Активная подвеска - что это такое? Как устроена? Описание
Подвеска является одним из тех узлов в автомобилях, который появился раньше всех – то есть кузов, тормоза, мотор и сама подвеска. Например, двери для автомобилей не сразу появились, потом во время эволюции они стали герметичнее, со стёклами, далее появились ручные стеклоподъёмники, а сейчас без электростеклоподъёмников нормальную машину представить нельзя! То же самое можно говорить о других некогда не совсем «важных» атрибутов и аксессуаров. Конечно, сейчас от той конструкции подвески почти не остался и следа, по крайней мере, в мире легковых авто, разве что грузовики и суперпрофессиональные джипы оснащаются подобными механизмами, так как никто для тяжёлых условий ничего не придумал. Перед легковушками же стоят другие задачи – обеспечить водителю и пассажирам одновременно комфортную, безопасную, а порой и спортивную езду.
Подвеска современных автомобилей является симбиозом одновременно бескомпромиссности и компромиссом между управляемостью, комфортной ездой и устойчивостью. Поэтому, тут уже без последних супер-достижений в мире подвесок со сложными механизмами и автоматическими помощниками не обойтись. Об этом поподробнее. Благодаря жесткой подвеске крены сводятся минимум, следовательно, улучшается управляемость и устойчивость автомобиля. Мягкая же подвеска, наоборот, обеспечивает великолепную, «лимузинную» плавность хода, однако автомобиль при перестроениях и маневрировании начинает раскачиваться, ухудшается управляемость и устойчивость. И поэтому многие автопроизводители в течение существования всей автомобильной истории разрабатывают самые неожиданные и разнообразные конструкции и системы активной подвески и применяют их на своих автомобилях. В итоге спорткар может нажатием кнопки получить почти «джипарский» дорожный просвет, и, наоборот, у внедорожника, выезжавшего на трассу уменьшается примерно до уровня спортседана или даже неплохого купе! Плюс по необходимости (вручную), или автоматически получаем нужные спортивные или комфортные настройки. Но обо всём поподробнее.
Термином «активная» означает подвеска, обладающая параметрами, которые могут изменяться под конкретные дорожные условия при его эксплуатации. Электронная составляющая в составе активной подвески даёт нам возможность управлять, изменять свойства не только автоматически, но и вручную. Механизмы активной подвески принято условно разделить по его элементам, свойства каждого изменяются следующим образом:
Если элементом подвески является Амортизатор, то его Изменяемый параметр, это степень демпфирования, то есть жёсткость подвески;
Если в качестве элемента подвески выбран Упругий элемент, то его Изменяемый параметр, это степень жёсткости подвески (демпфирования) и высота кузова автомобиля;
Если элементом подвески являются Стабилизаторы поперечной устойчивости, то их Изменяемым параметром будет жёсткость стабилизатора;
Если элементом подвески является Рычаги, то их Изменяемый параметр: длина рычагов и схождение колес;
Во множестве систем современных конструкций своих активных подвесок всё чаще производители применяют более одного вида воздействия на несколько элементов, а то и все!
Со временем в конструкциях своих активных подвесок производители решили давать предпочтение амортизаторам с регулируемой степенью жёсткости. Этот вид активной подвески со временем получил своё другое известное, название – адаптивная подвеска, уже устоявшееся. Есть ещё название - полуактивная подвеска, так как в ее конструкции не применяются дополнительные приводы.
Чтобы регулировать жёсткость, или демпфирующую способность амортизатора, автопроизводители применяют два подхода – первый, применение электромагнитных клапанов в амортизаторных стойках и второй способ - применение специальных амортизаторов, наполненных магнитно-реологической жидкостью. Электроника регулирует степень демпфирования для каждого амортизатора индивидуально, чем и достигается более совершенная работа, благодаря различным характеристикам жёсткости подвески. Здесь поподробнее – программа автоматики с высокой степенью демпфирования отвечает за жесткую, спортивную подвеску, низкая степень – за мягкую подвеску, и соответственно настройка между ними это просто подвеска с обычными настройками. Наиболее распространёнными конструкциями адаптивной подвески на данный момент являются:
* система Electronic Damper Control, сокр. EDC от фирмы BMW, которая идёт в «группешнике» с активной подвеской Adaptive Drive. Всё больше и больше моделей BMW оснащаются такой системой;
* Mercedes-Benz со своим детищем Adaptive Damping System, сокр. ADS, которое выпускается в составе известной пневмоподвески Airmatic Dual Control, как и в случае BMW, количество моделей, обладающими данной подвеской, растёт;
* Адаптивный механизм Continuous Damping Control, CDS от фирмы Opel – эту систему можно встретить как на Опелях, так и на их американских и австралийских двойниках, например таких, как Бьюик или Воксхолл;
* Адаптивную и умную систему AVS, то есть Adaptive Variable Suspension - , предлагает своим покупателям компания Toyota;
* и наконец, Volkswagen со своей не менее известной системой подвески Adaptive Chassis Control, DCC;
Вид активной подвески с регулируемыми упругими «ингредиентами» более универсальна, ибо позволяет постоянно поддерживать заданную высоту кузова и необходимую жесткость подвески. Правда, такая продвинутая подвеска обладает более сложной конструкцией, так как используется дополнительный привод для контролирования и регулировки упругих элементов, следовательно, и её себестоимость намного выше. В активной подвеске в качестве упругих ингредиентов автопроизводители применяют несколько видов устройств - традиционные пружины, пневматические элементы и гидропневматические упругие.
