Гидропневматическая подвеска — тип системы подвески автомобиля , разработанный Полем Мажесом , изобретенный Citroën и установленный на автомобилях Citroën, а также используемый по лицензии другими автопроизводителями. Подобные системы также широко используются на современных танках и других крупных военных транспортных средствах. Подвеска упоминалась как Suspension oléopneumatique [fr] в ранней литературе, указывая на масло и воздух как на ее основные компоненты.
Цель этой системы — обеспечить чувствительную, динамичную и высокопроизводительную подвеску, которая обеспечивает превосходное качество езды на различных поверхностях. Гидропневматическая система объединяет преимущества гидравлических и пневматических систем, так что газ поглощает избыточное усилие, а жидкость в гидравлике напрямую передает усилие. Система подвески обычно имеет как самовыравнивание , так и регулируемую водителем высоту дорожного просвета , чтобы обеспечить дополнительный клиренс на неровной местности.
Этот тип подвески для автомобилей был вдохновлен пневматической подвеской, используемой для шасси самолетов, которая также была частично заполнена маслом для смазки и предотвращения утечки газа, как запатентовано в 1933 году той же компанией. Принципы, проиллюстрированные успешным использованием гидропневматической подвески, теперь используются в широком спектре приложений, таких как авиационные олеостойки и газонаполненные автомобильные амортизаторы .
Гидропневматическая подвеска — это тип системы подвески автомобиля , разработанный Полем Мажесом , изобретенный Citroën и установленный на автомобилях Citroën. Подвеска упоминалась как Suspension oléopneumatique [fr] в ранней литературе, указывая на масло и воздух как на ее основные компоненты. [1] [2]
Система также использовалась по лицензии другими автопроизводителями, в частности Rolls-Royce ( Silver Shadow ), Bmw 5-Series e34 Touring, Maserati ( Quattroporte II) и Peugeot . Она также использовалась на грузовиках Berliet и использовалась на автомобилях Mercedes-Benz , где она известна как Active Body Control . [3] Toyota Soarer UZZ32 "Limited" был оснащен полностью интегрированным рулевым управлением четырьмя колесами и сложной, управляемой компьютером гидравлической подвеской Toyota Active Control в 1991 году. Подобные системы также широко используются на современных танках и других крупных военных транспортных средствах.
Целью этой системы является обеспечение чувствительной, динамичной и высокопроизводительной подвески, которая обеспечивает превосходное качество езды на различных поверхностях. [4] Система подвески обычно имеет как самовыравнивающуюся , так и регулируемую водителем высоту дорожного просвета , чтобы обеспечить дополнительный клиренс на неровной местности. [5] Гидропневматическая подвеска имеет ряд естественных преимуществ по сравнению со стальными пружинами, общепризнанных в автомобильной промышленности. [6] В гидропневматической системе газ поглощает избыточное усилие, тогда как жидкость в гидравлике напрямую передает усилие, что сочетает в себе преимущества двух технологических принципов :
Технология подвески и пружин обычно не очень хорошо понятна потребителям, что приводит к общественному мнению, что гидропневматика просто «хороша для комфорта». [ требуется ссылка ] У них также есть преимущества, связанные с эффективностью управления и контроля, решая ряд проблем, присущих стальным пружинам, которые конструкторы подвески ранее пытались устранить. [7] Хотя производители автомобилей понимали неотъемлемые преимущества по сравнению со стальными пружинами, существовало две проблемы. Во-первых, она была запатентована изобретателем, а во-вторых, она имела воспринимаемый элемент сложности, поэтому такие автопроизводители, как Mercedes-Benz , British Leyland ( Hydrolastic , Hydragas ) и Lincoln , стремились создать более простые варианты с использованием пневматической подвески . [8] [9]
Применение этой системы компанией Citroën имело тот недостаток, что только автомастерские, оснащенные специальными инструментами и знаниями, были квалифицированы для работы с автомобилями, что делало их радикально отличными от обычных автомобилей с обычной механикой. [10] Франция была известна плохим качеством своих дорог после Второй мировой войны , но гидропневматическая подвеска, установленная на Citroën ID/DS и более поздних автомобилях, как сообщается, обеспечивала там плавную и стабильную езду. [4] [11] [12]
Гидропневматическая подвеска не обеспечивает естественной жесткости крена. За эти годы было сделано много усовершенствований в системе, включая стальные стабилизаторы поперечной устойчивости , переменную жесткость езды ( Hydractive ) и активное управление креном кузова ( Citroën Activa ). [13]
