Адаптивная подвеска

Давайте сначала разберемся с понятиями, поскольку сейчас в ходу различные термины — активная подвеска, адаптивная… Так вот, мы будем считать, что активная ходовая часть — более общее определение. Ведь изменять характеристики подвесок ради повышения устойчивости, управляемости, избавления от кренов и т.д. можно как превентивно (нажатием кнопки в салоне или ручной регулировкой), так и полностью автоматически.

Именно в последнем случае уместно говорить об адаптивной ходовой. Такая подвеска при помощи различных датчиков и электронных устройств собирает данные о положении кузова автомобиля, качестве дорожного покрытия, параметрах движения, чтобы в результате самостоятельно подстроить свою работу под конкретные условия, стиль пилотирования водителя или же выбранный им режим.

Главная и важнейшая задача адаптивной подвески — как можно быстрее определить, что находится под колесами автомобиля и как он едет, а затем мгновенно перестроить характеристики: изменить клиренс, степень демпфирования, геометрию подвески, а иногда даже… скорректировать углы поворота задних колес.

Особенности подвески адаптивной

Производители разных марок автомобилей изготавливают немалое число подвесок, которые разделяются на различные варианты по тем или иным функциям. Адаптивная подвеска известна большинству автомобилистов как активная подвеска. А в чём же заключается принцип действия такой подвески? Она может подстроиться под условия, которые имеются на дороге.

Примечательно также то, что при необходимости для водителя жесткость этой подвески может быть изменена при помощи блока управления, который размещается в салоне.

Стоит сказать, что аббревиатуру avs используют лишь такие марки, как Lexus и Toyota. Но это вовсе не значит, что другие марки не производят данный механизм. Они просто называют эти подвески по-своему, и это важно учитывать, ведь нередко автомобилисты путаются в такой ситуации.

Сам по себе этот механизм очень сложный в плане конструкции. Для его создания отбираются лучшие специалисты. А если что-то с такой подвеской пойдёт не так, то лучше поехать в сервис и обратиться к специалистам.

ИСТОРИЯ АКТИВНОЙ ПОДВЕСКИ

Впервые гидропневматическая подвеска была установлена на заднюю ось Citroen Traction Avant 15CVH в 1954 году
Началом истории активной подвески можно считать 50-е годы прошлого века, когда на автомобиле в качестве упругих элементов впервые появились диковинные гидропневматические стойки.

Роль традиционных амортизаторов и пружин в такой конструкции выполняют специальные гидpoцилиндры и сферы-гидpoaккумуляторы с газовым подпором. Принцип прост: меняем давление жидкости — меняем параметры ходовой части. В те времена такая конструкция была очень громоздкой и тяжелой, однако в полной мере оправдывала себя высокой плавностью хода и возможностью регулировки дорожного просвета.

Металлические сферы на схеме — это дополнительные (к примеру, в жёстком режиме подвески они не работают) гидропневматические упругие элементы, которые внутри разделены эластичными мембранами. В нижней части сферы — рабочая жидкость, а в верхней — газ азот

Первой гидропневматические стойки на своих автомобилях применила компания Citroen. Это случилось в 1954 г. Французы продолжили развивать эту тему и дальше (например, на легендарной модели DS), а в 90-х годах состоялся дебют более совершенной гидропневматической подвески Hydractive, которую инженеры и по сей день продолжают модернизировать. Вот она-то как раз уже считалась адаптивной, поскольку при помощи электроники могла самостоятельно приспосабливаться к условиям движения: лучше сглаживать толчки, приходящие на кузов, уменьшать клевки при торможении, бороться с кренами в поворотах, а также подстраивать клиренс автомобиля под скорость машины и дорожное покрытие под колесами.

Автоматическое изменение жесткости каждого упругого элемента в адаптивной гидропневматической подвеске основывается на управлении давлением жидкости и газа в системе.

Варианты подвесок

А сейчас нужно рассмотреть самые интересные варианты такой подвески. И первой на очереди будет система демпфирования амортизатора. Сейчас в магазинах реализуют подвеску в двух вариантах:

• магнитно-реологическая жидкость;
• электромагнитный клапан с регуляцией.

Вариант, содержащий жидкость, основывается на действии электрического тока. Жидкость нужно покупать специальную, а именно ту, в которой присутствуют небольшие частицы металла. И когда будет создаваться электромагнитное поле, эти металлические элементы выстроятся в строгом порядке. А во втором случае, когда на клапан начнется воздействие, проходные отверстия будут либо сокращаться, либо увеличиваться, таким образом меняя жесткость подвески.

