поворотах. Тесты показали, что данная система положительно влияет на тормозной путь при экстренной остановке автомобиля.

Переключатели позволяют выбирать водителю один из нескольких вариантов езды:

комфортный;
нормальный;
спортивный.

Система динамического управления

Весьма интересно реализована адаптивная подвеска в автомобилях Opel, с их системами IDS и CDC. Они так же позволяют регулировать все стойки автомобиля в отдельности друг от друга. А новое поколение подвески FlexRide позволяет нажатием кнопки выбрать спортивный, динамический режим работы подвески, либо мягкий и комфортный. При этом система меняет не только характеристики амортизаторов, а еще и педали газа, рулевого управления и динамической стабилизации. В стандартном же режиме, активная подвеска от Opel сама адаптируется к вашей манере езды.

Система управления активной подвеской

Porsche active suspention management на автомобилях Porsche, связывает компьютер со всеми стойками автомобиля, и настраивает их жесткость а так же дорожный просвет. С ее помощью производителю удалось решить главную проблему предыдущих автомобилей серии 911 — непредсказуемое поведение автомобиля при заходе в повороты.

Активная система учитывает показания как с датчиков на кузове, так и считывает угол поворота руля, скорость, давление в тормозной системе, и на основании этого дает команду клапанам в стойках. Чем круче поворот, тем жестче становится стойка, а значит устойчивей положение автомобиля.

Адаптивная подвеска Volkswagen

Adaptive Chassis Control (DCC) имеет несколько датчиков дорожного просвета и ускорения кузова, информация с которых непрерывно поступает на блок управления. Чем больше неровностей на дороге, тем жестче станет активная подвеска, для того чтобы уменьшить качание кузова.

Пневматическая подвеска от Mercedes-Benz

система Adaptive Damping System, которая реализована в пневмоподвеске Airmatic Dual Control следит за жесткостью амортизаторов и задает дорожный просвет на основании скорости и загруженности авто. Есть в арсенале данного производителя и более доступный вариант адаптивной подвески — с механическими устройствами регулировки.

Как вы видите, разнообразие вариантов реализации активной подвески довольно велико. Все они по своему хороши, вполне возможно, что каждая имеет свои недостатки, но бесспорно одно — в погоне за покупателем, производители (будь то bmw или porsche) вынуждены постоянно улучшать качество продукции, и предлагать что-то, чего ещё нет у других. Активная подвеска яркое тому доказательство.

Кто беден, тот и глуп.
Японская поговорка

Включить блокировки, перевести «раздатку» в пониженный ряд, чуть тронуть педаль газа. Новейший Land Cruiser Prado c 4-литровым бензиновым мотором и пневматической задней подвеской не торопясь и с достоинством вползает в глубокую, раскатанную по осени колею, щедро припорошённую снегом...

Что почем

Знаете, бывает так, что всё совпадает. Долгожданный выезд на тест-драйв, великолепный автомобиль и идеально подходящая ему погода. Всё совпало. Ну, по поводу погоды вы сами всё видите по фотографиям, а по поводу машины позвольте вас слегка просветить.

По десятибальной я бы поставил машине 7-8 баллов. Но нужно помнить, что это субъективная оценка - исходя из моих личных предпочтений. В целом машина хорошая - хотя лично мне немного не хватает динамики. Но она очень комфортная и это настоящий «проходимец»! Для своего назначения машина очень хороша, тем более, что цена приемлемая. Но как следующий свой автомобиль я бы рассматривать Прадо не стал, по крайней мене, пока - к японским машинам ещё не нашел подход, хотя у них есть ряд бесспорных преимуществ - качество, цена, надёжность.

