Složení a vlastnosti hydropneumatického odpružení typu Hydractive

Zvláštní místo mezi konstrukcemi podvozků vozidel zaujímají hydropneumatické odpružení. Jedná se o poměrně složitý systém, kde elastickým prvkem je dusík stlačený na tlak přes 50 atmosfér, omezený kovovým tělem pracovních koulí a hydraulickou kapalinou přes elastickou membránu. Tlak přenáší na kouli hydraulický válec, jehož píst je spojen s ramenem závěsu. Tlumicí funkce jsou vykonávány ventily proměnného průřezu, umístěnými mezi pístem a kapalinou v kouli.

Nástup odpružení Hydractive

Na osobních vozech se tento typ používá od roku 1954, po jeho zavedení na vozy Citroën. Nejprve vývoj šel od instalace hydropneumatiky pouze na zadní nápravu modelu Traction Avant, poté se do ní integrovaly mechanismy celého podvozku včetně řízení, převodovky a brzd. Později s rozvojem směru byl stupeň integrace snížen, omezen na závěsné prvky.

Fáze vývoje

Funkce systému se měnily, designéři se neustále hledali. Existují tři generace systému, i když existovalo mnoho variant v závislosti na konkrétním modelu vozu.

První vzhled

Vzhled systému se utvářel poměrně rychle, což je dáno jednoduchostí a logikou jeho koncepce. Některé funkce byly později odstraněny a některé přidány, ale struktura se změnila jen málo:

• pro nastavení tuhosti odpružení byly použity další pneumohydraulické koule, jedna pro každou nápravu;
• aktivace režimu zvýšeného komfortu Auto byla provedena rozhodnutím elektronické jednotky, která ovládá ventily na nápravách;
• v režimu tvrdého sportu byly ventily uzavřeny, každému kolu zůstalo pouze takové množství stlačeného dusíku, které bylo v oblasti odpovídajícího nezávislého zavěšení.

Vzhledově poněkud primitivní řešení regulace poskytovalo úžasně plynulou jízdu a rychlé přepínání režimů. Výška zavěšení mohla být řízena čerpáním další kapaliny přes hydraulické potrubí. Při konstantním tlaku se tím zvýšila nebo snížila světlá výška.

Co se změnilo ve druhé generaci

Přibyla další koule pro udržení tlaku v zadním zavěšení při vypnutém motoru. Algoritmy řízení tuhosti se změnily a s nimi i názvy režimů. Zásadní rozdíl mezi nimi téměř zmizel, prahové hodnoty pro ovládání ventilu na základě signálů snímačů se jednoduše změnily. Bylo možné rychle reagovat na náklony a náklony těla.

Hydraktivní 3

Zde je již změn mnohem více:

• místo rané „minerální vody“ LHM se používá modernější syntetická kapalina, jako je LDS;
• došlo k automatickému přepínání režimů podle výšky karoserie, při vysokých rychlostech podřadil a při určení špatné vozovky zvýšil průjezdnost;
• tuhost odpružení se začala automaticky nastavovat;
• společné součásti s posilovačem řízení a brzdovým systémem jsou z výbavy vyloučeny;
• názvy ručně vybraných režimů se opět změnily.

Ještě více doplněná a vylepšená verze dostala označení Hydractive 3+.

Komponenty odpružení a jejich funkce

Systém je tvořen těmito základními jednotkami:

• pracovní prvky pro každé kolo - hydropneumatické koule s oddělováním dusíku a kapaliny elastickou membránou;
• mechanické, motorem poháněné, nebo později elektrické čerpadlo s tlakovým akumulátorem;
• přídavné nádrže pro různé účely, které řídí tuhost zavěšení;
• ovládací mechanismy ve formě hydraulických ventilů s elektrickým pohonem;
• vysokotlaká a nízkotlaká potrubí rozmístěná po celém vozidle;
• řídicí elektronická jednotka se senzory a rozhraním k jiným systémům.

