Мир автомобилей представлен машинами различного класса. Они отличаются между собой по представительности, стоимости и наличию дополнительных функций. Автомобили бизнес-класса настоящие аристократы использующие передовые разработки самых известных производителей. Для бюджетных марок машин отдельные опции остаются несбыточной мечтой и достаются в самую последнюю очередь.
Среди всех дополнительных опций и «фишек» автомобилей представительского класса особняком стоит пневматическая подвеска. Она объединила в себе все передовые разработки, касающиеся подвески и ходовой системы транспортных средств. Наличие пневматической подвески на автомобиле говорит о его высоком классе и элитности среди «автомобильной братии». Сегодня пневматическую подвеску можно встретить на большей части автомобилей бизнес-класса. Для многих устройство подвески этого типа остаётся настоящей загадкой и порождает массу слухов и искажённой информации.
Очень часто владельцы автомобилей с низким дорожным просветом страдают от «лежащих полицейских», высоких бордюр, крутых спусков и съездов. Если взглянуть на днище их транспортного средства, в частности защиту двигателя и глушитель можно увидеть множество царапин и прочих мелких повреждений, оставляемых на их поверхности.
Всё это последствия низкой посадки автомобиля, которую исправить не получится. Конечно, можно найти некоторые отдельные технические решения, но кардинальных изменений они не способы принести. О поездках за грибами, ягодами и на рыбалку, в автомобиле с низким клиренсом можно забыть. Существует опасность оставить часть выхлопной системы в лесу.
Совсем иная ситуация обстоит на автомобилях с пневматической подвеской. Она позволяет водителю в любой момент корректировать дорожный просвет автомобиля. Его можно увеличивать или уменьшать. Всё зависит от конкретной ситуации. Впереди глубокая яма или косогор, не беда достаточно одного нажатия кнопки и клиренс машины увеличится на несколько сантиметров. Это позволит без последствий для днища автомобиля преодолеть препятствие.
Первоначально пневматическая подвеска устанавливалась только на грузовые машины. Оценив её по достоинству, автомобильные производители решили применять подвеску этого типа на легковом транспорте. Эксперимент оказался удачным и пневматическую систему начали активно использовать. Ещё одним преимуществом подвески на пневматической основе является возможность её устройства на существующей традиционной системе. Устанавливаются дополнительные элементы, позволяющие водителю менять клиренс транспортного средства.
Виды пневматической подвески
С течением времени традиционная конструкция пневматической подвески перестала устраивать производителей автомобилей, и они решили внести некоторые изменения. Это привело к тому, что появились различающиеся между собой виды пневматической подвески. Принцип работы их остался неизменным.
Выделяют следующие виды пневматической автомобильной подвески:
1.Одноконтурная система.
Её можно монтировать только лишь на одну ось транспортного средства. Система может быть установлена как на переднюю, так и заднюю ось. Всё зависит от желания водителя.
Используют пневматическую подвеску этого типа сугубо на грузовых машинах. Популярность её обусловлено во многом возможностью по мере загрузки транспорта регулировать жёсткость оси.
2.Двухконтурная система.
Можно монтировать на одну или обе оси. Если монтаж системы выполняется на одну ось, то это позволяет делать независимую регулировку колёс транспортного средства. Если устанавливается подвеска сразу же на две оси, то работу она свою выполняет как две одноконтурные самостоятельные системы.
3.Четырёхконтурная подвеска.
Продукт мысли самых известных автомобильных инженеров. Имеет столь сложную конструкцию и механизм действия, что способна свести с ума любого механика. Работу системы контролирует специальный блок электронного управления.
Его действия координирует датчик. Большая часть производителей автомобилей отдаёт предпочтение именно этой системе. Она обеспечивает точные изменения дорожного просвета автомобиля за счёт использования электронного блока управления. Очень удобная и практичная функция.
Как устроена пневматическая подвеска автомобиля?
Устройство пневматической подвески не такое простое, как может показаться на первый взгляд неискушённому автолюбителю. Не зря она требует специального обслуживания и ремонта. Без специализированного оборудования просто невозможно обойтись.
Можно рассмотреть устройство пневматической подвески автомобиля на примере простой одноконтурной системы:
1.Пневматические рабочие элементы.
Являются основными рабочими «лошадками» системы принимая на себе всю нагрузку, передаваемую прочими элементами подвески. Они своеобразный «скелет», на котором держатся остальные части.
Их главная задача удерживать кузов транспортного средства на заданной высоте. Достигается это за счёт изменения уровня давления в рабочих элементах пневматической подвески. Увеличение или снижение объёма воздуха в них основа основ работы подвески этого типа.
2.Компрессор.
Его задача заключается в нагнетании требуемого объёма воздуха в рабочие элементы системы. Он позволяет регулировать высоту дорожного просвета автомобиля водителю одним нажатием кнопки.
3.Блок управления и датчики.
