Łagodna fala

Niedziela, 17 sierpnia 2014 (18:00)
Ten artykuł możesz przeczytać również w wersji mobilnej »

W "Motorze" nr 5 z 29 stycznia 1984 roku - prezentacja konstrukcji zawieszenia hydropneumatycznego w Citroenie oraz ścieżek rozwoju zawieszenia pneumatycznego.

Zdjęcie

Wyżej, niżej - wszystko, czego tylko życzy sobie kierowca. Resorowanie hydropneumatyczne pozwala na zmiany prześwitu w zależności od rodzaju nawierzchni i utrzymywanie stałej jego wartości, niezależnie od obciążenia. /Motor
Wyżej, niżej - wszystko, czego tylko życzy sobie kierowca. Resorowanie hydropneumatyczne pozwala na zmiany prześwitu w zależności od rodzaju nawierzchni i utrzymywanie stałej jego wartości, niezależnie od obciążenia.
/Motor

Na linii startu toru Snetterton w Wielkiej Brytanii stoją dwa na pozór identyczne samochody Lotus Esprit. Jeden z nich waży jednak o 45 kg więcej, ponadto moc, jaką silnik przekazuje na koła jest, średnio biorąc, o 7 kW mniejsza. Tym niemniej właśnie ten teoretycznie słabszy samochód okazuje się zwycięzcą w porównawczym wyścigu i osiąga czasy okrążeń aż o 10% krótsze! Cud? To się w technice nie zdarza. Powodem tych znacznie lepszych osiągów jest użycie tzw. aktywnego resorowania hydropneumatycznego.

Trzydzieści lat temu Citroen odkupił od General Motors patent na zawieszenie hydropneumatyczne i natychmiast zaczął wypróbowywać je w produkowanej małoseryjnie 6-cylindrowej odmianie samochodu Citroen BL.

Reklama

W rok później, na salonie paryskim, ponad 12 tys. Francuzów zdecydowało się złożyć zamówienie na najnowszy model - Citroen DS 19, w którym resorowanie hydropneumatyczne występowało zarówno w zawieszeniu przednich, jak i tylnych kół. Ogromny sukces sprzedaży zachęcił firmę do dalszych intensywnych badań nad tego rodzaju systemami resorowania. Na wszelki wypadek uniemożliwiła ona dostęp do opatentowanych rozwiązań na okres 10 lat. W tym czasie Citroen stał się światową wyrocznią w tej dziedzinie i nie musiał się już obawiać konkurencji. Dziś tylko najtańsze modele tej firmy resorowane są w sposób tradycyjny.

Zdjęcie

"Motor" nr 5 z 29 stycznia 1984 roku /Motor

Resorowanie hydropneumatyczne jest rozwiązaniem dość skomplikowanym. Przy produkcji wymaga dobrego oprzyrządowania, gdyż tylko tą drogą daje się uzyskać precyzję działania małych zaworów sterujących przepływem płynu hamulcowego przenoszącego obciążenie na właściwą sprężynę gazową. Rolę sprężyny spełnia azot pod ciśnieniem, znajdujący się w półkolistej komorze oddzielonej od reszty układu gumową przeponą. Wiadomo, że płyn jest nieściśliwy w praktycznym znaczeniu tego słowa. Tak więc ruch koła powodujący przesuwacie się tłoka w odpowiednim cylindrze elementu resorującego pociągać będzie za sobą przemieszczanie się płynu i wyginanie membrany w kierunku poduszki pneumatycznej. Ta jednak sprzeciwiać się będzie dalszemu sprężaniu azotu. Tłok stanowić będzie zarazem czynny element układu tłumienia dzięki umieszczonym na nim zaworkom jednokierunkowym. Resorowanie hydropneumatyczne stanowi więc jak gdyby połączenie teleskopowego amortyzatora z pneumatycznym elementem resorującym.