Второй вариант – адаптивная подвеска от марки BMW. Она называется Dynamic Drive. Если этот механизм устанавливается на BMW, то показатели комфорта будут очень хорошими, но не факт, что это будет так же хорошо и на других марках автомобилей. Датчики, которые располагаются как спереди, так и сзади кузова могут за доли секунды среагировать и отрегулировать нужную стойку. А это, в свою очередь, полностью уберёт клевки при торможении или же сильные наклоны во время поворота. Испытания показали, что эта система очень хорошо реагирует во время какой-нибудь экстренной остановки. В процессе езды водитель может выбрать один из трёх вариантов передвижения: нормальный, комфортный и спортивный.

Также заслуживающим внимания вариантом можно назвать систему динамического управления. Такую систему чаще всего можно увидеть на автомобилях марки Opel. Примечательным является то, что есть возможность отрегулировать каждую стойку по отдельности. В новых поколениях автомобилей адаптивная подвеска от этого производителя предоставляет 4 варианта передвижения: мягкий, спортивный, динамический и комфортный. Также стоит сказать, что при изменении режимов система меняет не только амортизаторные характеристики, но и динамическую стабилизацию вместе с рулевым управлением.

Для автомобилей Porshe была создана активная подвеска. Она, по сравнению с предыдущими, очень «умная», ведь полностью связывает все механизмы с главным компьютером. Активная система, перед тем как принять решение исполнения, учитывает показания со всех датчиков, скорость, угол поворота и даже давление в шинах. После того как вся информация собрана, система даёт команду клапанам на стойках.

АМОРТИЗАТОРЫ ПЕРЕМЕННОЙ ЖЕСТКОСТИ

И все же с годами гидропневматика не стала проще. Скорее, наоборот. Поэтому логичнее начать рассказ с самого рядового способа адаптации характеристик подвески под дорожное покрытие — индивидуального контроля жесткости каждого амортизатора. Напомним, они необходимы любой машине для гашения колебаний кузова.

Типичный демпфер представляет собой цилиндр, разделенный на отдельные камеры эластичным поршнем (иногда их несколько). При срабатывании подвески жидкость перетекает из одной полости в другую. Но не свободно, а через специальные дроссельные клапаны. Соответственно, внутри амортизатора возникает гидравлическое сопротивление, из-за которого раскачка и затухает.

Получается, что, управляя скоростью перетекания жидкости, можно менять и жесткость амортизатора. А значит — серьезно улучшить характеристики автомобиля довольно бюджетными методами. Ведь сегодня регулируемые демпферы выпускаются множеством фирм под самые разные модели машин. Технология отработана.

В зависимости от устройства амортизатора, его регулировка может осуществляться вручную (особым винтом на демпфере или нажатием кнопки в салоне), а также полностью автоматически. Но раз мы говорим об адаптивных подвесках, то будем рассматривать только последний вариант, который обычно еще позволяет регулировать подвеску превентивно — выбором определенного режима движения (к примеру, стандартный набор из трех режимов: Comfort, Normal и Sport).

АДАПТИВНАЯ ПНЕВМАТИЧЕСКАЯ ПОДВЕСКА

Конечно же, в ряду адаптивных подвесок особое место занимает пневматическая подвеска, которой по сей день мало что может составить конкуренцию по плавности хода. Конструктивно от обычной ходовой эта схема отличается отсутствием традиционных пружин, поскольку их роль выполняют упругие резиновые баллоны, наполненные воздухом. При помощи электронноуправляемого пневмопривода (система подачи воздуха + ресивер) можно филигранно накачивать или спускать каждую пневматическую стойку, регулируя в автоматическом (или превентивном) режиме высоту каждой части кузова в широких пределах.

А чтобы контролировать жесткость подвески, на пару с пневмобаллонами работают те самые адаптивные амортизаторы (пример такой схемы — Airmatic Dual Control от Mercedes-Benz). В зависимости от конструкции ходовой части, они могут устанавливаться как отдельно от пневмобаллона, так и внутри него (пневматическая стойка).

Кстати, в гидропневматической схеме (Hydractive от Citroen) в обычных амортизаторах необходимости нет, поскольку за параметры жесткости отвечают электромагнитные клапаны внутри стойки, изменяющие интенсивность перетекания рабочей жидкости.

АДАПТИВНАЯ ГИДРОПРУЖИННАЯ ПОДВЕСКА

Впрочем, не обязательно сложная конструкция адаптивной ходовой части должна сопровождаться отказом от такого традиционного упругого элемента, как пружина. Инженеры Mercedes-Benz, например, в своем шасси Active Body Control просто-напросто усовершенствовали пружинную стойку с амортизатором, установив на нее специальный гидравлический цилиндр. И в итоге получили одну из самых совершенных адаптивных подвесок из ныне существующих.

