Гидропневматическая подвеска

Совместно с системой саморегулирования применяется гидропневматическая подвеска, принципиальная схема которой показана на рисунке:

Рис. Принципиальная схема гидропневматической подвески:
1 – рычаг подвески; 2 – поршень гидроцилиндра; 3 – корпус гидроцилиндра; 4 – сфера; 5 – масло; 6 – сжатый азот

Главным составляющим подвески является упругий элемент, который состоит из цилиндра, в котором перемещается поршень 2, с длинной направляющей цилиндрической поверхностью. В верхней части цилиндра установлен сферический баллон 4, разделенный эластичной диафрагмой (мембраной) на две полости: верхняя заполнена сжатым азотом, нижняя жидкостью. Между цилиндром и баллоном расположен амортизационный клапан, через который пропускается жидкость при ходе отбоя и сжатия (на схеме не показан).

Функцию упругой пружины в пневмогидравлическом упругом элементе выполняет газ (азот), полость расположения кото­рого от полости, занятой жидкостью, разделяется эластичной мембраной. Увеличивая или уменьшая объем жид­кости, можно изменять положение поршня, связанного с направляющим рычагом подвески 1, и тем самым изме­нять дорожный просвет между кузо­вом и дорогой. Изменяя давление и объем газа в определенной пропорции, (подвеска Hydractive) можно при одной и той же нагрузке на колесе изменять упругую характерис­тику подвески, делая ее либо «мягкой» (комфортный режим), либо «жесткой» (спортивный режим). Гашение колебаний в таком упругом элементе осуществляет­ся амортизационным клапаном 8, при перетекании жидкости под воз­действием поршня из полости цилинд­ра в подмембранную полость баллона.

Рис. Схема работы подвески Hydractive:
1 – предохранительный клапан-распределитель; 2 – регулятор положения кузова; 3 – электромагнитный клапан; 4 – регулятор жесткости; 5 – гидроцилиндр подвески; 6 – основная сфера; 7 – дополнительная сфера; 8 – основной амортизационный клапан; 9 – дополнительный амортизационный клапан; 10 – золотник

Увеличение объема газа в пневмогидравлическом упругом элементе (для создания «мягкой» характеристики) до­стигается с помощью дополнительных сфер 7, включенных раз­дельно в систему передней и задней подвесок. Работа подвески в «комфортном» режиме обеспечивает при движении автомобиля высокий комфорт и удоб­ство управления; работа в «спортивном» режиме улучшает устойчивость авто­мобиля на поворотах и при торможе­нии, что повышает безопасность. В «комфортном» режиме электромагнитный клапан 3 и золотник 10 открывают соединительную магистраль между основными сферами 6, а также подключают к ним дополнительную сферу 7, что увеличивает плавность хода. В «спортивном» режиме золотник отключает третью сферу и размыкает соединительную магистраль, что увеличивает жесткость подвески примерно в три раза выше.

Для перевода подвески в «комфортный» или «спортивный» режим служит электромагнитный клапан 3 (регулятор жесткости), отключаю­щий или подключающий дополнитель­ный баллон к гидравлическому приво­ду системы подвески.

Дальнейшим совершенствованием подвески Hydractive явилось применение электронной системы управления по специальной программе. Она обеспечивает из­менение характеристики подвески в за­висимости от дорожной ситуации для лучшей управляемости и от изменения состояния дороги. Аналогично рас­смотренной выше системе, программа позво­ляет водителю выбрать «жесткий» или «автоматический» режим. В «жестком» режиме компьютер регулирует уровень демпфирования для обеспечения спор­тивной жесткой характеристики под­вески. В «автоматическом» режиме ре­гулируется уровень демпфирования для обеспечения комфортного движе­ния в нормальных условиях. При тор­можении, повороте или резком ускоре­нии система автоматически переклю­чается на «жесткий» режим. При вы­соких скоростях движения система пе­реключается на «жесткий» режим по сигналу контрольного модуля двигате­ля в зависимости от угла поворота дроссельной заслонки и давления во впускном коллекторе.

Управление электромагнитным клапаном, переключающим режимы работы подвески, осуществляется микропроцессором, который получает информацию от нескольких датчиков:

• положения кузова по высоте
• угла поворота рулевого колеса и его угловой скорости вращения
• положения педали акселератора
• давления в тормозной системе
• крена кузова
• скорости автомобиля

Данные памяти компьютера сравниваются с получаемой от датчиков информацией и микропроцессор выбирает соответствующий режим подвески. Включение соответствующего режима подвески происходит менее чем через 0,05 с.

Информацию о положении кузова в микропроцессор передает специальный датчик.

Рис. Датчик высоты положения кузова:
1 – контактный разъем; 2 – рычаг положения кузова

Датчики высоты кузова относятся к аналоговому типу. Они посылают информацию о средней высоте кузова и колебаниях подвески на электронные блоки управления подвеской и фар. Изменение высоты кузова вызывает изменение угла датчика высоты кузова, что влияет на выходное напряжение датчика.

Отрицательное значение угла датчика высоты кузова соответствует сжатию подвески. Положительное значение угла датчика высоты кузова соответствует отдаче подвески.

Аналогичные системы применяются для автомобилей Mersedes-Benz.

Блок управления получает входные сигналы от следующих устройств:

• датчика ускорений кузова
• датчика ускорений колеса
• датчика загрузки, давления в задних стойках
• датчика угла поворота колеса
• переключателя «комфорт/спорт»
• блока управления ABS о скорости движения автомобиля

На основании этих данных вычисляются качество дорожного покрытия, поперечное ускорение, загрузка, предпочтение водителя и производится управление клапанами регулировки жесткости.

Рис. Схема работы подвески ADS Mercedes-Benz:
1 – амортизационная стойка; 2, 3 электромагнитные клапана; 4 – сфера (энергоаккумулятор); 5,6 – калиброванные отверстия

Если оба клапана 2 и 3 закрыты, сечение канала по которому перетекает жидкость минимально, и амортизатор имеет максимальную жесткость. Открывая клапаны по отдельности или одновременно, можно увеличить сечение канала и, соответственно уменьшить жесткость амортизаторов. При отключении системы питание с контактов снимается, что устанавливает режим максимальной жесткости амортизаторов. Управление жесткостью амортизаторов производится раздельно для передней и задней оси.