как это работает? — журнал За рулем
Пневматическая подвеска роднит дорогие вcедорожники и седаны с грузовиками и автобусами. Автор описал ее устройство, принцип работы и преимущества.
«Ситроен» уже почти 60 лет совмещает пневматику с гидравликой. Именно жидкость играет у «шевронов» главную роль, а воздух лишь помогает.
«Ситроен» уже почти 60 лет совмещает пневматику с гидравликой. Именно жидкость играет у «шевронов» главную роль, а воздух лишь помогает.«Ситроен» уже почти 60 лет совмещает пневматику с гидравликой. Именно жидкость играет у «шевронов» главную роль, а воздух лишь помогает.
Ключевое отличие пневмоподвески — в упругом элементе. Вместо пружин и рессор здесь герметичная камера, наполняемая воздухом. Ее устанавливают на амортизатор сверху или рядом с ним. Характеристики от выбранного решения не зависят, основное внимание уделяется компоновке. Например, на «Ауди-А6» с передним приводом применялись разнесенные амортизаторы и подушки, а на той же машине с шильдиками quattro — единая пневмостойка.
Схема пневмоподвески
Пневмоподвеску применяют в двух случаях: для повышения комфорта и при большой разнице между снаряженной и максимальной массами автомобиля. У грузовиков она встроена в сложную схему пневматики наряду с тормозами (ЗР, 2012, № 7). У легковых в систему входят датчики уровня кузова, баллонресивер для хранения подготовленного воздуха, компрессор с осушителем и датчиком температуры, электронный блок управления, блоки электромагнитных клапанов, а также сами пневматические упругие элементы. Схема движения воздуха незатейлива. Компрессор засасывает его из атмосферы и, прогнав через осушитель, наполняет им ресивер емкостью 5–10 л. Здесь он хранится под давлением, доходящим в процессе работы до 20–23 бар. Для избавления от влаги используют абсорбирующие гранулы.
Помимо стандартного положения, часто предусмотрены еще два — повыше и пониже. Выбирает водитель, но окончательное слово за электроникой. При достижении определенной скорости (обычно 35–40 км/ч) машина автоматически опустится до нормального уровня. Продвинутые модели сами играют клиренсом в зависимости от скорости и рельефа дороги, не информируя водителя. На магистрали кузов приближается к дорожному полотну еще на 20–25 мм.
какая подвеска лучше? — журнал За рулем
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.
Материалы по теме
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.
Фольксвагеновская платформа MQB — один из лучших и самых распространенных представителей пружинной схемы.Фольксвагеновская платформа MQB — один из лучших и самых распространенных представителей пружинной схемы.
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
Материалы по теме
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.
Многокамерная пневмоподвеска: шаг в будущее или ненужное баловство автопроизводителей?
Пневматическая подвеска в легковом автомобиле давно уже не экзотика, и уж тем более не редкость на грузовом транспорте — ее применяют уже более 50 лет. Но тем не менее еще не все вершины покорены. Новые технологии дают возможность применить в автомобилях идеи, которые ждали внедрения с 70-х годов прошлого века.
В самом начале XX столетия американец Уильям У. Хамфрис запатентовал одну из первых весьма примитивных реализаций пневматической подвески для телег и машин.
Пневматические подвески получили некоторое распространение в межвоенный период на крупном дорожном и железнодорожном транспорте, но для легковых машин оставались слишком сложными и тяжелыми.
Как это часто бывало в истории техники, Вторая мировая война сильно повлияла на развитие технологии. Пневматические пружины массово использовали в тяжелой авиации для шасси и пытались применить для тяжелых гусеничных машин. Наработки этого периода дали плоды сразу после окончания войны. Уже в 1946 году Уильям Башнелл представил свой прототип новой версии минивэна Stout Scarab с пневмоподвеской и пластиковым кузовом.
Первый легковой прототип на пневмоподвеске — минивэн Stout Scarab 1946 года
А уже в 1955-му гидропневматическая подвеска применялась на серийном Citroen DS. Очень важно отметить тот факт, что конструкция гидропневматики обеспечивала раздельное регулирование жесткости и уровня подвески, а также подтверждала высочайшую комфортность пневматических пружин для легкового автомобиля.
Первый серийный легковой автомобиль с пневмоподвеской — Citroen DS 1955 года
В 1957 году пневмоподвеска «в чистом виде» была применена корпорацией GM на Cadillac Eldorado Brougham, а как опция стала доступна и для других машин этой марки. В Европе пневмоподвеска классической конструкции на серийной машине впервые появилась у забытой нынче, но популярной в прошлом премиальной марки Borgward, на модели P100, в 1960 году. А в 1962-м эстафету подхватил Mercedes на машинах в кузове W112. Дальше перечислять бесполезно, но пневматика нашла свое место и в грузовом автотранспорте, и в автобусах, где пригодилась ее адаптивность по нагрузке. В легковых автомобилях она чаще всего применяется на автомобилях премиум-класса и внедорожниках — для повышения комфорта и управления клиренсом.
