Zawieszenie hydropneumatyczne.

Hydroaktywność numer trzy
Tekst: Jerzy Dyszy

Citroen C5, następca Xantii, pojawił się na naszym i innych europejskich rynkach z dużą pompą, obwieszczając nadejście ery nowych zawieszeń hydropneumatycznych, mających rozwiązać wszelkie podwoziowe kłopoty użytkowników samochodów. Czy istotnie jesteśmy świadkami przełomu w tej dziedzinie?

Podwozie w Citroenie C5

Zespoły w Citroenie C5

Debiut "zawieszeń hydropneumatycznych" w samochodach był dziełem właśnie Citroena i miał miejsce 47 lat temu. Najpierw wprowadzono elementy hydropneumatyczne w tylnym zawieszeniu modelu Traction Avant Six, a później (w roku 1955) już w obu osiach, w modelu DS. Jaka była przyczyna tak odważnego kroku, wprowadzania tak wielkiej komplikacji podwozia, gdy nie wszystkie problemy, przede wszystkim z trwałością, mogły być od razu rozwiązane? Konstruktorzy Citroena dobrze radzili sobie ówcześnie z prowadzeniem się auta, natomiast mieli problemy z komfortem jazdy. Ponieważ firma nabyła wcześniej pewne doświadczenie w mechanice precyzyjnej i układach hydraulicznych, podjęto decyzję, że zespoły hydropneumatyczne, posiłkujące się ciśnieniem z centralnej pompy hydraulicznej, obsługującej też wspomaganie kierownicy i hamulców, będą dobrym rozwiązaniem. I wbrew pozorom, wcale nie tak drogim. Można się spierać, czy krokiem tym Citroen zbudował swój pozytywny image, czy też wpędził się w kłopoty związane z (początkowo) złą opinią na temat układów hydropneumatycznych. Mimo wszystko firma ta do dziś pozostała jedyną, stosującą takie rozwiązani w samochodach klasy średniej. Inni producenci wprowadzali uproszczone systemy (np. Hydrolastic w brytyjskim Mini), ale nie odegrały one tak szczególnej roli w motoryzacji.

Przez ostatnie 47 lat systemy Citroena stopniowo ewoluowały i rozwijały się, a w ostatnim dziesięcioleciu zostały skojarzone z elektronicznym sterowaniem i dopiero teraz ujawniają cały swój potencjał. Trzeba jednak wyjaśnić, dlaczego słowa "zawieszenie hydropneumatyczne" umieściliśmy w cudzysłowie. Z określeniem tym spotkają się Państwo w reklamach Citroena i używał go będzie sprzedawca Citroenów. Tymczasem powinno się powiedzieć: "sprężyna i amortyzator hydropneumatyczny", co nie ma nic wspólnego z prawidłowo stosowanym określeniem "zawieszenie samochodu". W C5, jak zresztą i w innych Citroenach, w przedniej osi stosowane są klasyczne kolumny McPhersona z dolnym wahaczem trójkątnym, zaś w tylnej sztywna belka łącząca dwa wahacze wleczone. I z przodu i z tyłu elementem resorującym jest gaz (azot) znajdujący się pod ciśnieniem w sferach układu hydropneumatycznego, inaczej niż w większości samochodów, gdzie elementem resorującym jest stalowa sprężyna śrubowa lub drążek skrętny. Funkcję tłumienia drgań pełnią strefy ograniczonego przepływu płynu hydraulicznego w elementach owego układu. Nawiasem mówiąc, choć przedstawiciel Citroena, szef projektu C5, pan Ludovic Aumah twierdzi, że system amortyzujący Citroena w pełni zastępuje wyrafinowane, nowoczesne systemy zawieszeń stosowane w najnowszych samochodach segmentu D, prawda jest taka, że jedno nie może zastąpić drugiego. Układ sprężyna/amortyzator odpowiedzialny jest za resorowanie i tłumienie drgań, zaś elementy konstrukcyjne zawieszenia odpowiadają za utrzymywanie każdego z kół w miarę prostopadle do nawierzchni, niezależnie od przechyłów, nierówności, prędkości na zakręcie itp. Obie funkcje są ze sobą do pewnego stopnia powiązane, ale jedna nie może wyprzeć lub zastąpić drugiej. Natomiast gdy chodzi o prostotę zawieszenia nowoczesnego przecież C5, Citroen zapewne uznał, że zmiana konstrukcji podwozia byłaby w jego przypadku zbędna z marketingowego punktu widzenia.
Mimo wszystko system Hydractive w swej trzeciej generacji, w powiązaniu ze sterowaniem elektronicznym, daje konstruktorom możliwości, których nie oferują zwykła stalowa sprężyna i klasyczny amortyzator. Co prawda sama idea Hydractive nie jest również nowością, gdyż stosowana jest od prawie dziesięciu lat w modelu wyższej klasy - XM - i droższych wersjach Xantii, ale obecnie opracowano jej kolejną, trzecią wersję. Główną zaletą Hydractive z numerem 3 ma być szybkość działania (w czasie rzeczywistym, jak powiedziałby komputerowiec) oraz bezobsługowość - brak konieczności serwisu przez 200 000 km.