Zdjęcie

Łagodna fala /Motor

Zdjęcie

Prosta forma dodatkowego elementu resorującego, mającego na celu zmniejszanie różnic prześwitu w samochodach o klasycznych systemach resorowania. Oczywiście pokazany tu element resorujący może mieć doprowadzenie powietrza oddzielnym przewodem lub też działać jako samodzielna pompa poruszana ruchem zawieszenia. W tym ostatnim przypadku korekta prześwitu odbywa się na odcinku 1000-1500 m, licząc od miejsca dłuższego postoju. /Motor
Prosta forma dodatkowego elementu resorującego, mającego na celu zmniejszanie różnic prześwitu w samochodach o klasycznych systemach resorowania. Oczywiście pokazany tu element resorujący może mieć doprowadzenie powietrza oddzielnym przewodem lub też działać jako samodzielna pompa poruszana ruchem zawieszenia. W tym ostatnim przypadku korekta prześwitu odbywa się na odcinku 1000-1500 m, licząc od miejsca dłuższego postoju.
/Motor

Zdjęcie

Górna część elementu hydropneumatycznego. Membrana oddziela płyn hydrauliczny od znajdującej się u góry poduszki gazowej. Element resorujący zapewnia zarazem tłumienie w wyniku przeciskania się płynu hydraulicznego przez zaworki. /Motor
Górna część elementu hydropneumatycznego. Membrana oddziela płyn hydrauliczny od znajdującej się u góry poduszki gazowej. Element resorujący zapewnia zarazem tłumienie w wyniku przeciskania się płynu hydraulicznego przez zaworki.
/Motor

Zablokowanie dostępu do patentów, a także rozeznanie co do wysokości kosztów produkcji sprawiło, że przez wiele lat zawieszeniem hydropneumatycznym nie interesował się nikt poza Citroenem. Co innego czysta pneumatyka, w postaci pompowanych ze zbiornika worków powietrznych ściskanych przez wahacze czy połączone z wahaczami dźwignie. Takie worki daje się łatwo łączyć równolegle z klasycznym elementem resorującym, jakim najczęściej jest sprężyna śrubowa. Koszty rozwiązania są zdecydowanie niższe. Nic więc dziwnego, że już na początku lat 60. kroniki światowej techniki samochodowej odnotowały ogromny wzrost zainteresowania tą właśnie formą resorowania, zwłaszcza w USA. W Europie resorowanie pneumatyczne znalazło na krótko miejsce w najdroższych modelach Mercedesa, lecz 8 lat temu wyparte zostało przez... hydropneumatykę. Króluje natomiast niepodzielnie w podwoziach autobusów, samochodów ciężarowych specjalnego przeznaczenia, a nawet samochodów-wywrotek.

Nie brakowało natomiast w Europie prób usuwania prostszymi drogami najważniejszej wady klasycznego resorowania - zmiennego prześwitu. Najbardziej rozpowszechnionym sposobem jest instalowanie amortyzatorów teleskopowych z dodatkowymi miechami gumowymi, pozwalającymi na napompowywanie ich do ciśnienia rzędu 600 - 700 kPa (6-7 kg/cm2). Regulowanie ciśnienia odbywać się może z miejsca kierowcy, lecz do zwiększania wartości ciśnienia potrzebne jest albo zewnętrzne źródło sprężonego powietrza, albo też sprężarka zainstalowana w samochodzie i napędzana elektrycznie.

"Wzmacnianie" resorowania kół tylnych ma szczególne znaczenie w przypadku, gdy samochód jest często obciążany do granic określonych przez konstruktora, bądź też holuje przyczepę. Wytwórcy samochodów sportowych, poruszających się z dużymi prędkościami, pragną stosować w najbliższej przyszłości taki właśnie regulator prześwitu, po to, by ustawienie samochodu względem nawierzchni dawało się zmieniać w zależności od prędkości jazdy i zawsze zapewnione były najkorzystniejsze warunki opływu strug powietrza dookoła nadwozia. A wiadomo przecież, że nieznaczne nawet odchylenie nadwozia jednym końcem ku górze podwyższyć może współczynnik Cx o parę setnych.

