Избаловались покупатели машин: стандартный выбор между комфортом и спортивностью уже не устраивает – подавай все сразу! Стремясь угодить клиенту, производители все чаще оснащают подвеску активными элементами, способными изменять свои характеристики, подстраиваясь под различные режимы движения
Мы привыкли, что применительно к подвеске спортивность и комфорт – понятия взаимоисключающие. И в целом это действительно так, хотя причины антагонизма не вполне очевидны. Корень проблемы – в неоптимальной кинематике подвески. В идеале рычаги и тяги должны удерживать колесо автомобиля так, чтобы оно всегда оставалось перпендикулярно дороге, именно в таком положении достигается максимальный контакт и, соответственно, сцепление шины с полотном. Но на практике даже самая хитроумная подвеска этого не обеспечивает: в повороте колеса наклоняются вместе с кузовом, а сам ход подвески сопровождается изменением развала, схождения, колеи, а иногда и колесной базы. И, разумеется, чем мягче подвеска, тем в большей степени проявляются эти негативные эффекты – ход подвески увеличивается, автомобиль раньше скользит в повороте и плохо держит прямую.
Решение проблемы напрашивается само собой: необходима возможность управления жесткостью подвески, чтобы делать ее мягче на плохой дороге и жестче, для лучшей управляемости, на хорошей.
В самом простом варианте это достигается путем установки амортизаторов с переменной характеристикой демпфирования. Регулировка силы сопротивления осуществляется в них с помощью электромагнитных перепускных клапанов. Существует и иной вариант, иногда применяемый в автомобилях Audi: вместо обычного масла амортизаторы заправляют магниторезистивной жидкостью, изменяющей вязкость под действием магнитного поля. Теоретически это обеспечивает большее быстродействие, хотя и при меньшем диапазоне регулировки. Впрочем, влияние амортизаторов на жесткость подвески в любом случае ограниченно. Например, устранить крены, а значит, и улучшить устойчивость в затяжных скоростных поворотах они не могут.
Для борьбы с кренами созданы активные стабилизаторы поперечной устойчивости. Внешне они напоминают обычный стабилизатор, но состоят при этом из двух половинок, соединенных гидравлическим механизмом. Когда блок управления с помощью акселерометров распознает начало поворота, давление жидкости в стабилизаторе повышается и жесткость связи его половинок увеличивается. Устройство хорошо зарекомендовало себя в классе спортивных кроссоверов вроде BMW X5 и Porsche Cayenne, где вследствие высокого центра тяжести вопрос выбора между комфортом и управляемостью стоит наиболее остро. Однако есть и существенный недостаток: если в повороте внутреннее колесо наедет на какой-нибудь уступ или камень, то «зажатый» стабилизатор на мгновение разгрузит и внешнее колесо, увеличив вероятность резкого срыва с траектории.
Жесткость подвески скрывает недостатки ее кинематики, но это отнюдь не означает, что, заменив пружины и амортизаторы, любой автомобиль можно превратить в спорткар. Сцепление с дорогой действительно улучшится, но лишь до тех пор, пока под колесами идеально ровный асфальт, первая же колдобина может полностью дестабилизировать автомобиль и сорвать его с траектории: сильный удар подбросит кузов и разгрузит колеса, резко понизив сцепление с дорогой. Не случайно болиды Formula 1 заметно кренятся в поворотах – даже в этих условиях подвеска должна быть способна отрабатывать неровности.
Этого недостатка лишена подвеска Active Body Control (ABC), применяемая в дорогих моделях Mercedes-Benz. Собственно, и стабилизаторов-то в ней нет – ход колес абсолютно независим. А вся хитрость в опорах пружин. Фактически это гидроцилиндры, способные за доли секунды изменять свою высоту, компенсируя сжатие или разжатие пружины. Возможности такой подвески огромны – можно менять дорожный просвет, полностью подавлять крены в поворотах, на торможениях и разгонах. Более того, быстродействия гидроцилиндров, работающих под давлением аж в 200 атмосфер, оказывается достаточно, чтобы гасить колебания кузова в диапазоне до 5 Гц – подвеска просто отрабатывает все неровности в противофазе! В результате автомобиль практически не замечает волнистое покрытие дороги.
А как быть с более высокочастотными колебаниями? В этом случае Active Body Control уже мало отличается от обычной пружинной подвески – ее жесткость определяется параметрами пружин и изменению не подлежит.
Способностью изменять жесткость упругих элементов обладает пневмоподвеска. Правда, происходит это опосредованно, вместе с изменением клиренса: чем ниже опускается кузов, тем меньше объем воздуха в баллонах и тем быстрее нарастает его давление в ходе сжатия, то есть жесткость увеличивается. И наоборот, чем выше поднят кузов, тем меньше жесткость. Загвоздка лишь в том, что изменение дорожного просвета опять-таки сопровождается нежелательным отклонением колес, а потому с ростом скорости управляющая электроника, как правило, принудительно возвращает подвеску в исходное, оптимальное положение. Таким образом улучшить плавность хода на разбитом шоссе не получится – преимущества пневмоподвески удается ощутить лишь на небольшой скорости.
Единственной же подвеской, умеющей в полной мере изменять жесткость (как упругих элементов, так и демпфирующих) является гидропневматическая Hydractive. Эта фирменная конструкция компании Citroen принципиально не менялась со времен легендарного DS. Вместо пружин роль упругих элементов в ней исполняют сферические камеры. Внутри они разделены резиновой мембраной на две части: в одной содержится сжатый азот, другая заполнена маслом и сообщается с гидроцилиндром в стойках подвески. Когда колесо попадает на неровность, поршень гидроцилиндра проталкивает по магистрали масло, которое в свою очередь деформирует мембрану сферы и увеличивает давление газа, задавая тем самым прогрессивную характеристику жесткости подвески. Функции же амортизаторов выполняют встроенные в гидроцилиндры клапаны, создающие сопротивление перекачиванию масла. Меняя их суммарное сечение, электроника постоянно управляет степенью демпфирования.
Не многим сложнее осуществляется и регулировка жесткости. Для этого нужно лишь открыть или, соответственно, закрыть клапан, через который к масляной магистрали подвески подключаются дополнительные сферы. Больше сфер – меньше жесткость и наоборот! Дорожный просвет изменяется еще проще – достаточно увеличить или уменьшить объем масла в магистрали, для чего служит специальный насос. Столь гибкое, а главное, раздельное, независимое управление жесткостью и высотой подвески делает гидропневматику уникальной. Но почему она не получила распространения? Во-первых, конструкция защищена патентом – ее применение ограничено лишь маркой Citroen. Во-вторых, очевидно, Hydractive слишком дорога даже для седана C5, не говоря уже о более компактных моделях марки. Это же останавливает французов и от дальнейшей модернизации подвески – например, наделения функцией активного подавления кренов по аналогии с ABC от Mercedes-Benz.
В общем, несмотря на все многообразие средств, нажатием одной кнопки превратить представительский седан в спорткар пока не получается. Но грань, безусловно, размывается: создавая сложные комбинации активных элементов подвески, объединяя их достоинства и компенсируя недостатки, инженеры смогли создать такие удивительные гибриды, как спортивные кроссоверы. Покупатели довольны.