Тема: адаптивная подвеска

Пример: Toyota Land Cruiser Prado

Для современного внедорожника активная подвеска — не престижная опция, а насущная необходимость. Если соблюсти терминологическую точность, то большинство современных подвесок со словом Active в названии следует относить к полуактивным. Работа активной системы не основывается на энергии взаимодействия колес с дорогой. К примеру, гидравлическая активная подвеска, предложенная Колином Чепменом, основателем Lotus, регулировала высоту каждого колеса с помощью гидроцилиндров и индивидуальных высокоскоростных насосов. Отслеживая малейшие изменения положения кузова с помощью датчиков, машина заблаговременно поднимала или выставляла «лапы». Подвеска была испытана на автомобиле Lotus Excel 1985 года, но в серию не пошла из-за чрезвычайной сложности и энергетической прожорливости.

Более элегантное решение было опробовано на вездеходе HMMWV. Электромагнитная подвеска ECASS представляет собой четыре соленоида, каждый из которых толкает колесо вниз или же позволяет ему подняться вверх. Прелесть ECASS заключается в рекуперации энергии: при «сжатии» соленоид работает как генератор, запасая энергию в аккумуляторной батарее. Несмотря на успех эксперимента, ECASS так и останется концептуальной разработкой — для серийного производства технология слишком сложна.

Полуактивная подвеска строится по традиционной схеме. Упругими элементами выступают рессоры, пружины, торсионы или пневмоцилиндры. Электроника управляет характеристиками амортизаторов, за доли секунды делая их более мягкими или жесткими. Компьютер поочередно открывает или закрывает клапаны в гидравлической системе. Чем меньше отверстия, через которые проходит жидкость внутри амортизатора, тем сильнее он демпфирует колебания подвески.

Гидравлический оркестр

Внедорожник Toyota LC Prado оснащается регулируемой адаптивной подвеской AVS (Adaptive Variable Suspension), позволяющей водителю выбрать режим работы: мягкий Comfort, средний Normal или жесткий Sport. В каждом из трех диапазонов компьютер постоянно меняет характеристики каждого амортизатора. Система реагирует на приказы электроники за 2,5 мс. Это значит, что на скорости 60 км/ч характеристики подвески полностью меняются через каждые 25 см пути. Подвеска работает в тесном взаимодействии с системой стабилизации курсовой устойчивости. Их общие датчики сообщают компьютеру о развитии скольжения или стремлении кузова перевернуться.

Большим внедорожникам адаптивная подвеска жизненно необходима. На серьезном бездорожье джипу нужны большие ходы подвесок, а значит, мягкие пружины. Чтобы не спасовать на скоростной трассе, высокому автомобилю, напротив, необходимы жесткие настройки.

На задней оси LC Prado установлены пневмоцилиндры, позволяющие водителю выбирать высоту автомобиля. На неровной дороге автомобиль можно приподнять на 4 см над задней осью, увеличив дорожный просвет (режим Hi). Чтобы облегчить посадку или погрузку, машину можно опустить на 3 см (режим Lo). Режим Hi предназначен для движения на малых скоростях, при достижении 30 км/ч автомобиль автоматически перейдет в Normal.

Однако регулировка клиренса — не главная задача пневмоцилиндров. Во‑первых, газ, находящийся внутри них, имеет более ярко выраженную прогрессивную характеристику, нежели стальная пружина, и на небольших ходах подвеска работает намного мягче.

Во-вторых, пневмоцилиндры автоматически компенсируют загрузку автомобиля, всегда поддерживая одинаковый дорожный просвет.

Инженеры Toyota отказались и от традиционного компромисса в области настройки стабилизаторов поперечной устойчивости, применив систему кинетической стабилизации подвески KDDS. Каждый стабилизатор LC Prado соединен с рамой посредством гидроцилиндра. Цилиндры соединены в единый гидравлический контур. Пока жидкость свободно циркулирует внутри контура, стабилизаторы практически не работают. В таком режиме подвеска демонстрирует максимальный ход, необходимый на бездорожье. В скоростных поворотах клапаны перекрывают гидравлический контур, жестко связывая стабилизаторы с кузовом и препятствуя крену. На прямой гидроаккумулятор, включенный в контур, помогает подвеске скрадывать мелкие неровности дороги.