Схема гидропружинной подвески Mercedes-Benz Magic Body Control

Основываясь на данных от уймы сенсоров, следящих за перемещением кузова во всех направлениях, а также на показаниях с особых стереокамер (сканируют качество дороги на 15 метров вперед), электроника способна ювелирно корректировать (открытием/закрытием электронных гидроклапанов) жесткость и упругость каждой гидропружинной стойки.

В итоге такая система практически полностью исключает крены кузова при самых разнообразных условиях движения: поворот, ускорение, торможение. Конструкция настолько быстро реагирует на обстоятельства, что даже позволила отказаться от стабилизатора поперечной устойчивости.

Ну и конечно, подобно пневматической/гидропневматической подвескам, гидропружинная схема может регулировать положение кузова по высоте, «играть» жесткостью шасси, а также автоматически уменьшать клиренс на высокой скорости, повышая устойчивость автомобиля.

А это видеодемонстрация работы гидропружинной ходовой с функцией сканирования дороги Magic Body Control

Правда, работает гидропружинная подвеска все же немного жестче пневматической и гидропневматической, однако все время модифицируется, вплотную приближаясь к их высоким показателям плавности хода.

Вкратце напомним принцип ее работы: если стереокамера и датчик поперечных ускорений распознают поворот, то кузов автоматически наклонится на небольшой угол к центру виража (одна пара гидропружинных стоек мгновенно чуть расслабляется, а другая — чуть зажимается). Сделано это, чтобы исключить эффект крена кузова в повороте, повышая комфорт для водителя и пассажиров.

Впрочем, на деле положительный результат воспринимает скорее только… пассажир. Поскольку для водителя крены кузова — это некий сигнал, информация, благодаря которой он чувствует и предсказывает ту или иную реакцию машины на маневр. Поэтому, когда система «антикрен» работает, информация приходит с искажением, и водителю приходится лишний раз психологически перестраиваться, теряя обратную связь с автомобилем.

Но и с этой проблемой инженеры борются. Например, специалисты из Porsche настроили свою подвеску таким образом, чтобы само развитие крена водитель чувствовал, а убирать нежелательные последствия электроника начинает только при переходе определенной степени наклона кузова.

АДАПТИВНЫЙ СТАБИЛИЗАТОР ПОПЕРЕЧНОЙ УСТОЙЧИВОСТИ

Действительно, вы правильно прочитали подзаголовок, ведь адаптироваться могут не только упругие элементы или амортизаторы, но и второстепенные элементы, как, например, стабилизатор поперечной устойчивости, использующийся в подвеске для уменьшения кренов.

Не стоит забывать, что при прямолинейном движении автомобиля по пересеченной местности стабилизатор оказывает скорее негативное воздействие, передавая колебания от одного колеса к другому и уменьшая ходы подвесок… Избежать этого позволил адаптивный стабилизатор поперечной устойчивости, который может выполнять стандартное назначение, полностью отключаться и даже «играть» своей жесткостью в зависимости от величины сил, действующих на кузов автомобиля.

Активный стабилизатор поперечной устойчивости состоит из двух частей, соединенных гидравлическим исполнительным механизмом. Когда специальный электрогидронасос закачивает в его полости рабочую жидкость, то части стабилизатора проворачиваются относительно друг друга, как бы приподнимая ту сторону машины, которая находится под действием центробежной силы

Устанавливают активный стабилизатор поперечной устойчивости как на одну, так и сразу на обе оси. Внешне он практически не отличается от обычного, но состоит не из сплошного прутка или трубы, а из двух частей, состыкованных специальным гидравлическим механизмом «закручивания». Например, при прямолинейном движении он распускает стабилизатор, чтобы последний не вмешивался в работу подвесок.

А вот в поворотах или при агрессивной езде — совсем другое дело. В этом случае жесткость стабилизатора моментально увеличивается пропорционально нарастанию бокового ускорения и сил, действующих на автомобиль: упругий элемент работает либо в обычном режиме, либо также постоянно адаптируется под условия. В последнем случае электроника сама определяет, в какую сторону развивается крен кузова, и автоматически «закручивает» части стабилизаторов на той стороне кузова, которая находятся под нагрузкой. То есть под действием этой системы автомобиль немного наклоняется от поворота, как и на вышеупомянутой подвеске Active Body Control, оказывая так называемый эффект «антикрена». Вдобавок активные стабилизаторы поперечной устойчивости, установленные на обеих осях, могут влиять на склонность автомобиля к сносу или заносу.