Блок управления пневматической подвески является «мозговым центром», осуществляющим превращение электронных команд, поданных водителем в механическое действие. Датчики дают возможность системе управления отслеживать положение кузова машины при движении в режиме реального времени.
4.Ресивер.
Элемент подвески, обеспечивающий регулировку дорожного просвета автомобиля. При этом минимальные действия с элементами подвески ресивер может совершать без участия компрессора.
5.Воздушные магистрали.
Их задача состоит в доставке необходимого объёма воздуха от компрессора к рабочим элементам системы. Они словно «кровеносные сосуды» оплетают собой пневматическую подвеску питая воздухом.
Как работает пневматическая подвеска автомобиля?
Принцип работы системы пневматической подвески заключается в своевременной подаче воздуха компрессором к рабочим элементам для изменения дорожного просвета транспортного средства.
Автомобиль, оснащённый данным типом подвески может находиться в 3-х состояниях:
1.Пониженный.
Кузов автомобиля относительно горизонтальной поверхности находиться на минимально возможном уровне высоты.
2.Максимальный.
Кузов автомобиля относительно горизонтальной поверхности находиться на максимально возможном уровне высоте.
3.Номинальный.
Стандартное положение кузова машины относительно горизонтальной поверхности установленное по умолчанию производителем транспортного средства.
Каждый уровень кузова машины регулируются водителем автомобиля самостоятельно. Используется переключатель, приводящий в действие элементы пневматической подвески. Это позволяет водителю транспортного средства в любое время менять уровень дорожного просвета.
Преимущества и недостатки пневматической подвески автомобиля
Как и любая система подвеска этого типа не избежала изрядной доли критики. Особенно первые образцы автомобилей, оснащённые системой оказались неудачными с точки зрения надёжности. Конечно, в будущем подвеску доработали и улучшили её надёжность.
Выделяют следующие преимущества и недостатки пневмоподвески:
1.Преимущества:
Регулировка жёсткости подвески в режиме реального времени;
Автоматическая регулировка дорожного просвета;
Мягкость хода машины;
Минимальный шум при работе подвески.
2.Недостатки:
Низкая эффективность работы при отрицательных температурах;
Низкий запас прочности;
Обслуживание и ремонт «бьют» по карману.
Заключение
Конечно, несмотря на ряд преимуществ пневматическая подвеска не смогла избежать недостатков. Она довольно капризна и требовательна в обслуживании. Несмотря на все отрицательные моменты связанные с её обслуживанием она имеет очень неплохие перспективы дальнейшего развития.
Спасибо за внимание, удачи вам на дорогах. Читайте, комментируйте и задавайте вопросы. Подписывайтесь на свежие и интересные статьи сайта.
Это интересно
Как устроена система охлаждения автомобиля?
Что собой представляют энергосберегающие шины?
Что собой представляет магнитный активатор топлива?
Продолжаем познавательную страничку.
История, устройство и преимущества пневмоподвески:
Пневматическая подвеска – это разновидность подвески, которая позволяет регулировать клиренс (то есть высоту кузова относительно дорожного полотна) за счет пневматических упругих элементов.
Несмотря на то, что патенты на пневматические подвески появились еще в начале XX века, первые попытки создать удачную конструкцию успехом не увенчались
Применяется на грузовиках, полуприцепах, а также на внедорожниках и многих моделях бизнес-класса.
История и особенности конструкции пневмоподвески:
Первым по-настоящему массовым автомобилем с пневматической подвеской стал знаменитый Citroen DS-19 , появившийся на рынке в 1955 году. Несмотря на то, что патенты на пневматические подвески появились еще в начале XX века, первые попытки создать удачную конструкцию и массово внедрить ее в производство успехом не увенчались. Что же до автомобиля Citroen , то на всех его колесах были установлены регулируемые поршневые пневморессоры.
В 1957 году в США появилась новая модель Cadillac Eldorado , также оснащенная пневморессорами, но уже на основе резиново-кордных оболочек (в отличие от Citroen, применявшего телескопические поршневые рессоры) .
Подвеска такого же типа, как у Cadillac , была установлена и на Mercedes-Benz 300 CE , продажи которого начались в 1961 году. И именно эта модель оказалась последней из легковых автомобилей, на которые устанавливалась пневмоподвеска данного типа. Интерес к резиново-карданным оболочкам в конструкции подвесок легковых автомобилей возродился относительно недавно, когда появились возможности для сочетания ее с электронными системами управления.
Устройство пневмоподвески:
В качестве основного ресурса, необходимого для работы такого типа подвески, используется воздух, находящийся внутри регулируемого элемента – пневморессоры (или пневматического упругого элемента, как ее еще называют) . Упругость этой конструкции достигается за счет изменения уровня давления и количества воздуха внутри нее. Нужный уровень контролируется с помощью системы управления, специальной электроники, датчиков, системы клапанов и модуля подачи воздуха – компрессора, который за счет электросети автомобиля нагнетает воздух внутрь упругих элементов «пневмы».
