Наличие пневматических упругих элементов в подвеске внедорожников уже никого не удивляет. Что же до опасений по поводу надежности, то их опровергает статистика. Но возникает вопрос: может ли всезнающая наука ошибаться?
Не секрет, что величина дорожного просвета и высота кузова над дорогой в огромной степени определяют поведение автомобиля в различных условиях движения. При этом требования к скоростным машинам и вездеходам диаметрально противоположны. Нет, конечно, в истории автомобилестроения не раз случались попытки привить маститому внедорожнику «гены» породистого спорткара и наоборот. Но в большинстве случаев создатели этих «межвидовых» гибридов добивались лишь более или менее удачного компромисса рабочих качеств. То есть, как любой универсальный инструмент, такие машины всегда проигрывали узкоспециализированным: одним — на асфальте, а другим — на бездорожье. Единственным удачным примером такого рода оказались автомобили с регулируемой высотой дорожного просвета. Сложная конструкция их подвески позволила максимально понижать центр тяжести на шоссе и увеличивать дорожный просвет при пересечении обочины.
Резиновый рукав пневмоэлемента в подвеске VW Touareg закрыт сплошным гофрированным пластиковым кожухом. Он не только защищает уязвимую резиновую складку от попадания внутрь грязи, снега и посторонних предметов, но и повышает стойкость подушки к проколам
Твердый и прочный пластиковый поддон в нижней части заднего пневмобаллона Mercedes-Benz ML защищает его от острых сучьев, но при движении в колее набирает внутрь много грязи или снега
Конструкторы Land Rover защитили пневматические подушки очень прочными стальными кожухами. Но только в верхней части. Как следствие, под них набивается довольно много грязи. Особенно если она липкая. Но, что удивительно, по наблюдениям ремонтников, при совершенно одинаковой схеме в «рукава» Discovery 3 попадает гораздо меньше посторонних включений, чем в такие же детали Range Rover
Как работает воздух?
В наши дни наиболее распространенный и простой способ регулировки просвета основан на замене четырех традиционных «фигурантов подвесочного дела» (пружин, рессор, торсионов и полимерно-резиновых упругих элементов) пятым — «подушками», заполненными воздухом под давлением в несколько атмосфер. Как вы понимаете, регулировка собственно дорожного просвета возможна только при наличии полностью независимой подвески. Причем происходит это за счет уменьшения хода отбоя (верхнее положение) или хода сжатия (нижнее положение). В случае же с цельными балками мостов (как, например, у первого и второго поколений Range Rover) пневматика может лишь регулировать высоту кузова над дорогой и изменять жесткость ходовой части, тогда как клиренс «варьируется» лишь наружным диаметром шин.
Первоначально в автомобилестроении распространение получили пневмоэлементы баллонного типа (как на городском автобусе ЛиАЗ-677), но позже из легкового сегмента их полностью вытеснили «рукавные» элементы. Последние по своей структуре напоминают диагональную покрышку — силовой каркас здесь образован двумя слоями кордовых нитей, положенных под точно рассчитанным углом относительно друг друга. Принцип работы рукавного элемента состоит в том, что при изменении давления в системе и ходе подвески баллон меняет свою высоту, а его часть как бы «накатывается» на направляющую. При этом одна часть «рукава» все время остается «подвернутой», другая — «вывернутой», а еще одна оказывается то снаружи, то внутри изгиба. И еще один момент: в процессе «накатывания» изменяется диаметр резинокордного рукава за счет поворота слоев корда относительно друг друга. Как видите, все достаточно непросто. Но именно такие особенности работы позволяют получить (за счет формы направляющей) нужную степень прогрессивности упругой характеристики пневмоэлемента в различных зонах хода подвески. Что, в свою очередь, необходимо для обеспечения высокой плавности хода. То есть желательно в средней части хода иметь минимальное увеличение жесткости, а в крайних (особенно на сжатии) — высокую прогрессивность. Именно так и работают упругие элементы пневматических подвесок на всех современных легковых внедорожниках.