Эта система использует насос с ременным или распределительным приводом от двигателя для нагнетания давления в специальную гидравлическую жидкость , которая затем приводит в действие тормоза , подвеску и усилитель рулевого управления . [7] [14] Она также может приводить в действие любое количество функций, таких как сцепление , поворотные фары и даже электрические стеклоподъемники . [7]
Азот используется в качестве захваченного газа для сжатия, поскольку он вряд ли вызовет коррозию. Приведение в действие резервуара азотной пружины осуществляется посредством несжимаемой гидравлической жидкости внутри цилиндра подвески. [4] Путем регулировки объема заполненной жидкости внутри цилиндра реализуется функция выравнивания. [4] Газообразный азот внутри сферы подвески отделен от гидравлического масла резиновой мембраной. [4]
Citroën впервые представил эту систему в 1954 году на задней подвеске Traction Avant . [15] Первая четырехколесная реализация была в усовершенствованной DS в 1955 году. [16] Этот тип подвески для автомобилей был вдохновлен пневматической подвеской, используемой для шасси самолета, которая также была частично заполнена маслом для смазки и предотвращения утечки газа, как запатентовано в 1933 году той же компанией. [17] Затем последовали другие модификации с изменениями конструкции, такими как «Двухступенчатый олеопневматический амортизатор» 1960 года, запатентованный Питером Фулламом Джоном и Стефаном Гюриком. [18]
Основными вехами проектирования гидропневматики были:
В основе системы, действующей как поглотитель давления, а также как элементы подвески, находятся так называемые сферы, всего пять или шесть; по одной на колесо и один главный аккумулятор, а также специальный тормозной аккумулятор на некоторых моделях. На более поздних автомобилях, оснащенных подвеской Hydractive или Activa, может быть до десяти сфер. Сферы состоят из полого металлического шара, открытого снизу, с гибкой резиновой мембраной Desmopan, закрепленной на «экваторе» внутри, разделяющей верх и низ. Верхняя часть заполнена азотом под высоким давлением, до 75 бар , нижняя часть подключается к гидравлическому контуру автомобиля. Насос высокого давления, работающий от двигателя, нагнетает гидравлическую жидкость (LHM – liquide hydraulique minéral), а сфера аккумулятора поддерживает резерв гидравлической мощности. Эта часть контура находится под давлением от 150 до 180 бар. Сначала он приводит в действие передние тормоза, приоритет которых определяется предохранительным клапаном, а затем, в зависимости от типа транспортного средства, может приводить в действие рулевое управление, сцепление, селектор передач и т. д.
Давление поступает из гидравлического контура в цилиндры подвески, оказывая давление на нижнюю часть сфер и цилиндры подвески. Подвеска работает с помощью поршня, который вдавливает LHM в сферу, сжимая азот в верхней части сферы; демпфирование обеспечивается двухходовым «листовым клапаном» в отверстии сферы. LHM должен продавливаться вперед и назад через этот клапан, что создает сопротивление и управляет движениями подвески. Это самый простой амортизатор и один из самых эффективных. Коррекция высоты дорожного просвета (самовыравнивание) достигается клапанами корректора высоты, соединенными со стабилизатором поперечной устойчивости спереди и сзади. Когда автомобиль слишком низкий, клапан корректора высоты открывается, чтобы впустить больше жидкости в цилиндр подвески (например, автомобиль загружен). Когда автомобиль слишком высокий (например, после разгрузки), жидкость возвращается в резервуар системы через возвратные линии низкого давления. Корректоры высоты действуют с некоторой задержкой, чтобы не корректировать обычные движения подвески. Задние тормоза питаются от контура задней подвески. Поскольку давление там пропорционально нагрузке, то и тормозная мощность тоже.
Citroën быстро понял, что стандартная тормозная жидкость не идеально подходит для гидравлики высокого давления, и разработал специальную гидравлическую жидкость красного цвета под названием LHS ( Liquide Hydraulique Synthétique ), которую они использовали с 1954 по 1967 год. Главной проблемой LHS было то, что она поглощала влагу и пыль из воздуха, что вызывало коррозию в системе. Большинство гидравлических тормозных систем изолированы от внешнего воздуха резиновой диафрагмой в крышке заливной горловины резервуара, но система Citroën должна была быть вентилируемой, чтобы уровень жидкости в резервуаре поднимался и опускался, поэтому она не была герметично закрыта. Следовательно, каждый раз, когда подвеска поднималась, уровень жидкости в резервуаре падал, втягивая свежий влажный воздух. Большая поверхность жидкости в резервуаре легко поглощала влагу. Поскольку система непрерывно рециркулирует жидкость через резервуар, вся жидкость неоднократно подвергалась воздействию воздуха и его влажности.