Кроме того, помимо модуля подачи воздуха, на пневмоподвеску часто устанавливают ресивер – специальный резервуар для хранения запасов воздуха, который используется на небольшой скорости, чтобы не приходилось лишний раз гонять воздух с помощью компрессора.
Пневморессора состоит из корпуса с направляющей, манжеты и поршня. Пневматический упругий элемент может изготавливаться как со встроенным амортизатором, так и устанавливаться отдельно. Манжета изготавливается из прочного многослойного эластомера, или, проще говоря, из усиленной резины. Иногда на дорогих автомобилях для поддержания давления в случае утечки воздуха в упругом элементе монтируют клапаны остаточного давления. По сути, пневмоподвеска не является отдельным видом подвески автомобиля. Связано это с тем, что она чаще всего интегрирована в уже имеющуюся стандартную конструкцию, будь то подвеска МакФерсон, «многорычажка» или рессорная конструкция.
Разновидности пневматических подвесок:
Все современные пневмоподвески можно разделить на три основных типа: одно-, двух- и четырехконтурные.
Одноконтурная
пневматическая подвеска – это удел, в первую очередь, грузовиков и седельных тягачей. Она устанавливается на одну ось (чаще – заднюю)
и регулирует ее жесткость в зависимости от массы груза на авто.
Двухконтурная может устанавливаться как на одну ось, так и на две. Если она установлена на одной оси, она отвечает за независимое регулирование обоих колес, если же на двух, то действует как две одноконтурные системы.
Четырехконтурная (самая сложная) разновидность пневматической подвески осуществляет регулировку каждого колеса по отдельности. Чаще всего в четырехконтурных системах присутствует электронный блок управления, который с помощью датчиков регулирует давление в пневмоэлементах.
Современные пневматические подвески:
Как правило, современные системы управления одновременно реализуют три алгоритма работы «пневмы». Во-первых, принудительное изменение уровня кузова: в этом случае клиренс и жесткость подвески автомобиля регулируется водителем вручную с помощью специальных регулирующих устройств. На «лоурайдеры» (автомобили с низкой посадкой) устанавливается подвеска как раз с таким типом алгоритма, который, зачастую, исключает все остальные указанные ниже варианты ее работы.
В США есть целая автомобильная культура, сконцентрированная на использовании пневматических и гидравлических подвесок при доработке автомобилей и превращении их в так называемые «лоурайдеры»
Во-вторых, автоматическое поддержание уровня кузова. В данном случае речь идет о полностью автоматической регулировке клиренса или жесткости подвески автомобиля с помощью электроники, поддерживающей заданный уровень кузова автомобиля независимо от его загруженности.
Наконец, в-третьих, автоматическое изменение уровня кузова в зависимости от скорости автомобиля, что обеспечивает устойчивость авто в движении. При наборе скорости, программа управления автоматически уменьшает клиренс. При торможении, кузов автомобиля возвращается в исходное заданное положение.
Сегодня управляемые пневматические подвески применяют многие ведущие автопроизводители из США, Европы и Японии, среди них такие известные марки, как Audi, BMW, Volkswagen, Mercedes-Benz, Ford, GM, Land Rover, Lexus, Subaru и SsangYong . Помимо прочего, в США существует целая автомобильная культура, сконцентрированная на использовании пневматических и гидравлических подвесок при доработке автомобилей и превращении их в так называемые «лоурайдеры» - «танцующие» автомобили или буквально лежащие «на брюхе».
Плюсы и минусы пневматической подвески:
Основное преимущество использования пневмоподвески заключается в том, что автомобиль сохраняет великолепную плавность хода, при этом не «клюет» носом при торможении, не кренится в крутых поворотах, на большой скорости становится устойчивее и лучше держит дорогу.
Из недостатков можно выделить лишь сильный износ резиновых оболочек-манжет (особенно при эксплуатации в России) и их высокую стоимость. Кроме того, пневматическая подвеска очень чувствительна к условиям эксплуатации: ее ресурс могут резко сократить низкие температуры или чересчур «едкие» дорожные реагенты.
Благодарю за внимание!
На многих моделях Toyota Land Cruiser Prado устанавливалась задняя пневматическая подвеска. В таком типе подвески вместо задних пружин используются резиновые пневматические цилиндры. Главным отличием данной подвески является то, что она работает на сжатом воздухе по сравнению с Land Cruiser 100, работающем на специальной рабочей жидкости. При помощи двух датчиков высоты расположения кузова пневмоподвеска автоматически регулирует высоту, в зависимости от количества пассажиров и массы груза. Помимо автоматической регулировки, можно вручную установить три режима работы этой системы, что значительно повышает управляемость и проходимость автомобиля.
