Как я могу получить хорошее качество езды?
Чтобы понять, как добиться хорошего качества езды, нужно представлять работу подвески автомобиля. Когда колесо, к примеру, попадает на кочку, оно должно подняться вверх. В идеальном случае подвеска автомобиля должна «проглотить» это препятствие без передачи колебания на кузов.
Однако в реальности кузов, естественно, получит некоторое колебание, переданное через пружины и рычаги подвески. Величина этих «паразитных колебаний» зависит от нескольких факторов.
Пружина – спиральная, рессора, торсион или воздушный баллон – удерживает кузов автомобиля на заданном уровне. А также определяет быстроту сжатия подвески. Как правило, пружины характеризуются двумя параметрами: жёсткость и грузоподъёмность.
Преимущества
Ради этой характеристики многие и переплачивают такие деньги за установку пневмоподвески. Но комфортабельность — это не единственный плюс данной системы. Если говорить о коммерческих автомобилях, то установка пневмоподвески позволяет увеличить грузоподъемность без вреда для ходовой части. А сам груз благодаря подушкам останется целее, поскольку рессоры жестче гасят колебания.
Следующий плюс – высокая устойчивость автомобиля на дороге. Многие . Она позволяет исключить крены при прохождении поворотов. Сделать это можно и на пружинной подвеске, зажав ход амортизаторов. Однако комфорт вождения останется под вопросом.
Еще один плюс – возможность корректировки клиренса. Обычно это диапазон в 10-15 сантиметров. Водителю не придется резать или наращивать пружины, чтобы добиться определенных ездовых характеристик. Все это меняется за считанные секунды, прямо из салона.
История создания
Мы не будем глубоко копать. Отметим лишь, что установка ППТС на массово выпускаемый автомобиль была выполнена французами в 1655 году. Этой чести удостоилась машина «Ситроен ДС-19».
Каждое колесо было оснащено независимыми поршневыми рессорами пневматического принципа действия с возможностью регулировки. Интересно, что модель, о которой идёт речь, и сегодня сходит с заводского конвейера с первоначальным вариантом рессор.
В Штатах, пневматические рессоры, начали устанавливать с 1957 года: речь идёт о массовом производстве легковых авто. Первооткрывателем стал автомобиль «Кадилак Эльдорадо».
В последующем, немцы, заинтересовавшись новинкой. Использовали конструкции, начиная с автомобиля «Мерседес-Бенс» 300 СЕ. Это произошло уже в 1961 году. Дальнейшие попытки усовершенствования не принесли желаемых результатов и постепенно РКО диафрагменного типа стали историей.
В СССР также изучали этот вопрос и пытались применить конструкцию, так сказать, на практике. Это в 50-х годах коснулось грузового транспорта и автобусов. Проводились масштабные совещания, где демонстрировались новинки. Со временем было принято решение внедрить пневматические рессоры на основе РКО в массовое производство.
На дорогах постсоветского пространства появились автобусы с новой конструкцией. Это техника (автобусы) ЛАЗ (Львовского автомобильного завода) и троллейбусы ЗиУ (завод имени Урицкого). В конце 50-х, начале 60-х годов Ижевский автомобильный завод выпустил первый «Москвич» с пневматической подвесной системой.
Дальше этого дело не пошло. Огонь энтузиастов постепенно угасал. И только спустя много лет возгорелся вновь. Новшество коснулось теперь легковых машин, где устанавливали РКО рукавного типа. Он агрегировал с ЭСУ.
Сегодня регулируемыми системами никого не удивишь. На заводах идёт массовое исполнение этих конструкций. За дело взялись автомобильные гиганты США, Японии Европы и ряда других стран.
Особенности пневмоподвески автомобиля
Пневматическая подвеска в чистом виде существует только в теории. На практике так называют достаточно сложный комплекс механизмов и узлов разных типов. В этой подвеске пневматическим остается только сам упругий элемент, который заменяет классические пружины, рессоры или торсионы. Тем не менее это позволяет пневмоподвеске получить массу преимуществ перед другими конструкциями. Основное — плавность хода и возможность регулировки клиренса автомобиля.