Písty hydraulických válců každého kola byly napojeny na obvyklou mechanickou vodicí lopatku nezávislých zavěšení, včetně typu MacPherson, ovšem bez tlumičů a pružin. Jejich roli plnily škrticí hydraulické ventily v prostoru nad pístem a stlačený plyn v koulích.

Práce se zavěšením

Síla od pohybujícího se kola přes vodicí zařízení, tyč a píst je přenášena na kapalinu v koulích pracovního kola. Olej díky své nestlačitelnosti pracuje pod stejným tlakem v celém systému za předpokladu, že jsou otevřeny regulační ventily. Plyn v koulích se naopak stlačuje, zmenšuje objem a zvyšuje tlak. Tím je dosaženo zvýšení síly odporu vůči zdvihu pístu v hydraulickém válci, a tedy působení proti stlačení odpružení.

Díky potrubí může být tlak přenášen do jakéhokoli bodu v systému, a proto může být regulován na všech kolech. Implementována je možnost čelit klouzání karoserie, náklonům, změnám světlé výšky v závislosti na zatížení vozidla.

Vlastnosti stlačeného plynu, které se zásadně liší od kvalit kovu používaného v pružinách, a ještě více od vícelistových pružin s vnitřním třením, se staly nejužitečnějšími pro zlepšení hladkosti dráhy. Přesnost odezvy odpružení v dynamickém režimu zajišťuje vestavěný tlumič v podobě nastavitelných škrticích otvorů, kterými proudí tekutina z pístu na membránu uvnitř koule.

Pracovní kapalina pro systém byla také měněna dvakrát. První, červená LHS, byla vyvinuta jako alternativa ke konvenční brzdové kapalině, ale zachovala si některé její nedostatky, zejména schopnost nasytit se vlhkostí. Výsledná koroze snižovala životnost aktivního zavěšení. Poté byl nahrazen zeleným minerálním olejem typu LHM, který tuto nevýhodu odstraňuje. Ale jeho základna vyvinutá na bázi olejů pro automatické převodovky měla své vlastní problémy v podobě rychlého stárnutí. Nejnovější verze jsou plněny oranžovou syntetikou LDS, která nejlépe odpovídá požadavkům hydropneumatických prvků systému. Kapaliny jsou nekompatibilní a nezaměnitelné, membrány v koulích jsou navrženy přesně pro jejich typ.

Technologie výroby nejdůležitějšího prvku hydraulického odpružení - koulí plněných dusíkem, zajišťuje téměř neomezenou životnost membránových těsnění. Nevyhnutelné úniky dusíku po dlouhou dobu však vedou k jejich nadměrné deformaci a prasknutí. Zpočátku se počítalo s čerpáním koulí v provozu, poté byly plnící ventily zrušeny. Ale základní možnost přidání plynu je stále k dispozici.

Protržená membrána zastaví normální provoz opravovaného kola, ale z bezpečnostních důvodů je v jeho světlé výšce zajištěn bezpečnostní režim.

Výhody hydropneumatiky

Tento typ zavěšení již dlouho není omezen na použití na vozech Citroen. Je jimi vybaveno mnoho prémiových modelů od různých výrobců, kde jsou kladeny speciální požadavky na přesný chod podvozku. To dává strojům zvláštní vlastnosti, které jsou jinými prostředky téměř nedosažitelné:

• kombinace komfortu, hladkosti a vynikající ovladatelnosti;
• vypracování úkolů na všech typech povrchu vozovek;
• elektronické ovládání funkcí odpružení ve všech režimech, od parkování až po rychlý pohyb po dálnicích;
• automatické přizpůsobení a ruční ovládání;
• vysoká spolehlivost v nejnovějších verzích, srovnatelná s tradičnějšími typy zavěšení.

Jedinou nevýhodou je vysoká složitost, která velmi ovlivňuje cenu vozu. V prémiové třídě to není tak patrné, ale prakticky vylučuje použití v rozpočtových segmentech.