Такая колея в мягком и пушистом снегу на первый взгляд не опасна для автомобиля. Но при долгом движении снег забивается в складки пневмоэлементов, уплотняется и превращается в лед…
Объять необъятное
Но, как известно, недостатки — это прямое продолжение достоинств. Чем тоньше конструкция резинокордного элемента, тем это лучше с точки зрения его работы, так как меньше разница рабочих диаметров наружного и внутреннего слоев корда. Но вместе с тем уменьшается промежуточный упругий слой резины, за счет которого как раз и обеспечивается поворот слоев корда относительно друг друга. А значит, растут напряжения, повышаются требования к материалам, в том числе к стабильности их характеристик в разных условиях. В частности, при экстремальных температурах. Здесь-то и коренятся все проблемы, которые затем усиливаются (или ослабляются) конкретной конструкцией пневмоэлемента и особенностями его установки на автомобиль.
Теоретически создать упругий элемент, сохраняющий свои свойства в диапазоне температур от -80 до +80°С (а больше на этой планете и не нужно), по нынешним временам не составляет труда. Существуют материалы (например, на основе кремнийорганических соединений), выдерживающие и не такой диапазон. Вот только применяются они в основном в космических разработках. И не потому, что секретные, а потому, что очень дорогие. Дорогие даже для покупателей Range Rover, Hummer или Mercedes-Benz. А теперь вернемся к упомянутой в самом начале статистике. Доподлинно известно, что подавляющее большинство оснащенных пневмоподвеской внедорожников… в космос не полетит. Да что там внеземное пространство, эти роскошные «вездеходы» вряд ли когда-нибудь отправятся покорять антарктические льды или исследовать жерла только что извергавшихся вулканов. Напротив, основная масса полноприводных автомобилей с увеличенным клиренсом будет существовать в относительно тепличных условиях современных мегаполисов. Ну и зачем, спрашивается, в этом случае, не обращая внимания на затраты, строить «межпланетный корабль»? Ведь принцип экономической целесообразности (и унификации) еще никто не отменял. Например, на том же Mercedes-Benz ML установлены пневмоэлементы фирмы ATE, которые ни конструктивно, ни технологически не отличаются от тех, что массово используются в подвесках кабин грузовиков и системах подрессоривания сидений тракторов. То есть детали, опытом многолетней эксплуатации доказавшие свою надежность.
На расправленном пневмоэлементе видно, что дырка протерлась в самом нагруженном участке оболочки – в месте ее сужения (во время вертикального хода колеса оно попадало то на наружную, то на внутреннюю часть складки)
Следы грязи на рабочей поверхности показывают… Во-первых, насколько «складывается» резиновый упругий элемент в процессе работы, а во-вторых, что абразив довольно легко попадает в зону трущихся поверхностей и часть его там на какое-то время задерживается
При экстремальных минусовых температурах, а попросту говоря, ниже сорока, резинокордная оболочка теряет свою эластичность. Чтобы продлить ей жизнь, подвеску лучше перевести в спортивный режим и тем самым уменьшить ее ход
Шлейфы песка и мелких камней, летящие из-под колес, тоже очень опасны для пневматики. Со време нем они могут протереть даже защищенные пневмо элементы. И именно поэтому при активной и частой внедорожной езде важно регулярно следить за их состоянием
Испытание холодом
Но вернемся из космоса на землю. В среднестатистических условиях достаточно температурного диапазона «плюс — минус 40». А в этих пределах широкодоступных, недорогих и одновременно качественных материалов хватает. Что же касается поездки в Тикси, то тут мы из «комфортного» (для материалов пневмоэлементов) температурного диапазона немного выехали. Не случайно же первые проблемы с баллонами начались после ночевки в лесотундре при -47°С. При этом разрушились только задние пневмоэлементы, подвергшиеся большему охлаждению в сравнении с передними. Дело в том, что передние подушки, расположенные в нишах брызговиков, ночью подогревались теплом работающего мотора, да и днем они находились в лучших условиях в связи с тем, что направляющей у них служил корпус амортизатора. Что, во-первых, обеспечивало соосность элемента во всех фазах хода подвески, а во-вторых, не давало обмерзать (корпус в процессе работы немного нагревался). А вот задним подушкам было действительно несладко. Никакого внешнего подогрева у них не было, а пластиковые направляющие при движении по снежной колее моментально покрывались коркой льда. Из-за этого радиус изгиба пневматического элемента уменьшался, заметно повышая напряжения в его рабочей зоне (особенно в поднятом положении кузова). Дополнительно ухудшала ситуацию некоторая конструктивная несоосность установки пневмоэлемента, вызывавшая перекос при ходе подвески. Тем не менее, как показывают опыт и статистика, в обычных условиях эксплуатации эти особенности не вызывают никаких фатальных последствий. Да и подушки, установленные нами взамен вышедших из строя и не попавшие в такие сильные морозы, исправно ходят по сей день.