Рассмотрим работу на примере мерседесовского детище. В активно-адаптивной подвеске Active Body Control, сокр. ABC, от Мерседес-Бенц жёсткость пружины может меняться с помощью гидравлического привода. Он под высоким давлением поддерживает нагнетание масла в амортизаторную стойку и его уровень в системе. А пружины, установленные соосно с амортизаторами, активируются гидравлической жидкостью гидроцилиндра. В итоге при комфортной езде система нам предоставляет мягкую подвеску, но стоит «зажечь» рулём, как подвеска становиться цельной и собранной «натурой», и повороты проходим быстро и практически без кренов!
Умная электронная система не только осуществляет управление гидроцилиндрами амортизаторных стоек, но и всеми системами, что ей дано контролировать (в зависимости от версии и «продвинутости» системы). Она включает в себе блок управления и различные исполнительные механизмы - электромагнитные клапанов и минимум тринадцать различных датчиков, например, таких как положения кузова, давления, ускорения в продольном, поперечном и вертикальном направлении. Системе АВС практически полностью удаётся исключать крены кузова при самых различных условиях скоростного движения - поворотах, ускорениях, торможениях, а также контролировать положение кузова по высоте, то есть автомобиль начинает понижаться на одиннадцать мм, после того, как машина набирает скорость более чем 60-75 км/ч - дело в модели.
Пневматическая подвески имеет основу, который составляет пневматический упругий элемент. Он и есть тот важный элемент, который позволяет регулировать высоту автомобиля по отношению к поверхности дороги. В пневматических упругих элементах давление создаётся посредством пневматического привода, который имеет в своей основе электродвигатель и компрессор. А за изменение жесткости подвески отвечают амортизаторы с регулируемой степенью демпфирования, или же выражаясь простым языком – регулируемой жёсткостью. Это и есть подход, который реализован в широко известной Airmatic Dual Control - мерседесовской пневмоподвеске, в которой нашла своё применение продвинутая адаптивная система Adaptive Damping System.
Далее, гидропневматические упругие ингредиенты, что и есть один из важнейших элементов в таких подвесках, производители используют в гидропневматической подвеске, позволяющая изменять не только её жёсткость, но и высоту кузова. Делает система это не только следя за условиями движения, и в зависимости от этого давая команды, автоматически, но и в зависимости желаний водителя. Для этого можно оставить всё как есть, то есть доверится автоматике, а порой можно с помощью селектора самому выбрать нужный режим. Работу подвески происходит посредством гидравлического привода высокого давления. Гидросистема управляется электромагнитными клапанами. Одним их современнейших конструкций из мира гидропневматических подвесок является известная система Hydractive, устанавливаемая на модели Citroёn, которая уже насчитывает третье поколение и даже есть вариант 3+, то есть с расширенными и доработанными способностями.
Есть особая, отдельная группа среди версий активной подвески, в которых помимо всего вышеперечисленного изменяется также и жёсткость стабилизатора. Рассмотрим поподробнее - когда машина мчится в прямолинейном направлении – когда прямая или очень пологие изгибы, тогда стабилизатор поперечной устойчивости выключается полностью или частично. За счёт этого ходы подвески увеличиваются, неровности обрабатываются лучше, а это даёт высокую плавность и большую комфортность передвижения. При прохождении поворотов или внезапном изменении направления движения машины жёсткость стабилизаторов по команде электроник увеличивается пропорционально воздействующим на автомобиль силам, передающиеся на его подвеску, тем самым почти исключаются, или полностью предотвращаются крены кузова. Аналогичными системами активной стабилизации подвески можно считать Dynamic Drive от кампании BMW и тойотовскую систему Kinetic Dynamic Suspension System, сокр. от KDSS.
Есть ещё одна система из наиболее интересных механизмов в мире активных подвесок - это детище компании Hyundai. Данный механизм активного контроля и управления геометрией подвески по-корейски, то есть Active Geometry Control Suspension, сокр. от AGCS, даёт возможность изменять помимо всего... даже длину рычагов подвески! Как следствие изменяется сход-схождение или развал- схождение задних колёс. Это даёт колоссальные возможности – для спортивной, азартной езде короткие рычаги и своя настройка развала колёс А для преодоления пересеченной местности длинные рычаги и иной развал! А всех этих манипуляций, контроля и изменения длины рычага применяется электропривод. Рассмотрим одну из программ - при прямолинейном движении по шоссе и маневрировании на маленьких скоростях система следит и устанавливает минимальное схождение. При поворотах же на высокой скорости, активных перестроениях из ряда в ряд происходит с увеличённым схождением задних колес. В таком случае автомобиль с подобной системой получает дополнительную «порцию» устойчивости и наилучшую управляемость. Механизм AGCS активно взаимодействует со штатной системой курсовой устойчивости.