Расположение компонентов системы управления пневмоподвеской
1 — модулятор давления/блок управления ABS (модели без VSC);
2 — концевые датчики боковых дверей;
3 — датчики частоты вращения передних колес;
4 — реле «AIR SUS»;
5 — пневмоцилиндр;
6 — датчик контроля высоты расположения кузова;
7 — электромагнитный клапан сброса давления в пневмоцилиндре;
8 — управляющий клапан;
9 — перепускной клапан;
10 — выпускной клапан;
11 — корпус воздушного фильтра;
12 — концевой выключатель задней двери.
Компонентами задней пневматической подвески являются следующие элементы:
1) Блок переключателей режимов работы пневматической подвески . Включает в себя выключатель автоматического управления высотой расположения кузова («OFF») и переключатель режимов работы пневмоподвески. Вариантов режима работы подвески три: режим «HI» (высокий), необходимый при движении по бездорожью, »Normal» (средний) и «LO» (низкий) для облегчения входа/выхода пассажиров и при загрузке/разгрузке автомобиля. При выборе режима «HI» кузов автомобиля поднимается примерно на 30-40 мм (в зависимости от модификаций) в течение 15-20 секунд. При выборе режима «LO» автомобиль опускается на 30 мм относительно нормального состояния (в течение 10 – 15 секунд). Также помимо ручного переключения режимов, существует автоматическое переключение режимов:
а) Если при движении автомобиля в режиме «Normal» снизить скорость до 12 км/ч и менее, то подвеска автоматически перейдет в положение «LO», и наоборот.
б) Если снизить скорость автомобиля до 50 км/ч (в режиме «Normal»), то система перейдет в режим «HI». А если при движении на диапазоне «HI» разогнаться до 50 км/ч, система автоматически вернется в среднее положение.
2) Индикаторы системы управления пневматической подвеской . Индикатор режима работы подвески информирует водителя о выбранном режиме работы системы. Индикатор «OFF» системы управления горит, если автоматическое управление пневмоподвеской отключено нажатием на соответствующий выключатель. Если индикатор мигает, то возникла неисправность в системе пневматической подвески. Также с помощью этого индикатора проводят считывание диагностических кодов неисправностей.
3) Воздушный фильтр в сборе . Состоит из самого фильтра, необходимого для очистки вбираемого пневмоподвеской воздуха от пыли и песка, и расширительной камеры, служащей для уменьшения шума при заборе воздуха. Воздушный фильтр втягивает воздух из салона автомобиля. Он не разбирается. При необходимости заменить сам фильтр, заменяйте весь его корпус в сборе.
4) Компрессор в сборе . Включает в себя сам компрессор, выпускной клапан и осушитель.
а) Компрессор подает сжатый воздух в пневмоцилиндры, необходимый для поднятия кузова. Во избежание разряда аккумуляторной батареи, компрессор срабатывает только при работающем двигателе.
б) Выпускной клапан необходим для разрежения пневмоцилиндров при снижении высоты расположения кузова.
в) Осушитель необходим для удаления влаги из сжатого воздуха, нагнетаемого компрессором, и при выпуске воздуха клапаном из пневмоцилиндров в атмосферу.
5) Пневматический цилиндр . Пневматический цилиндр состоит из отдельной воздушной камеры, наполненной сжатым воздухом большого давления для обеспечения лучшей плавности хода. Необходим для поддержки кузова и изменения высоты его расположения.
6) Ресивер пневмоподвески . Состоит из дополнительного резервуара и блока электромагнитных клапанов. Дополнительный резервуар временно накапливает выходящий из пневмоцилиндра воздух, что способствует сокращению времени, необходимого для уменьшения высоты расположения кузова.
В электромагнитный блок клапанов входят: перепускной клапан (перепускает сжатый воздух между левым и правым пневмоцилиндрами), управляющий клапан, служащий для связи компрессора и пневмоцилиндра, и клапан сброса давления (для спуска воздуха из пневмоцилиндра в дополнительный резервуар).
7) Датчики контроля высоты расположения кузова . Датчики определяют высоту расположения кузова и располагаются с левой и с правой стороны заднего моста. Датчик состоит из щетки, соединенной с валом, которая скользит по резистору, образующему опорную пластину. Т.к. значение сопротивления между щеткой и резистором меняется в зависимости от угла поворота вала датчика, то выходное напряжение также изменяется из-за поворота щетки.
Помимо вышеуказанных компонентов система изменения высоты расположения кузова использует такие элементы как:
а) Концевые датчики боковых дверей (определяют закрытие дверей);
б) Концевой датчик задней двери (определяет закрытие задней двери);
в) Блок управления электрооборудованием кузова (принимает сигнал от концевых датчиков и отправляет информацию в блок управления пневмоподвеской);
г) Реле «AIR SUS» (подает ток к ресиверу системы управления пневмоподвеской);
д) Датчики частоты вращения передних колес (определяют скорость движения автомобиля);
е) Блок управления системой ABS (отправляет сигнал, полученный от датчиков частоты вращения колес, к блоку управления пневмоподвеской);
ж) Блок управления пневмоподвеской.