Схема работы рукавного пневматического упругого элемента показывает, как намерзающий на поверхности направляющей лед вдобавок ко всему прочему (в твердом состоянии вода прекрасный режущий материал) уменьшает и радиус изгиба резинокордной оболочки
Прочие опасности
Надо сказать, что низкие температуры — не единственный бич пневматических подвесок. Перегрев для них не менее губителен. Кстати, в этом случае можно собрать даже больше статистики. Ведь в жарких странах машины с «надувной» подвеской встречаются куда чаще, чем в заполярных районах Якутии. Так вот, согласно этим даным передние подушки на пустынных дорогах Аравийского полуострова, Северной Африки, Австралии и иных подобных регионов, напротив, разрушаются чаще задних. Причем независимо от модели автомобиля. В этих же регионах отмечают еще одно слабое место резиновых «рукавов». Точнее, место то же самое — сгиб, а вот причина другая. На бездорожье под складку попадают песчинки, грязь и мелкие камни, протирающие внешний защитный слой подушки, причем с высокой температурой это никак не связано (подобное время от времени случается в ходе внедорожных экспедиций в различных местах планеты). Вероятно, именно по этой причине для своего кругосветного проекта Touareg Expedition 360 специалисты Volkswagen выбрали машины на пружинах. И это при том, что они обладают заведомо худшей разовой геометрической проходимостью в сравнении с «пневматическими»!
У современных пневмоподвесок есть еще одно слабое место, а именно датчики и «мозги», которые тоже могут начать капризничать. Так, при продолжительном движении в глубоком снегу зачастую обмерзают передние датчики уровня кузова. Электроника подвески воспринимает это как неисправность и переходит в защитный режим, переставая реагировать на команды поднять или опустить кузов. С подобными «фокусами» столкнулись, например, участники зимней экспедиции вокруг Байкала (Land Rover Discovery 3). Впрочем, эта проблема как раз из разряда легкоустранимых — чтобы все опять заработало как надо, достаточно очистить датчик ото льда и снова завести двигатель.
С учетом человеческой психологии
Таким образом, мы вынуждены констатировать, что проблема с надежностью работы пневмоподвески в экстремальных условиях все-таки существует. Но при этом ни один из автопроизводителей, в чьей гамме есть модели с пневмоподвеской, не дает никаких официальных ограничений на регионы и условия их применения. Существуют лишь общие рекомендации: во время внедорожных экспедиций и в других тяжелых условиях эксплуатации регулярно осматривать состояние подвески, а сразу по возвращении посетить сервисную станцию для профилактической диагностики. Такой подход совершенно понятен и оправдан (по крайней мере, на сегодняшний день). Ведь поменять по гарантии «подушки» нескольким искателям приключений в итоге обходится дешевле, чем сеять в широких покупательских массах недоверие к собственной продукции. Просто в данном случае учитываются особенности человеческой психологии, согласно которой в головах значительного количества покупателей полноприводной техники время от времени появляется мысль: «А вдруг я тоже когда-нибудь поеду на край света?» Так зачем же давать повод для сомнений? Тем более в среднестатистических условиях никаких предпосылок для возникновения «пневматических» проблем нет.
Задняя пневматическая подвеска Mercedes-Benz ML очень ремонтопригодна. Для замены подушки достаточно снять колесо, открутить пневмо шланг и снять элемент с защелок. На льду моря Лаптевых это было большим плюсом. С систе мами других марок пришлось бы возиться гораздо дольше
Если зимой после преодоления сугробов или колеи вдруг перестал работать регулятор высоты подвески, то причина скорее всего кроется в обмерзшем датчике уровня кузова
Pnevma.by
Recent Comments