Современные подвески

Современные покупатели автомобилей стали более требовательными, чем раньше: теперь они уже не выбирают между удобством и спортивностью – они хотят, чтобы их будущий автомобиль сочетал в себе оба этих качества! По этой причине, чтобы угодить покупателям, производители стали чаще оснащать подвеску разными активными элементами, которые способны менять свои характеристики под воздействием текущего режима движения.

Мы привычно считаем, что подвеска может быть либо спортивной, либо комфортной. И чаще всего эти два качества, действительно, являются взаимоисключающими. Причина проблемы – в устройстве подвески, которое не соответствует задачам подвески в должной степени. В идеальном варианте, главная задача рычагов и тяг – это постоянное удержание колеса автомобиля под углом 90 градусов к поверхности дороги: именно при этом положении сцепление покрышки с дорогой является максимальным.

Но на деле, даже самая современная подвеска не в состоянии этого обеспечить, так как в повороте колеса неизбежно наклоняются одновременно с кузовом, а в подвеске при повороте происходит изменение развала, схождения, колеи, а часто бывает – и колесной базы. И, конечно, при более мягкой подвеске, эти отрицательные эффекты проявляются более выраженно – ход подвески становится больше, автомобиль быстрее скользит при выполнении поворота и плохо удерживает прямую траекторию.

Решить проблему можно таким образом: нужно, чтобы жесткость подвески менялась: становилась более мягкой – на проблемной дороге и более жесткой, чтобы было легче управлять автомобилем – на хорошей дороге.

В простейшем варианте этого можно достичь, установив амортизаторы с переменной характеристикой демпфирования. Регулироваться сила сопротивления в амортизаторах будет посредством электромагнитных перепускных клапанов. Есть и другой вариант, который иногда применяется в автомобилях Audi: в них амортизаторы заправляют не маслом, а магниторезистивной жидкостью, которая изменяет вязкость под воздействием магнитного поля. В теории, это дает большее быстродействие, но меньший диапазон регулировки.

Однако, амортизаторы влияют на жесткость подвески не очень сильно. К примеру, устранить крены, соответственно, улучшить устойчивость при длительных стремительных поворотах им не по силам.

Для борьбы с кренами существуют активные стабилизаторы поперечной устойчивости. С виду они похожи на обычный стабилизатор, но сделаны из двух половинок, которые между собой соединены гидравлическим механизмом.

Перед началом поворота акселерометры блока управления "узнают" начало поворота, происходит повышение давления жидкости в стабилизаторе, и усиливается жесткость связки его половинок.

Данное устройство хорошо проявило себя в спортивных автомобилях типа BMW X5 и Porsche Cayenne, в которых, из-за высокого центра тяжести, необходимость выбора между удобством и управляемостью становится наиболее актуальной.

Однако есть и крупный недостаток: если при выполнении поворота внутреннее колесо вдруг наедет на уступ либо какой-то камешек, то «зажатый» стабилизатор, буквально на мгновение, сбросит нагрузку и с внешнего колеса, вследствие чего автомобиль может резко сорваться с траектории.

Жесткая конструкция подвески скрывает не оптимальную кинематику, однако это не значит, что, если заменить пружины и амортизаторы, то практически из любого автомобиля можно сделать спорткар. Сцепление с поверхностью дороги, и в самом деле, станет лучше, но только до тех пор, пока автомобиль будет ехать по идеально ровному покрытию дороги. Первая же яма может полностью вывести из равновесия автомобиль, и произойдет резкий срыв с траектории: вследствие сильного удара, кузов подбросит, а колеса в это мгновение разгрузятся, резко снизится сцепление с дорогой. Поэтому болиды Formula 1 испытывают такой сильный крен в поворотах – даже при этом подвеска должна быть приспособлена отрабатывать неровности.

Active Body Control (ABC)

Описанного выше недостатка лишена конструкция Active Body Control (ABC) – это подвеска, которая устанавливается в дорогостоящих моделях Mercedes-Benz. Нет в ней и стабилизаторов – таким образом, ход колес в этих моделях полностью независим. А вся фишка – в опорах пружин. По факту, это гидроцилиндры, которые способны изменять, буквально за доли секунды, свою высоту, и тем самым, компенсировать сжатие или разжатие пружины.