Регулировка

Регулировка подвески может проходить несколькими способами как в ручном, так и автоматическом режиме. Обычно на панели управления автомобиля имеются соответствующие центры управления, которые позволяют выбрать несколько режимов езды, к примеру: спорт, город, бездорожье и так далее, в этом случае БУ сделает все сам, без вмешательства пользователя. Иногда возможно создание новых, и редактирование уже существующих режимов. Есть возможность отрегулировать подвеску механическим путём.

Прежде чем начинать говорить о таком механизме, как адаптивная подвеска, нужно разобраться, что же такое подвеска. Она создавалась для того, чтобы быть буфером между кузовом машины и дорогой.

Если бы автомобиль не имел подвески, то все удары, скачки и прочие неровности передавались бы прямиком на кузов, что очень плохо повлияло бы на общее состояние транспорта.

Среди элементов подвески есть пружина. Когда колеса встречаются с неровностью, она принимает на себя практически всю энергию от столкновения и сжимается. Но после сжимания пружина оттолкнёт энергию обратно, что приводит к покачиванию автомобиля. И сразу после этого в работу включаются амортизаторы, которые созданы для того, чтобы, так сказать, поглощать всю энергию за счёт сопротивления. Также стоит сказать, что амортизаторы эту энергию превращают в тепловую.

ПОДВЕСКА НА ОСНОВЕ АДАПТИВНЫХ ЗАДНИХ РЫЧАГОВ

А вот инженеры из Hyundai в совершенствовании адаптивных подвесок не то, чтобы пошли дальше, а, скорее, выбрали другой путь, сделав адаптивными… рычаги задней подвески! Называется такая система Active Geometry Control Suspension, то есть активный контроль геометрии подвески. В такой конструкции для каждого заднего колеса предусмотрена пара дополнительных рычагов с электроприводами, которые варьируют схождение в зависимости от условий движения.

При движении по прямой рычаги не активны и обеспечивают стандартное схождение колес. Однако в вираже или при проезде, к примеру, змейки из конусов, эти звенья подвески мгновенно начинают работать: электроника собирает множество данных (о повороте руля, ускорении кузова и других параметров), а затем при помощи пары электронноуправляемых актуаторов моментально доворачивает то колесо, которое в этот момент находится под нагрузкой.

За счет этого склонность автомобиля к заносу уменьшается. Вдобавок из-за того, что внутреннее колесо доворачивается в повороте, этот хитрый прием одновременно активно борется с недостаточной поворачиваемостью, выполняя функцию так называемого полноуправляемого шасси. На самом деле последнее можно смело записывать к адаптивным подвескам автомобиля. Ведь эта система точно так же подстраивается под различные условия движения, способствуя улучшению управляемости и устойчивости автомобиля.

ПОЛНОУПРАВЛЯЕМОЕ ШАССИ

Впервые полноуправляемое шасси установили почти 30 лет назад на Honda Prelude, однако ту систему нельзя было назвать адаптивной, поскольку она была полностью механическая и напрямую зависела от поворота передних колес. В наше же время всем заведует электроника, поэтому на каждом заднем колесе имеются специальные электромоторы (актуаторы), которыми рулит отдельный блок управления.

В зависимости от условий маневрирования, он выбирает тот или иной алгоритм для доворота задней пары колес на определенный небольшой угол (в среднем до трех-четырех градусов): на малых скоростях колеса поворачиваются в противофазу с передними для повышения маневренности машины, а на высоких — в одинаковую, способствуя повышению стабильности движения (к примеру, на свежем Porsche 911). Еще, для увеличения эффективности торможения, на особо продвинутых системах (например, у некоторых моделей Acura) колеса даже могут сходиться вместе, как ставит лыжи спортсмен, когда ему нужно замедлиться.

Комфорт

Несомненно, комфорт, полученный во время езды с адаптивной подвеской более высок в сравнении с другими типами подвесок. С такой системой вы будете полностью контролировать автомобиль даже в самых непредсказуемых ситуациях, к примеру, на сильном гололёде или бездорожье.

Мелкие или даже средние выбоины станут просто незаметными, а на поворотах крен кузова снизится до минимума, что обеспечит практически полностью горизонтальное положение авто даже при быстром повороте.

При всём этом даже не придётся следить за уровнем её регулировки и настройки, поскольку, блок управления сам решает, какую жёсткость применить для того или иного амортизатора.