Lotus, o którym pisałem na wstępie, jak dotychczas jest najbardziej zaawansowanym prototypem nowej generacji samochodów z zawieszeniem, które w czynny sposób dostosowuje się do warunków jazdy i to nie tylko do ciężaru przewożonego w bagażniku, lecz również do rodzaju nawierzchni i jej nierówności. W samochodzie tym nie ma klasycznych amortyzatorów ani sprężyn śrubowych, ich rolę przejęły cylindry z dwustronnie działającymi tłokami. Czternaście czujników rejestruje zachowanie się samochodu, zwracając uwagę zarówno na ustawienie nadwozia względem każdego koła, jak też i na takie wartości jak przyspieszenie podłużne i poprzeczne (określane w środku ciężkości pojazdu i pośrodku osi przedniej i tylnej), a nawet przyspieszenie pionowe każdego koła. Kierowane do centralnego przelicznika sygnały pozwalają tej jednostce na odpowiednie sterowanie dopływem czynnika hydraulicznego do obu końców każdego elementu resorującego. Oczywiście służą do tego celu zawory nowego typu, pozwalające na częstotliwość działania do 250 cykli na sekundę. Dla porównania: klasyczne amortyzatory teleskopowe przestają reagować, gdy częstotliwość zmian obciążeń przekroczy 30 cykli na sekundę.

Zdjęcie

Lincoln Mark VII - pierwszy na świecie seryjnie produkowany samochód z częściowo aktywnym resorowaniem pneumatycznym. Czujniki przy kołach przednich i na osi tylnej podają sygnały o względnym ustawieniu nadwozia i elementów zawieszenia, a mikroprocesor oblicza od tego poprawki ciśnienia w sprężynach pneumatycznych. Drobne nierówności drogi nie są uwzględniane, lecz przyspieszanie, hamowanie i pokonywanie zakrętów powodować już będzie zmiany w ustawieniu nadwozia. /Motor
Lincoln Mark VII - pierwszy na świecie seryjnie produkowany samochód z częściowo aktywnym resorowaniem pneumatycznym. Czujniki przy kołach przednich i na osi tylnej podają sygnały o względnym ustawieniu nadwozia i elementów zawieszenia, a mikroprocesor oblicza od tego poprawki ciśnienia w sprężynach pneumatycznych. Drobne nierówności drogi nie są uwzględniane, lecz przyspieszanie, hamowanie i pokonywanie zakrętów powodować już będzie zmiany w ustawieniu nadwozia.
/Motor

Jeśli samochód z czynnym resorowaniem kół wpada na nierówny odcinek jezdni i jedno z kół napotyka jakąś przeszkodę, wówczas następuje błyskawiczne skorygowanie wartości ciśnienia w elemencie resorującym tego koła, przy czym korekta ta może mieć postać zarówno zwiększenia (dołek), jak i obniżenia ciśnienia (wybrzuszenie nawierzchni). Samochód jak gdyby płynie nad jezdnią, ruchy jego nadwozia są zdecydowanie mniejsze, a koła przez znacznie dłuższy okres zachowują pełny kontakt z jezdnią. I tym właśnie tłumaczyć można szybszą jazdę po zakrętach, lepsze przyspieszenie, a nawet nieco mniejsze zużycie paliwa w wyniku korzystniejszego ustawienia nadwozia względem jezdni. Gdyby więc w przyszłości dało się połączyć zalety czynnego sterowania resorowaniem z pneumatyczną jego formą lub zgoła hydropneumatyczną, byłby to milowy krok w rozwoju samochodów.

Citroen BX

liczba zdjęć: 16

Wprawdzie użytkownik ponosiłby koszty napędzania dodatkowych urządzeń - głównie chodzi o pompę - lecz nie byłyby to koszty wyższe od wydatków na działanie np. samochodowego układu klimatyzacji wnętrza. Czy konstruktorzy przeskoczą etap biernego resorowania hydropneumatycznego i za kilka względnie kilkanaście lat zaczną stosować "resorowanie myślące"? Sądząc z ożywionej działalności badawczej w opisywanej dziedzinie - wszystko zdaje się na to wskazywać.

Tomasz Sobiecki

Artykuł pochodzi z kategorii: "Motor" z przeszłości

Zobacz również

  • Cadillac Seville (1980) - odłączanie cylindrów

    W "Motorze" nr 47 z 22 listopada 1981 r. - prezentacja systemu odłączania cylindrów w siniku V8 Cadillaca Seville. Dziś to rozwiązanie spotyka się w wielu modelach samochodów, nie tylko... więcej