Чтобы преодолеть эти недостатки LHS, Citroën разработал новую зеленую жидкость LHM ( Liquide Hydraulique Minéral ). LHM — это минеральное масло , довольно близкое к жидкости для автоматической трансмиссии . Минеральное масло гидрофобно, в отличие от стандартной тормозной жидкости; поэтому в системе не образуются пузырьки водяного пара, как это было бы в случае со стандартной тормозной жидкостью, создавая ощущение «губчатого» тормоза. Таким образом, использование минерального масла распространилось за пределы Citroën , Rolls-Royce , Peugeot и Mercedes-Benz , включив в него Jaguar , Audi и BMW . [29]
LHM, будучи минеральным маслом, поглощает лишь ничтожно малую часть влаги, а также содержит ингибиторы коррозии. Проблема вдыхания пыли продолжалась, поэтому в гидравлический резервуар был установлен фильтрующий узел. Очистка фильтров и замена жидкости с рекомендуемыми интервалами удаляют большую часть пыли и частиц износа из системы, обеспечивая долговечность системы. Несоблюдение чистоты масла является основной причиной проблем. Также крайне важно всегда использовать правильную жидкость для системы; два типа жидкостей и связанные с ними компоненты системы не являются взаимозаменяемыми. Если используется неправильный тип жидкости, систему необходимо слить и промыть Hydraflush (Total Hydraurincage), прежде чем снова слить и залить правильную жидкость. Эти процедуры четко описаны в руководствах по самостоятельному ремонту, которые можно приобрести у розничных продавцов автомобилей.
В последних моделях Citroën с подвеской Hydractive 3 используется новая оранжевая гидравлическая жидкость LDS . Она служит дольше и требует меньшего внимания. Она соответствует DIN 51524-3 для HVLP. [30]
Вся часть высокого давления системы изготовлена из стальных трубок малого диаметра, соединенных с блоками управления клапанами с помощью трубных соединений типа Lockheed со специальными уплотнениями из Desmopan, типа полиуретанового термопластика, совместимого с жидкостью LHM. Движущиеся части системы, например , стойка подвески или рулевой плунжер, герметизированы контактными уплотнениями между цилиндром и поршнем для герметичности под давлением. Другие пластиковые/резиновые детали представляют собой возвратные трубки от клапанов, таких как клапаны управления тормозами или корректора высоты, также улавливающие просачивающуюся жидкость вокруг толкателей подвески. Корректор высоты, главный тормозной клапан и золотники рулевого клапана, а также поршни гидравлического насоса имеют чрезвычайно малые зазоры (1–3 микрометра) внутри своих цилиндров, что допускает только очень низкую скорость утечки. Металлические и сплавные детали системы редко выходят из строя, даже после чрезмерно большого пробега, но эластомерные компоненты (особенно те, которые подвергаются воздействию воздуха) могут затвердевать и протекать, что является типичными точками отказа для системы.
Сферы не подвержены механическому износу, но испытывают потерю давления из-за диффузии сжатого азота через мембрану. Однако их можно перезарядить, что дешевле, чем их замена. Когда Citroën проектировал свою подвеску Hydractive 3, они перепроектировали сферы с новыми нейлоновыми мембранами, которые значительно замедляют скорость сдувания. Их можно узнать по серой окраске.
Классические (не блюдцеобразные) зеленые (и серые) сферы подвески обычно служат от 60 000 до 100 000 км. Изначально сферы имели резьбовую пробку сверху для подзарядки. Более новые («блюдцеобразные») сферы не имеют этой пробки, но ее можно модернизировать, что позволит им подзаряжаться газом. Мембрана сферы имеет неограниченный срок службы, если только не работает при низком давлении, что приводит к разрыву. Таким образом, своевременная подзарядка, примерно каждые 3 года, жизненно важна. Разорванная мембрана означает потерю подвески на прикрепленном колесе; однако высота дорожного просвета не изменяется. При отсутствии пружинения, кроме (небольшой) гибкости шин, попадание в выбоину плоской сферы может погнуть детали подвески или оставить вмятину на ободе колеса. В случае отказа сферы главного аккумулятора насос высокого давления является единственным источником тормозного давления для передних колес. Некоторые старые автомобили имели отдельный передний тормозной аккумулятор на моделях с усилителем руля.
В старых автомобилях LHS и LHS2 (окрашенных в красный цвет) использовался другой эластомер в диафрагмах и уплотнениях, который несовместим с зеленым LHM. Оранжевая жидкость LDS в автомобилях Hydractive также несовместима с другими жидкостями.
Принципы, проиллюстрированные успешным использованием гидропневматической подвески, в настоящее время используются в широком спектре приложений, таких как авиационные масляные стойки и газонаполненные автомобильные амортизаторы , впервые запатентованные в США в 1934 году [31] компанией Cleveland Pneumatic Tool Co. Аналогичные системы также широко используются на современных танках и других крупных военных транспортных средствах.