Особенности эксплуатации автомобилей с пневмоподвеской
На различных форумах достаточно часто обсуждается проблема крена автомобиля в ходе его эксплуатации. В большинстве случаев суть проблемы не в какой-либо неисправности, а в особенностях настройки системы. Проблема заключается в крене автомобиля на остановках при работающем двигателе. Многие владельцы, обращаясь в сервисные мастерские с данной проблемой, получают достаточно интересные ответы, а иногда и счета.
При проведении работ, требующих поддомкрачивания автомобиля, а также перед парковкой на неровных участках (бордюры, сугробы, ямы), необходимо отключать автоматическое переключение режимов.
Если не следовать этому правилу, то одна сторона автомобиля будет постоянно опускаться при последующей стоянке автомобиля. Это связано с тем что, при запуске двигателя система управления пневмоподвеской принимает положение, в котором находится автомобиль, за горизонтальное. Для того чтобы исправить эту проблему, необходимо проделать следующие операции:
а) Остановить автомобиль на ровной поверхности.
б) Выключить систему автоматического переключения режимов нажатием на выключатель «OFF» (должен загореться соответствующий индикатор).
в) Заглушить двигатель.
г) Завести двигатель и включить систему автоматического переключения режимов, еще раз нажав на соответствующий выключатель.
При буксировке автомобиля необходимо установить среднюю высоту расположения кузова и отключить автоматическое переключение режимов.
При езде по сильно неровным дорогам или при переезде через брод необходимо установить режим «HI» и отключить автоматическое переключение режимов.
Также фирма Toyota не рекомендует пользоваться системой управления пневмоподвеской при температуре ниже -30°С. Если Вы эксплуатируете автомобиль при таких температурах, установите среднюю высоту расположения кузова и отключите автоматическое переключение режимов.
Принцип работы пневматической подвески автомобиля.
Характеристика подвески влияет на множество эксплуатационных качеств автомобиля: плавность хода, комфортабельность, устойчивость движения, долговечность, как самой машины, так и целого ряда ее узлов и деталей. В тяжелых дорожных условиях именно возможности подвески, а вовсе не мощность двигателя, определяют средние и максимальные скорости движения.
Опыт эксплуатации грузовых автомобилей показывает, что на неровных дорогах средняя скорость движения падает на 35-40%, расход топлива увеличивается на 50-70%, межремонтный пробег уменьшается на 35-40%. При этом производительность автотранспорта снижается на 32-36%, а стоимость перевозок возрастает на 50-60%. К этому следует добавить потери, обусловленные перерасходом металла, топлива, резины и добавочными затратами рабочей силы. Для уменьшения этих потерь можно или улучшать дороги, что дорого, или совершенствовать подвески автомобиля, что еще дороже, но в пересчете на тысячи автомобилей оказывается дешевле.
Все же и дороги с ровной поверхностью предъявляют к подвеске очень жесткие требования. Ведь скорости постоянно растут, а требования к управляемости и устойчивости автомобилей и автопоездов ужесточаются. Размещение трехсекционных пневмоэлемент.
в балансирной подвеске задних мостов автомобиля Tatra-815
Анализ конструкций автомобилей показывает, что весовой коэффициент использования автомобиля, определяемый отношением полезной нагрузки к собственному весу, непрерывно увеличивается. Стремление к минимальному собственному весу, увеличению весового коэффициента использования автомобиля и максимальной комфортности приводит к тому, что подвески со стальными рессорами уже не
Всегда способны вписываться в предъявляемые к ним требования. Во многих случаях подвеска должна обеспечивать:
Максимальную плавность хода при отсутствии значительных взаимных смещений подрессоренных и неподрессоренных частей автомобиля;
Минимальный просвет между кузовом (шасси) и осями;
Постоянство высоты подножки или уровня пола при изменении нагрузки.
При линейных характеристиках традиционных упругих элементов не удается добиться приемлемой частоты собственных колебаний, равной 90-120 мин-1, что вынуждает конструкторов обращаться к упругим элементам с нелинейной, прогрессивной характеристикой: пневматическим или гидропневматическим, обладающим целым рядом достоинств.
Во-первых, эти упругие элементы имеют большую энергоемкость в основном рабочем диапазоне и при больших прогибах, а значит, обеспечивают снижение амплитуды колебаний, уменьшение количества энергии, поглощаемой амортизаторами, упрощают регулировку. При этом в подвесках со стальными упругими элементами прогрессивная характеристика достигается только за счет сильного усложнения конструкции.
Второе достоинство - легкость автоматического регулирования жесткости и динамичного хода подвески в соответствии с условиями нагружения, что позволяет получить большую плавность хода и улучшить другие эксплуатационные качества. При одинаковых размерах упругого элемента подвеска позволяет иметь высокую степень унификации для автомобилей разной грузоподъемности со значительной разницей в величине подрессоренных масс. Это третье достоинство. В-четвертых, пневмоэлементы имеют чрезвычайно высокую долговечность, недостижимую для стальных упругих элементов. Например, баллоны автобусов GMC выхаживают до 1 млн. км.