Zespoły hydropneumatyczne

Elementy systemu Hydractive 3

1) Zintegrowany zespół ciśnieniowo-sterujący, 2) Kolumny nośne przedniego zawieszenia, 3) Przedni regulator sztywności , 4) Przedni czujnik elektroniczny położenia nadwozia, 5) Tylne cylindry hydropneumatyczne, 6) Tylny regulator sztywności, 7) Tylny czujnik elektroniczny położenia nadwozia, 8) Zespół elektroniczny, 9) Czujnik obrotów koła kierownicy, 10) Zasobnik płynu hydraulicznego, 11) Pedały hamulca i gazu

Konstrukcja układu jest następująca: serce systemu to zespół hydro-elektroniczny, zwierający pompę wysokiego ciśnienia pompującą płyn, oraz zestaw zaworów rozdzielających ciśnienie do poszczególnych jego gałęzi. Przy każdym kole, tam gdzie w "normalnym" samochodzie są sprężyna i amortyzator zawieszenia, znajdują się elementy nośne ze sferami ciśnieniowymi. W sferach tych, za przeponami gumowymi, umieszczony jest sprężony azot, działający - dzięki wstępnemu sprężeniu - właśnie jak sprężyna. Pozostała część każdego z elementów nośnych to rodzaj tłoka w hydraulicznym cylindrze. Prócz tego obie osie wyposażone są w jeden jeszcze element ciśnieniowy z oddzielną sferą, będący regulatorem sztywności i tłumienia dla każdej z nich. I to jest właśnie istota rozwiązania nazwanego Hydractive. Drążki stabilizatora (tradycyjne, stalowe) obu osi wyposażone są w elektryczne czujniki wysokości auta. Poza tym elektroniczny układ sterujący pobiera dane na temat prędkości jazdy, głębokości wciśnięcia pedału gazu i hamulca, szybkości kręcenia kierownicą, obrotu samochodu względem osi pionowej itp. Przekłada się to na możliwość oceny zarówno stylu jazdy kierowcy, jak i charakteru (jakości) drogi, po jakiej jedzie samochód. W rezultacie układ sterujący, odpowiednio otwierając i zamykając poszczególne zawory oraz rozdzielając ciśnienia, może:

• Automatycznie regulować prześwit auta. Przy dużych prędkościach samoczynna regulacja obniża samochód o 15 mm z przodu i 11 mm z tyłu. Na nierównej drodze (przy prędkości do 70 km/h) podwyższa auto o 13 mm.

Możliwości Hydractive 3

• Automatycznie wybierać silne lub słabe tłumienie amortyzatorów (w zależności od dynamiki i stylu jazdy, lub na żądanie kierowcy). Osłabienie tłumienia i zmniejszenie sztywności następuje w prosty sposób: poprzez otwarcie zaworu łączącego dwa zespoły nośne z trzecim - regulacyjnym. Wtedy zmiany ciśnienia wynikające z ruchów zawieszenia rozkładają się na trzy sfery, a nie na dwie.

Prócz tego w C5 realizowane są pozostałe, "tradycyjne" funkcje zawieszenia hydropneumatycznego:

• Ciągłe poziomowanie pozycji nadwozia, niezależnie od obciążenia,

• Reakcja "utwardzająca" przednie elementy przy hamowaniu,

• Możliwość podniesienia auta do jazdy terenowej (+ 40 mm z ograniczeniem szybkości do 40 km/h),

• Możliwość podniesienia samochodu do pozycji "wysokiej", np. do zmiany koła (ograniczenie prędkości do 10 km/h),

• Możliwość dużego obniżenia samochodu np. do załadunku bagażu lub montowania przyczepy.
  

Zmiana tłumienia Hydractive

Wyjaśnijmy też, że system Hydractive nie jest tym samym, co stosowany swego czasu opcjonalnie w Xantii system Activa. W Activie chodziło o dynamiczne kompensowanie przechyłów samochodu za pomocą siłowników oddziaływujących na stalowe stabilizatory zawieszenia. Jednostka sterująca Activy pobierała dane o prędkości auta, kącie skrętu kół i szybkości obracania kierownicą, a następnie odpowiednio reagowała, wymuszając zmniejszenie przechyłu auta poprzez odpowiednią pracę stabilizatorów. System Activa dysponował oczywiście także wspomnianymi wyżej podstawowymi funkcjami zawieszeń Citroena, natomiast nie był w stanie np. dynamicznie zmieniać wysokości podwozia. Dynamiczną zmianę tłumienia amortyzatorów i aktywne poziomowanie nadwozia można realizować także w inny sposób niż ten stosowany przez Citroena i niektórzy producenci aut wyższej klasy to czynią, ale kompleksowy układ tej firmy obsługujący z w jednym systemie także wspomaganie kierownicy i hamulców jest jedyny na świecie. Co ważne, nie jest nadmiernie kosztowny, mimo pozornie dużej komplikacji.

---