Hydractive Suspension — автомобильная технология, представленная Citroën в 1990 году. Прототип дебютировал в 1988 году на концепции Citroën Activa . Она описывает развитие конструкции гидропневматической подвески 1954 года с использованием дополнительных электронных датчиков и управления водителем характеристиками подвески. Водитель может сделать подвеску более жесткой (спортивный режим) или ехать с исключительным комфортом (мягкий режим). Датчики в рулевом управлении, тормозах, подвеске, педали газа и коробке передач передают информацию о скорости автомобиля, ускорении и дорожных условиях на бортовой компьютер, который, в свою очередь, активирует или деактивирует дополнительную пару сфер подвески на трассе, чтобы обеспечить либо более плавную езду, либо более жесткую управляемость в поворотах. На Activa и Activa 2 автомобиль наклонялся внутрь на один градус в поворотах — Citroën признал, что это было своего рода маркетинговым трюком, и что наклон в ноль градусов был оптимальным. [32]
Дополнительным, возможно неожиданным, преимуществом активной подвески является то, что расход топлива и износ шин в целом снижаются. Отрицательный развал, разработанный в большинстве подвесок для максимального увеличения размера пятна контакта при повороте, приводит к трению шин, что изнашивает шины и увеличивает расход топлива. [32]
Подвеска Citroën Hydractive (и позже Hydractive 2) была доступна на нескольких моделях, включая XM и Xantia , у которых была более продвинутая подмодель, известная как Activa . Первые системы подвески Hydractive (теперь известные как Hydractive 1) имели две пользовательские предустановки, Sport и Auto . В спортивном режиме подвеска автомобиля всегда поддерживалась в самом жестком режиме. В автоматическом режиме подвеска временно переключалась из мягкого в жесткий режим, когда один из нескольких датчиков обнаруживал зависящий от скорости порог в движении педали акселератора, давлении тормозов, угле наклона рулевого колеса или движении кузова. [23]
В Hydractive 2 названия предустановок были изменены на Sport и Normal . В этой новой версии настройка Sport больше не удерживала систему подвески в жестком режиме, а вместо этого значительно снижала пороговые значения для любых показаний датчиков, также используемых в нормальном режиме, что позволяло достичь аналогичного уровня жесткости кузова при поворотах и ускорении, без ущерба для качества езды, который был вызван режимом Sport в системах Hydractive 1.
Всякий раз, когда компьютеры Hydractive 1 или 2 получали аномальную информацию от датчиков, часто вызванную неисправными электрическими контактами, система подвески автомобиля принудительно переходила в жесткое положение на оставшуюся часть поездки.
Начиная с Xantia 1994 модельного года и XM 1995 модельного года, все модели имели дополнительную сферу и клапан, которые вместе функционировали как резервуар давления для задних тормозов из-за новых гидравлических замков, позволяя автомобилю сохранять нормальную высоту дорожного просвета в течение нескольких недель без запуска двигателя. Правильно названная сферой SC/MAC, она часто стала известна как сфера «анти-опускания» из-за своей способности лучше поддерживать высоту задней подвески.
Citroën C5 2001 года продолжил разработку подвески Hydractive с Hydractive 3. По сравнению с более ранними автомобилями, C5 сохраняет нормальную высоту дорожного просвета, даже если двигатель выключен в течение длительного периода, благодаря использованию электроники. C5 также использует оранжевую синтетическую гидравлическую жидкость под названием LDS вместо зеленого минерального масла LHM, используемого в миллионах гидропневматических транспортных средств. [30]
Дальнейшая улучшенная версия Hydractive 3+ была предназначена для автомобилей с топовыми двигателями на Citroën C5 и в 2005 году стала стандартной для Citroën C6 . Системы Hydractive 3+ содержат дополнительные сферы, которые можно включать и выключать с помощью кнопки Sport , что обеспечивает более жесткую езду.
Гидравлическая подвеска Hydractive 3 имеет 2 автоматических режима:
BHI подвески Hydractive 3 рассчитывает оптимальную высоту автомобиля, используя следующую информацию:
Гидравлическая подвеска 3+ Hydractive имеет 3 автоматических режима:
BHI подвески Hydractive 3+ рассчитывает оптимальную высоту автомобиля, используя следующую информацию:
С5 I (2001–2004)
С5 II (2004–2007)
С6 (2005–2012)
С5 III X7 (2007–2017)
Мы разработали комплект для установки гидропневматической подвески на современных машинах скорой помощи с помощью болтового крепления, используя нашу машину скорой помощи Ford F-350 2004 года в качестве шаблона.
{{cite web}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)Мажес был человеком, стоящим за гидропневматической подвеской DS. Его идеи были обнаружены Пьером Буланже случайно, и Буланже был очарован ими, хотя технические специалисты Citroën считали их безнадежными. Буланже нанял Мажеса в отдел разработки. Решение, о котором он никогда не пожалел. Поль Мажес был любопытным человеком, и он поглощал всю литературу, касающуюся подвески колес, подвески в целом и тормозных систем.