Постоянное положение кузова облегчает обеспечение правильной кинематики подвески и рулевого привода, снижается центр тяжести автомобиля и, следовательно, повышается его устойчивость. При любой нагрузке обеспечивается надлежащее положение фар, что повышает безопасность движения в ночное время. Это - пять. В-шестых, для улучшения устойчивости автомобиля при торможении на пневмоподвеску часто возлагается еще одна функция: точно регулировать тормозные усилия на колесах в зависимости от изменения нагрузок на них.
Подвеска современного (грузового) автомобиля состоит из трех основных узлов:
1. Упругие элементы, воспринимающие динамические нагрузки между кузовом или рамой автомобиля и дорожным полотном.
2. Элементы, гасящие колебания подвески.
3. Узел, отвечающий за стабилизацию автомобиля относительно плоскости дороги.
На данный момент на грузовиках используются разнообразные конструкции подвески автомобиля и инженерные решения упругих элементов. В первую очередь, это сами покрышки автомобиля, которые эффективно поглощают мелкие неровности дорожного полотна. Чем больше колесо и меньше давление в нем, тем большее препятствие автомобиль преодолевает без большого воздействия нагрузки на раму. Большегрузные карьерные самосвалы с их огромными колесами вообще обходятся без дополнительных элементов подвески, так как их покрышки эффективно гасят дорожные неровности. Тихоходные колесные тракторы и спецтехника в виде упругого элемента довольствуются только воздухом в покрышках.
Вторыми по возрасту и частоте применения на современной технике упругими элементами являются рессоры. Они бывают разной конструкции, имеют разную технологию изготовления, но именно они наиболее массово применяются на современных грузовиках, и их можно встретить как на магистральных тягачах, так и на строительной технике, развозных городских машинах, военных и гоночных грузовиках. Если раньше на грузовики устанавливали толстые пакеты коротколистовых рессор, то на современных машинах количество рессор значительно уменьшили, вплоть до одной на некоторых моделях, а длину увеличили, что улучшило плавность хода и снизило вес конструкции. Если европейские производители предпочитают длинные рессоры, то их коллеги в США короткие. Поэтому грузовики с Североамериканского континента более жесткие на ходу.
Пневмоподвеска широкое распространение в Европе и США получила лет 30-40 назад. Главное ее преимущество по сравнению с рессорной в меньшем весе, ее расходные материалы дешевле, и грузовик имеет лучшую плавность хода. Заводская цена грузовика с пневмоподвеской выше, чем машины с рессорной, но замена подушки в процессе эксплуатации дешевле, чем целой рессоры. Кроме того, грузовики с пневмоподвеской меньше разбивают асфальт дорог, поэтому магистральные тягачи чаще всего комплектуются пневмобаллонами. Минус такой подвески в том, что она требует дополнительных воздушных кранов и трубок и более мощного воздушного компрессора. Эта система боится влаги и дорожной грязи, поэтому на строительной технике чаше применяют рессорную подвеску. Правда, есть голландские производители тяжелой строительной техники Terberg и Ginaf, которые активно применяют пневмоподвеску собственной конструкции на самосвалах.
Пневмоподушки не имеют жесткой связи с рамой грузовика, и чтобы мост не «гулял», в конструкции подвески автомобиля применяют продольные и поперечные реактивные тяги. Это тоже усложняет и удорожает конструкцию.
В случае применения четырехбаллонной схемы подвески моста кроме двух (как правило) продольных реактивных тяг требуется установка поперечной (чаще V-образной) тяги. Если производитель устанавливает на мосту две пневмоподушки, то в конструкции подвески применяют полурессоры (правильно называть реактивные тяги). Жесткость конструкции увеличивается, тогда поперечная тяга ставится одна или вообще обходятся без нее. Именно сайлент-блоки и втулки реактивных тяг требуют внимания и периодического ремонта и замены. По нормальным европейским дорогам тяги выхаживают 250-350 тыс. км. В наших условиях их навряд ли хватит более чем на 200 тыс. км. Если зевнул момент замены реактивной тяги, то можно «попасть» на ремонт крестовин, если, конечно, раньше момент силы, не совпадающий с осью автопоезда из-за разбитых втулок, не развернет твой грузовик поперек дороги на гололеде.
Следует отметить, что современные производители грузовой техники широко применяют комбинированную подвеску, состоящую из рессор и пневмоэлементов.
На Североамериканском континенте на строительной технике широко применяются резиновые цельнолитые подушки как упругий элемент. Такая подвеска значительно легче рессорной, и у нее нет недостатков, присущих пневмоподвеске. Цена резиновой подвески не сильно отличается от рессорной. Зато она достаточно жесткая, и без пневмоподвески сиденья водителю не обойтись. К сожалению, такой тип подвески почти не распространен в Европе.