Прежде чем начинать говорить о таком механизме, как адаптивная подвеска, нужно разобраться, что же такое подвеска. Она создавалась для того, чтобы быть буфером между кузовом машины и дорогой.

Если бы автомобиль не имел подвески, то все удары, скачки и прочие неровности передавались бы прямиком на кузов, что очень плохо повлияло бы на общее состояние транспорта.

Среди элементов подвески есть пружина. Когда колеса встречаются с неровностью, она принимает на себя практически всю энергию от столкновения и сжимается. Но после сжимания пружина оттолкнёт энергию обратно, что приводит к покачиванию автомобиля. И сразу после этого в работу включаются амортизаторы, которые созданы для того, чтобы, так сказать, поглощать всю энергию за счёт сопротивления. Также стоит сказать, что амортизаторы эту энергию превращают в тепловую.

Особенности подвески адаптивной

Производители разных марок автомобилей изготавливают немалое число подвесок, которые разделяются на различные варианты по тем или иным функциям. Адаптивная подвеска известна большинству автомобилистов как активная подвеска. А в чём же заключается принцип действия такой подвески? Она может подстроиться под условия, которые имеются на дороге.

Примечательно также то, что при необходимости для водителя жесткость этой подвески может быть изменена при помощи блока управления, который размещается в салоне.

Стоит сказать, что аббревиатуру avs используют лишь такие марки, как Lexus и Toyota. Но это вовсе не значит, что другие марки не производят данный механизм. Они просто называют эти подвески по-своему, и это важно учитывать, ведь нередко автомобилисты путаются в такой ситуации.

Сам по себе этот механизм очень сложный в плане конструкции. Для его создания отбираются лучшие специалисты. А если что-то с такой подвеской пойдёт не так, то лучше поехать в сервис и обратиться к специалистам.

Варианты подвесок

А сейчас нужно рассмотреть самые интересные варианты такой подвески. И первой на очереди будет система демпфирования амортизатора. Сейчас в магазинах реализуют подвеску в двух вариантах:

магнитно-реологическая жидкость;
электромагнитный клапан с регуляцией.

Вариант, содержащий жидкость, основывается на действии электрического тока. Жидкость нужно покупать специальную, а именно ту, в которой присутствуют небольшие частицы металла. И когда будет создаваться электромагнитное поле, эти металлические элементы выстроятся в строгом порядке. А во втором случае, когда на клапан начнется воздействие, проходные отверстия будут либо сокращаться, либо увеличиваться, таким образом меняя жесткость подвески.

Второй вариант – адаптивная подвеска от марки BMW. Она называется Dynamic Drive. Если этот механизм устанавливается на BMW, то показатели комфорта будут очень хорошими, но не факт, что это будет так же хорошо и на других марках автомобилей. Датчики, которые располагаются как спереди, так и сзади кузова могут за доли секунды среагировать и отрегулировать нужную стойку. А это, в свою очередь, полностью уберёт клевки при торможении или же сильные наклоны во время поворота. Испытания показали, что эта система очень хорошо реагирует во время какой-нибудь экстренной остановки. В процессе езды водитель может выбрать один из трёх вариантов передвижения: нормальный, комфортный и спортивный.

Также заслуживающим внимания вариантом можно назвать систему динамического управления. Такую систему чаще всего можно увидеть на автомобилях марки Opel. Примечательным является то, что есть возможность отрегулировать каждую стойку по отдельности. В новых поколениях автомобилей адаптивная подвеска от этого производителя предоставляет 4 варианта передвижения: мягкий, спортивный, динамический и комфортный. Также стоит сказать, что при изменении режимов система меняет не только амортизаторные характеристики, но и динамическую стабилизацию вместе с рулевым управлением.

Для автомобилей Porshe была создана активная подвеска. Она, по сравнению с предыдущими, очень «умная», ведь полностью связывает все механизмы с главным компьютером. Активная система, перед тем как принять решение исполнения, учитывает показания со всех датчиков, скорость, угол поворота и даже давление в шинах. После того как вся информация собрана, система даёт команду клапанам на стойках.

Обтяжка