Общий вид пневматической подвески Mercedes ml350
Реализация пневмосистемы невозможна без заимствования элементов подвесок других типов: МакФерсон, многорычажной подвески (Multilink), адаптивной и гидропневматической. Пневмоподвеска имеет достаточно высокую стоимость, поэтому в основном она находит применение на автомобилях премиум-сегмента. Хотя несколько десятилетий назад предпринимались попытки использовать ее на массовых моделях, таких как Ситроен СХ.
Пневморессоры на трехосном тягаче
Пневматические подвески получили широкое распространение в большегрузном транспорте и в автобусах, поскольку грузоподъёмность, габариты и особенности применения такой техники позволяют в полной мере реализовать все преимущества пневматики. Легковые подвески данного типа сложны по конструкции и работают, как правило, с амортизаторами регулируемого типа под управлением электроники. Такие системы называют адаптивной подвеской.
Как она работает
Блок управления собирает информацию с датчиков. Если нужно, происходит подкачка воздуха в пневмоподушки или его спуск в атмосферу. Это общий принцип работы. Чем пневматическая система сложнее, тем больше тонкостей в её работе.
На повороте положение кузова изменяется, происходит его наклон. Датчики положения фиксируют это и передают сигнал в блок управления. Он дает импульс электромагнитным клапанам открыться и поднять давление в пневморессорах с той стороны, которая наклонилась вниз. Так минимизируется крен кузова.
При повышении скорости автомобиля, в случае адаптивной пневмоподвески, изменяется её жесткость. Повышается давление воздуха в пневмостойках, подвеска становится жесткой. Это улучшает управляемость и курсовую устойчивость, но снижает комфорт.
Поэтому водителю разрешается самому выбирать режим подвески. Хочет больше комфорта, выбирает комфортный режим, часть воздуха стравливается с упругих элементов и они становятся мягкими. Нужна управляемость, выбирается спортивный режим. Больше воздуха закачивается в пневмоподушки и они становятся жесткими.
При выезде на бездорожье, можно увеличить клиренс автомобиля. Водитель нажимает кнопку, и компрессор накачивает столько воздуха в пневмоэлементы системы, на сколько нужно приподнять машину над землей. Кстати сказать, это одна из первостепенных задач, которую закладывали разработчики.
Что такое «пневматика»
Безусловно, современные качественные амортизаторы позволяют сделать езду на автомобиле с классической подвеской достаточно комфортной, но это, пожалуй, и всё, что можно сказать о «классике». Какой бы упругостью ни обладали пружины и рессоры такой подвески, вся конструкция сохраняет высокую степень жёсткости. Это значит, что клиренс (расстояние между днищем и дорожным полотном) машины, оснащённой классической подвеской, остаётся неизменным.
Данный элемент был разработан и введён в эксплуатацию, чтобы обеспечить водителю большую степень удобства и качественный уровень безопасности во время езды.
Пневмоподвеска получила большое распространение на автомобильных прицепах и технике грузового типа.
Впрочем, легковые машины бизнес-класса также часто оснащаются «пневматикой» — это придаёт модели особый статус и привлекает внимание тех, кто ценит безопасность и удобство, располагая при этом возможностью приобрести такую машину.
Устройство
Большинство элементов системы размещено под днищем автомобиля в пределах его рамы. Все они связаны между собой воздушными трубопроводами и электрическими цепями.
Пневмоэлементы
Пневмоподушки представляют собой цилиндрические баллоны из прочной армированной резины. С одной стороны, они соединены с рамой, а с другой – с неразрезным задним мостом автомобиля.
В каждом баллоне имеется штуцер, к которому через клапан подключена воздушная магистраль. В зависимости от нагрузки и количества закачанного воздуха высота пневмоэлемента меняется, что влечёт за собой подъём или опускание кузова над дорогой.
Одновременно они служат упругим элементом подвески, то есть дополнительных пружин или рессор не предусмотрено.
Подушки могут быть соединены между собой при включении выравнивающего клапана.
Компрессор
Для нагнетания воздуха служит обычный компрессор поршневого или мембранного типа, снабжённый ресивером и фильтром. Включение и выключение компрессора осуществляется через электронное реле, расположенное в блоке управления.
Между компрессором и всей пневмосистемой ставится дополнительный осушитель, препятствующий накоплению влаги в баллонах и магистралях. Здесь же стоит атмосферный клапан сброса лишнего воздуха.