Торсионы применяются в основном на военной технике. Правда, на знаменитых грузовиках марки Tatra в некоторых строительных моделях торсионы применяются широко как самостоятельно, так и в комбинации с пневмобаллонами. На легких развозных грузовиках японских и корейских производителей переднюю независимую подвеску иногда выполняют на торсионах.
Пружины применяются в основном на полноприводных машинах повышенной проходимости с независимой подвеской колес. В немецкой армии достаточное количество грузовиков MAN, имеющих колесную формулу 6х6 и независимую пружинную подвеску всех колес.
Для того чтобы гасить раскачку грузовика в конструкции автомобиля применяются амортизаторы. Они могут быть как одностороннего, так и двухстороннего действия. На данный момент амортизаторы, как правило, гидравлические. На европейских автобанах и в европейском климате амортизаторы «живут» 300-400 тыс. км. На наших дорогах нагрузка на подвеску возрастает в несколько раз. Российские ямы и морозы могут «убить» амортизаторы и за 10 тыс. км: они текут, разбиваются резиновые втулки или отрываются «уши».
Спортивные грузовики, машины спецназначения и военная техника комплектуются гидропневматическими стойками. Это не новое изобретение, так как на военной технике они используются давно. Но сравнительно недавно эти стойки стали применять и на гражданской технике.
Гидропневматические стойки являются своего рода активными амортизаторами, эффективно воспринимающие повышенные нагрузки и гасящими колебания большой амплитуды. Они могут менять свою жесткость и другие характеристики в зависимости от условий эксплуатации. Применяются они, как правило, на грузовиках с рессорной подвеской. Такие машины с такой подвеской выдерживают прыжки с трамплина и полеты на несколько десятков метров без последствий для грузовика. Российский КамАЗ-4911 великолепно продемонстрировал возможности такой подвески на всевозможных ралли-рейдах и демонстрациях военной техники.
Последние два года на спецмашины и не только на них стали устанавливать гидропневматические стойки нового поколения. Теперь они выполняют роль не только гасителей колебаний, но и роль упругого элемента. Грузовику с такой стойкой не требуются ни рессоры, ни пружины, ни торсионы. Это здорово облегчает конструкцию. Характеристики таких гидропневматических стоек можно менять из кабины, варьируя клиренс, жесткость, ход подвески и даже наклонять автомобиль влево-вправо или вперед-назад. Такие стойки хорошо вписываются в конструкцию автомобиля с независимой подвеской колес, и такому вездеходу уже не грозит диагональное вывешивание колес в сложных дорожных условиях. Гидропневматические стойки нового поколения начали устанавливать на свою технику такие производители, как Ginaf и Terberg. Пока робко эти стойки предлагают производители прицепной техники на подвеске полуприцепов. Скорее всего, эта конструкция получит дальнейшее распространение и более широкое применение.
Третий, обязательный элемент подвески, о котором необходимо сказать - это стабилизаторы продольной и поперечной устойчивости (стабилизаторы крена). Главная их задача - выровнять автомобиль относительно плоскости дороги при кренах последнего и обеспечить максимально плотный контакт колеса с дорогой. Если раньше стабилизаторы ставили на рессорные грузовики только на передний мост, то из-за возрастания скоростей и нагрузки следующим шагом стало повсеместное их применение на ведущих мостах. Слабым звеном стабилизаторов являются пластиковые втулки, которые требуют периодической замены и ухода. В российских условиях они не выхаживают больше 200 тыс. км. Можно обойтись и без них, но, как показывает мой опыт, в таком случае повышенному износу подвержены реактивные тяги, пальцы рессор и далее по списку.
Если лет пять назад на мостах с пневмоподвеской стабилизаторы поперечной устойчивости устанавливались в обязательном порядке, то внедрение электроники в современных грузовиках позволило отказаться от железных конструкций стабилизаторов. Теперь электроника следит за этим и, перегоняя воздух в пневмобаллонах, выравнивает крен автомобиля. Те же функции выполняют и гидропневматические стойки нового поколения.
Мир подвески грузовых автомобилей очень разнообразен, и применение тех или иных ее типов зависит от назначения автомобиля, национального менталитета и кошелька клиента. Но мы постарались в этой статье рассмотреть наиболее распространенные варианты, чаще всего встречающиеся на дорогах, и немного рассказали о перспективных разработках, которые, вполне возможно, в скором будущем появятся на коммерческих автомобилях.
Пневматическая подвеска – это разновидность подвески, которая позволяет (то есть высоту кузова относительно дорожного полотна) за счет пневматических упругих элементов.
Несмотря на то, что патенты на пневматические подвески появились еще в начале XX века, первые попытки создать удачную конструкцию успехом не увенчались
Применяется на грузовиках, полуприцепах, а также на внедорожниках и многих моделях бизнес-класса.