Обширная практическая база и теория к этому моменту позволяли однозначно утверждать, что пневматические пружины обеспечивают намного более высокий уровень комфорта, чем любые варианты обычных неактивных подвесок. За счет работы дросселирующей системы пневмобаллон гасит часть колебаний, выступая, таким образом, амортизатором. К тому же типичная упругая характеристика пневмопружины сильно отличается от простой механической системы: так, на частотных характеристиках подвески с пневматикой почти не сказывается рост неподресоренных масс, а высокочастотные вибрации через пневматику не передаются вовсе. К тому же возможна обратная связь и жесткий контроль уровня кузова, что улучшает работу подвески и возможность изменения клиренса. Более сложные системы с несколькими пневмопружинами переменной упругости и системы с регулируемым диаметром дросселя между пневмосистемой и баллоном в машинах применить не удавалось, но на железнодорожном транспорте их испытывали и применяли.
Новый этап в истории «пневматики» начался с внедрением в автомобили электронных систем контроля шасси. Появление электрорегулируемых стоек TEMS совместно с пневмопружинами на Toyota в 1986-м и ECAS — полноценной системы автоматической регулировки пневматики шасси — на Range Rover в 1993 году продемонстрировало дополнительные возможности таких систем.
Неудивительно, что в 1998-м на флагманском Mercedes W220 эти возможности регулировки объединили, и на серийной машине впервые появилась полностью адаптивная подвеска AIRMATIC, регулирующая как работу амортизаторов, так и уровень кузова, и жесткость каждого пневмобаллона индивидуально, в зависимости от дорожной обстановки.
Следующим шагом на пути улучшения характеристик пневматической подвески стала возможность «развязать» ранее связанные параметры упругости и высоты подвески. Для этого потребовалось внедрить двух- и трехкамерные пневмобаллоны, имеющие один объем, для изменения высоты подвески, и еще несколько — для изменения упругости и частотных характеристик. В 2016 году первые серийные машины с этой системой под названием Air Body Control представил Mercedes, но сейчас применением подобных систем могут похвастаться уже машины почти всех премиальных европейских марок.
В чем преимущество такой подвески? Опыт применения многоуровневой амортизации на железнодорожном транспорте и грузовых автомобилях убедительно доказал, что это позволяет сохранить комфорт подвески при ограничении ее хода, улучшить виброакустические характеристики и уменьшить металлоемкость.
В легковом автомобиле невозможно внедрить громоздкий направляющий аппарат для многоуровневого рессорного подвешивания. Реализованные на гоночных машинах составные пружины и пружины с большим переменным шагом имеют лучшие характеристики, но требуемых параметров по комфорту с ними достичь невозможно.
Многокамерный пневмобаллон и амортизатор с изменяемыми характеристиками вполне успешно решают эту задачу, используя сравнительно простой направляющий аппарат обычной подвески.
Для автомобиля возможность раздельно регулировать жесткость и высоту подвески позволяет сохранять сцепление колес с дорогой на еще более высоком уровне при любом типе покрытия, безболезненно управлять высотой подвески на ходу, не ухудшая при этом комфорта и не увеличивая нагрузку на амортизаторы.
Электронно-управляемый амортизатор сам по себе уже позволяет сильно менять характеристики подвески, а в сочетании с возможностями упругого элемента возможности системы многократно возрастают. Линейная характеристика такой подвески настраивается в очень широком диапазоне.
Более тонкая подстройка частотных характеристик подвески расширяет возможности настройки управляемости и комфорта. А достигается это всего лишь небольшим усложнением конструкции. Лишняя камера и ее арматура внедряются почти безболезненно, заметно усложняется блок управления (он же — блок клапанов), а число каналов регулирования системы увеличивается соразмерно числу камер. Зато кратно возрастает сложность настройки системы. Впрочем, настолько же в теории увеличиваются и возможности. Неудивительно, что если «простая» пневмоподвеска уже применяется на машинах от D-класса включительно и вовсю устанавливается энтузиастами вообще на любые транспортные средства, то многокамерные подвески пока принадлежность топовых исполнений самых дорогих авто.
Каков итог?
К сожалению, большие возможности не всегда означают высокие характеристики. Повышение возможностей настройки подвески у многокамерных пневмостоек на практике сдерживается не самыми удачными настройками систем для обычного ежедневного применения. И пусть такие машины лучше проходят трассу «Нюрбургринг», многие уважаемые автомобильные издания отмечают, что с обычными пружинными подвесками или с обычной пневматикой машины имеют более цельный характер и лучше настроены, при этом не всегда отличаются худшим комфортом. Возможно, именно по этой причине как минимум компания BMW отказывается от применения новейшей технологии и заявляет, что многокамерные пневмостойки ей не нужны, а на новой 5 Series производитель полностью отказался от применения пневмоподвески. Впрочем, со временем все может измениться.