Ресивер
Ресивер выполняет роль аккумулятора сжатого воздуха, что позволяет уменьшить нагрузку на компрессор и более оперативно управлять ресурсами энергии в системе.
Так, например, при необходимости быстро сбросить давление в баллонах открывается клапан ресивера и воздух уходит именно в него, только часть может быть сброшена в атмосферу.
Точно так же происходит и частичное пополнение баллонов без лишних затрат моточасов компрессора.
Система управления
В управляющую систему входит отдельный электронный блок контроля пневмоподвески, набор электропневмоклапанов, ручной переключатель уровней кузова и датчики положения его правой и левой сторон.
Собираются также сигналы о скорости автомобиля и даже об открытии дверей кузова. Алгоритмы работы прошиты в памяти процессора электронного блок и достаточно сложны. Вплоть до наличия незадокументированных функций.
Система допускает сервисные регулировки, в основном сводящиеся к калибровке положения датчиков подвески по методике из инструкции. Можно использовать диагностический сканер или обычный мультиметр.
Датчики достаточно просты, это потенциометры с приводом от рычагов задней подвески, регулируемым по высоте.
Конструкция классической пневмоподвески
Схема пневматической подвески
За несколько десятков лет, в течение которых пневматическая подвеска устанавливалась на серийные автомобили, она успела доказать свою выносливость, работоспособность и, главное, практичность. Основные элементы пневматической подвески:
- пневматические упругие элементы;
- компрессор;
- ресивер;
- датчики положения кузова;
- система управления.
Пневмоэлементы
Конструкция стоек пневмоподвески
Пневмобаллоны, пневматическая рессора, упругий элемент, называть их можно по-разному. Суть от этого не меняется. Задача пневмоэлемента состоит в том, чтобы эффективно воспринимать нагрузки от неровностей дороги и сохранять клиренс автомобиля на заданном уровне. Для этого ему необходимо поддерживать определённое давление воздуха и сохранять его в своём объеме. Конструктивно пневмобаллон может быть либо выполнен вместе с амортизатором, либо устанавливаться отдельно. Если это комплексное решение, то амортизатор и пневмоподушка будут называться пневмостойкой. Она аналогична МакФерсону, только вместо пружины — резиновая камера, заполненная воздухом. Некоторые виды пневмоподушек имеют ограничительные клапаны давления, а некоторые – пневмоаккумуляторы, чтобы не так зависеть от давления, которое создаёт следующий элемент системы.
Компрессор
Его задача сводится к тому, чтобы обеспечивать все пневморессоры воздухом под заданным давлением. Это не просто компрессор, а цепь элементов, контролирующих подачу воздуха и общее давление в системе; кроме того, в конструкцию компрессора обязательно входит осушитель для предотвращения накапливания влаги в системе.
Ресивер
Пневмоподвеска Ауди А5
Ресивером называют резервуар, который служит для накопления сжатого воздуха и дальнейшего поддержания заданного давления в системе. Это необязательный элемент, однако его применение крайне желательно, тк позволяет не заставлять компрессор качать воздух постоянно. После понижения давления в ресивере до определенного предела электроника даст команду компрессору на включение.
Система управления
Электронная система управления следит за давлением в пневмобаллонах и распределяет его по каждому из них. Для этого в систему пневматической подвески интегрированы ограничительные и перепускные клапаны. Датчики контролируют работу пневмосистемы, положение кузова, скорость движения автомобиля, качество дорожного покрытия, угол поворота рулевого колеса и положение педали акселератора. На основе данных показателей система управления регулирует положения кузова автомобиля и степень демпфирования амортизаторов (в случае адаптивной подвески).
Принцип работы
Основная задача пневматической подвески — поддерживать заданный уровень высоты положения кузова над дорогой и эффективно поглощать все неровности. Системой можно управлять как в ручном, так в автоматическом режиме. И тут с каждым годом у производителя появляется все больше и больше возможностей. Данные, полученные от датчиков, передаются в систему управления, а она уже раздает команды исполнительным устройствам: подкачать и повысить давление либо стравить давление из переднего или заднего контура (или обоих сразу) и прижать кузов автомобиля к асфальту на минимально допустимое расстояние на высокой скорости. Каждая пневматическая подвеска имеет свои настройки и свое предназначение, которые зависят, в первую очередь, от типа автомобиля.