История и особенности конструкции пневмоподвески
Первым по-настоящему массовым автомобилем с пневматической подвеской стал , появившийся на рынке в 1955 году. Несмотря на то, что патенты на пневматические подвески появились еще в начале XX века, первые попытки создать удачную конструкцию и массово внедрить ее в производство успехом не увенчались. Что же до автомобиля Citroen, то на всех его колесах были установлены регулируемые поршневые пневморессоры.В 1957 году в США появилась новая модель Cadillac Eldorado, также оснащенная пневморессорами, но уже на основе резиново-кордных оболочек (в отличие от Citroen, применявшего телескопические поршневые рессоры).Подвеска такого же типа, как у Cadillac, была установлена и на Mercedes-Benz 300 CE, продажи которого начались в 1961 году. И именно эта модель оказалась последней из легковых автомобилей, на которые устанавливалась пневмоподвеска данного типа. Интерес к резиново-карданным оболочкам в конструкции подвесок легковых автомобилей возродился относительно недавно, когда появились возможности для сочетания ее с электронными системами управления.Устройство пневмоподвески
В качестве основного ресурса, необходимого для работы такого типа подвески, используется воздух, находящийся внутри регулируемого элемента – пневморессоры (или пневматического упругого элемента, как ее еще называют). Упругость этой конструкции достигается за счет изменения уровня давления и количества воздуха внутри нее. Нужный уровень контролируется с помощью системы управления, специальной электроники, датчиков, системы клапанов и модуля подачи воздуха – компрессора, который за счет электросети автомобиля нагнетает воздух внутрь упругих элементов «пневмы».Кроме того, помимо модуля подачи воздуха, на пневмоподвеску часто устанавливают ресивер – специальный резервуар для хранения запасов воздуха, который используется на небольшой скорости, чтобы не приходилось лишний раз гонять воздух с помощью компрессора.Все современные пневмоподвески можно разделить на три основных типа: одно-, двух- и четырехконтурные
Пневморессора состоит из корпуса с направляющей, манжеты и поршня. Пневматический упругий элемент может изготавливаться как со встроенным амортизатором, так и устанавливаться отдельно. Манжета изготавливается из прочного многослойного эластомера, или, проще говоря, из усиленной резины. Иногда на дорогих автомобилях для поддержания давления в случае утечки воздуха в упругом элементе монтируют клапаны остаточного давления. По сути, пневмоподвеска не является отдельным видом подвески автомобиля. Связано это с тем, что она чаще всего интегрирована в уже имеющуюся стандартную конструкцию, будь то , или .
Разновидности пневматических подвесок
Все современные пневмоподвески можно разделить на три основных типа: одно-, двух- и четырехконтурные.Одноконтурная пневматическая подвеска – это удел, в первую очередь, грузовиков и седельных тягачей. Она устанавливается на одну ось (чаще – заднюю) и регулирует ее жесткость в зависимости от массы груза на авто.Двухконтурная может устанавливаться как на одну ось, так и на две. Если она установлена на одной оси, она отвечает за независимое регулирование обоих колес, если же на двух, то действует как две одноконтурные системы.Четырехконтурная (самая сложная) разновидность пневматической подвески осуществляет регулировку каждого колеса по отдельности. Чаще всего в четырехконтурных системах присутствует электронный блок управления, который с помощью датчиков регулирует давление в пневмоэлементах.Современные пневматические подвески
Как правило, современные системы управления одновременно реализуют три алгоритма работы «пневмы». Во-первых, принудительное изменение уровня кузова: в этом случае клиренс и жесткость подвески автомобиля регулируется водителем вручную с помощью специальных регулирующих устройств. На «лоурайдеры» (автомобили с низкой посадкой) устанавливается подвеска как раз с таким типом алгоритма, который, зачастую, исключает все остальные указанные ниже варианты ее работы.В США есть целая автомобильная культура, сконцентрированная на использовании пневматических и гидравлических подвесок при доработке автомобилей и превращении их в так называемые «лоурайдеры»
Во-вторых, автоматическое поддержание уровня кузова. В данном случае речь идет о полностью автоматической регулировке клиренса или жесткости подвески автомобиля с помощью электроники, поддерживающей заданный уровень кузова автомобиля независимо от его загруженности.Наконец, в-третьих, автоматическое изменение уровня кузова в зависимости от скорости автомобиля, что обеспечивает устойчивость авто в движении. При наборе скорости, программа управления автоматически уменьшает клиренс. При торможении, кузов автомобиля возвращается в исходное заданное положение.Сегодня управляемые пневматические подвески применяют многие ведущие автопроизводители из США, Европы и Японии, среди них такие известные марки, как Audi, BMW, Volkswagen, Mercedes-Benz, Ford, GM, Land Rover, Lexus, Subaru и SsangYong. Помимо прочего, в США существует целая автомобильная культура, сконцентрированная на использовании пневматических и гидравлических подвесок при доработке автомобилей и превращении их в так называемые «лоурайдеры» - «танцующие» автомобили или буквально лежащие «на брюхе».