Active Body Control

Потенциал такой подвески просто огромен – можно изменять дорожный просвет, абсолютно подавлять крены при выполнении поворотов, в процессе торможения и разгона. К тому же, быстродействия гидроцилиндров, которые функционируют в условиях давления в 200 атмосфер, вполне достаточно, чтобы компенсировать колебания кузова с частотой, не превышающей 5 Гц, когда автомобиль преодолевает неровности – подвеска их отрабатывает в противофазе! В итоге, все выглядит так, будто машина даже не замечает неровностей дороги.

Active Body Control

А как обстоит дело с колебаниями, превышающими 5 Гц? При колебаниях выше 5 Гц, отличие Active Body Control, от обычной подвески, прямо скажем, не велико – на ее жесткость напрямую влияют параметры пружин, поэтому жесткость остается неизменной.

Способность менять жесткость упругих элементов есть у пневмоподвески. Однако, происходит это не напрямую, а опосредованно, одновременно с изменением клиренса: если кузов опускается ниже, то меньше становится объем воздуха в баллонах, и более быстро растет его давление в процессе сжатия, таким образом, жесткость увеличивается.

И напротив, если кузов поднимается выше, то уменьшается жесткость. Проблема лишь в том, что, когда меняется дорожный просвет, то и колеса отклоняются, что крайне нежелательно. Поэтому, когда растет скорость, управляющая электроника, чаще всего, производит принудительное возвращение подвески в изначальное, оптимальное положение. В результате получается, что сделать ход более плавным на разбитом шоссе не выйдет – достоинства пневмоподвески можно ощутить только на небольшой скорости.

Hydractive

Существует только одна подвеска, которая в полной мере умеет изменять жесткость (в равной степени – упругих элементов и демпфирующих), – это гидропневматическая подвеска Hydractive, производимая компанией Citroen.

В качестве упругих элементов в ней установлены не пружины, а сферические камеры, разделенные на 2 части внутри с помощью резиновой мембраны: в одной части находится сжатый азот, в другой – масло, и сообщение от нее с гидроцилиндром осуществляется через стойки подвески. В момент попадания колеса на неровность, поршень гидроцилиндра начинает толкать по магистрали масло, а под воздействием масла, происходит деформация мембраны сферы и увеличение давления газа. Таким образом, происходит прогрессия увеличения жесткости подвески. Роль амортизаторов здесь выполняют клапаны, которые встроены в гидроцилиндры, они создают сопротивление перекачке масла. Изменяя суммарное сечение клапанов, электроника постоянно осуществляет управление степенью демпфирования.

Hydractive

Немного сложнее регулируется жесткость. Для этой цели нужно либо открыть, либо закрыть клапан – через него происходит подключение дополнительных сфер к масляной магистрали подвески. Если подключено больше сфер – жесткость подвески меньше, если меньше сфер – жесткость больше!

Дорожный просвет можно изменить еще проще – достигается это путем увеличения или уменьшения объема масла в магистрали, для этого предназначен специальный насос. За эту возможность – отдельно, независимо управлять жесткостью и высотой подвески – можно считать гидропневматику уникальной. Так, почему же она до сих пор не получила широкого распространения?

Во-первых, эта конструкция запатентована – она применяется лишь в марках Citroen.

Во-вторых, видно, что Hydractive слишком дорого стоит даже для модели седана C5, что уж говорить о моделях марки, которые более компактны. Этот же факт останавливает инженеров Citroen и от дальнейшего усовершенствования подвески – к примеру, оснащения функцией, которая бы активно подавляла крены, как в модели ABC от Mercedes-Benz.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несмотря на то, что средств много, все-таки пока нет возможности, нажав одну лишь кнопку, сделать из представительского седана спортивный автомобиль. Но грань постепенно размывается: инженеры создают все больше активных элементов подвески, выстраивают из них сложные комбинации, объединяют их достоинства и компенсируют их недостатки – в результате всего этого, сошли с конвейера такие интересные гибриды, какими являются спортивные кроссоверы. Все покупатели остались довольны.


Copyright © 2014. При копировании материалов, прямая индексируемая ссылка
на сайт Полезное для автолюбителей обязательна. Обратная связь