Я хочу построить собственную подвеску с нуля
Без проблем! Создание хорошей пневмоподвески не отличается от разработки традиционной конструкции. Даже ещё проще. В пружинной, рессорной или торсионной подвеске у вас должна быть «прикидка», каким в итоге окажется дорожный просвет (как и качество езды).
Каждый человек имеет собственную любимую комбинацию – использовать пружины Малибу с одним срезанным витком или рессору S10 с отделённой пластиной. Все это будет как-то работать. Но давайте посмотрим, почему конструкция работает и как улучшить её работу.
Допустим, ваш приятель строит 48-й Форд с передним подрамником от Camaro и задними рессорами S10. Он будет ехать здорово! Вы хотите сделать себе так же. Только у вас кабриолет с большим двигателем. В итоге он будет «сидеть» слишком низко и ехать отвратительно. Теперь вам придётся искать какие-нибудь другие пружины и рессоры для автомобиля.
С пневмоподвеской вопрос решается простым увеличением давления воздуха для компенсации повышенного веса в передней части машины и меньшего – сзади. Дополнительное преимущество: как только вы разместите сзади трёх друзей, достаточно будет докачать небольшую порцию воздуха, чтобы компенсировать «просадку» и восстановить качество езды.
Мне нужны конкретные данные
Есть несколько вещей, которые обязательно следует учитывать при создании собственной подвески (в том числе пневматической):
- Высота кузова. Автомобиль должен иметь достаточную высоту кузова, чтобы преодолевать дорожные неровности, характерные для вашей местности. При этом минимальная высота не должна быть ниже 114 мм, поскольку работа нормальной подвески предполагает ещё и запас на сжатие около 76 мм и порядка 50 мм – на отбой. После определения высоты необходимо искать место для установки пневмобаллонов – вертикально, на их полную длину. Это очень важно! Если у вас есть пневмобаллоны длиной в 230 мм, а вы пытаетесь уместить их в 175 мм, лучшее качество езды будет достигаться на уровне, который по крайне мере на 50 мм выше максимально возможного. Даже если вы приспустите баллоны до желаемых 175 мм, качество езды всё равно пострадает. Любой компетентный поставщик пневмобаллонов сможет дать информацию об их точных размерах как в полностью накачанном, так и спущенном виде.
- Дорожный просвет. Многие клиенты хотят «уложить» кузов автомобиля как можно ниже. Не делайте этого! Вы должны иметь просвет хотя бы в 25 мм при полностью спущенных пневмобаллонах. Также необходимо предусмотреть по крайней мере 115 мм на подъём подвески для безопасного проезда «лежачих полицейских» или других неровностей дороги.
- Карданный вал и шаровые опоры. Крепления опор можно вынести довольно далеко. Карданный вал тоже «выпирает» из туннеля трансмиссии не на всю длину. Ваша задача – определить эти величины и принять их во внимание.
- Зазор вокруг пневмобаллонов. Единственное правило: баллоны никогда не должны ни обо что тереться.
Перечисленные факторы требуют значительных конструктивных поисков, ведь их необходимо соблюсти все. Достоинством пневмоподвески является возможность изменять высоту кузова путем накачки/стравливания воздуха из пневмобаллонов в любом диапазоне скоростей для всесторонней оценки конструкции подвески. Грамотная доводка обычной подвески гораздо сложнее.
Характеристика
Итак, что такое пневмоподвеска? Это разновидность подвески, которая обеспечивает регулирование положения кузова относительно дороги за счет упругих элементов. В качестве последних используются воздушные баллоны. По сути, это одна из основных составляющих данной системы. Где применяется такая подвеска? Обычно она устанавливается на дорогие версии внедорожников и седанов. На данный момент пневмоподвеску можно встретить на автомобилях «Фольксваген Туарег», «Ауди Ку-7», «БМВ» седьмой серии, «Лексус ЛС» и прочих. Наряду с этим, воздушная система устанавливается и на коммерческий транспорт. Это седельные и магистральные тягачи «Вольво», «Скания», «МАН», «Ивеко» и многие другие. Также такая система применяется на прицепах и полуприцепах (в том числе «Кегл» и «Шмитз»).
