O dispositivo geral da suspensão hidropneumática hidráulica, o princípio de operação e o custo de reparo
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Qualquer suspensão de carro contém elementos elásticos, amortecimento e guias. Os fabricantes se esforçam para trazer as propriedades de cada nó o mais próximo possível do ideal teórico. É aqui que surgem as deficiências orgânicas das soluções comumente usadas, como molas, molas e amortecedores óleo-hidráulicos. Como resultado, algumas empresas decidem dar um passo radical, usando hidropneumática na suspensão.
Como surgiu a suspensão hidrativa
Após inúmeras experiências com a suspensão de equipamentos pesados, incluindo tanques, um novo tipo de hidromecânica foi testado em carros de passeio Citroen.
Tendo alcançado bons resultados com uma suspensão traseira experiente em máquinas já conhecidas na época por seu design revolucionário com carroceria monocoque e tração dianteira. Avant da tração, o novo sistema foi instalado em série no promissor Citroen DS19.
O sucesso foi além de todas as expectativas. O carro tornou-se extremamente popular, inclusive devido à suspensão extraordinariamente suave com altura ajustável da carroceria.
Elementos, nós e mecanismos
A suspensão hidropneumática incorpora elementos elásticos que operam com nitrogênio comprimido a alta pressão e é bombeada durante toda a vida útil da mola pneumática.
No entanto, esta não é uma simples substituição de metal por gás comprimido; um segundo elemento importante também é separado do nitrogênio através de uma membrana flexível - um fluido de trabalho na forma de um óleo hidráulico especial.
A composição dos elementos de suspensão é dividida em:
- escoras hidropneumáticas (esferas de trabalho);
- um acumulador de pressão que armazena energia para regular a suspensão como um todo (esfera principal);
- áreas adicionais de ajuste de rigidez para dar à suspensão propriedades de adaptação;
- bomba para bombear o fluido de trabalho, primeiro acionada mecanicamente pelo motor e depois elétrica;
- um sistema de válvulas e reguladores para controlar a altura do carro, combinados nas chamadas plataformas, uma para cada eixo;
- linhas hidráulicas de alta pressão conectando todos os nós e elementos do sistema;
- as válvulas e reguladores que ligam a suspensão à direção e freios foram posteriormente retirados dessa conexão;
- unidade de controle eletrônico (ECU) com a capacidade de definir manualmente e automaticamente o nível da posição do corpo.
Além dos elementos hidropneumáticos, a suspensão também incluiu unidades tradicionais em forma de palheta guia, que formam a estrutura geral de uma suspensão independente.
O princípio de funcionamento da suspensão hidropneumática
A suspensão foi baseada em uma esfera contendo nitrogênio sob alta pressão, cerca de 50-100 atmosferas, separada por uma membrana flexível e durável de um sistema puramente hidráulico, que primeiro utilizou óleo mineral verde do tipo LHM, e a partir da terceira geração eles começou a usar sintéticos LDS laranja.
As esferas eram de dois tipos - trabalhando e acumulando. As esferas de trabalho foram colocadas uma de cada vez em cada roda, suas membranas foram conectadas por baixo às hastes dos cilindros hidráulicos de suspensão, mas não diretamente, mas através de um fluido de trabalho, cuja quantidade e pressão podiam mudar.
Durante a operação, a força foi transmitida através do líquido e da membrana, o gás foi comprimido, sua pressão aumentada, servindo assim como um elemento elástico.
As características de amortecimento das cremalheiras de trabalho do cilindro e da esfera foram asseguradas pela presença de válvulas de pétala e furos calibrados entre elas, impedindo o livre fluxo de líquido. A fricção viscosa converteu o excesso de energia em calor, que amorteceu as oscilações resultantes.
A cremalheira atuou como amortecedor hidráulico, e muito eficaz, pois seu líquido estava sob alta pressão, não fervia nem espumava.
De acordo com o mesmo princípio, eles começaram a fabricar amortecedores a gás conhecidos para todos, o que lhes permite experimentar cargas pesadas por um longo tempo sem ferver o óleo e perder suas propriedades.
O estrangulamento do fluxo foi em vários estágios, dependendo da natureza do obstáculo, diferentes válvulas foram abertas, a rigidez dinâmica do amortecedor mudou, o que garantiu um bom funcionamento e consumo de energia em todas as condições.
Para adaptar as propriedades da suspensão, sua rigidez pode ser alterada conectando esferas adicionais a uma linha comum por meio de válvulas separadas. Mas o mais espetacular foi o aparecimento de um sistema de monitoramento do nível do corpo e controle manual de sua altura.
O carro pode ser ajustado em uma das quatro posições de altura, duas das quais operacionais, normais e com maior distância ao solo, e duas puramente por conveniência. Na posição superior, foi possível simular o levantamento do carro com um macaco para trocar a roda e, na posição inferior, o carro agachou-se no chão para facilitar o carregamento.
Tudo isso era controlado por uma bomba hidráulica, a comando da ECU, aumentando ou diminuindo a pressão no sistema bombeando fluido adicional. Válvulas de desligamento podem corrigir o resultado, após o qual a bomba foi desligada até a próxima necessidade.
À medida que a velocidade aumentava, o movimento com a carroceria levantada tornava-se inseguro e desconfortável, o carro reduzia automaticamente a folga, desviando parte do líquido pelas linhas de retorno.
Os mesmos sistemas monitoravam a ausência de rolamentos nas curvas e também minimizavam as bicadas da carroceria durante as frenagens e acelerações. Bastava redistribuir o líquido nas linhas entre as rodas de um eixo ou entre os eixos.
Vantagens e desvantagens
O uso de gás como elemento de suspensão elástica deve teoricamente ser considerado uma opção ideal.
Não possui atrito interno, possui inércia mínima e não cansa, ao contrário do metal das molas e molas. Mas a teoria nem sempre pode ser implementada com total eficiência. Daí as deficiências bastante esperadas que surgiram em paralelo com as vantagens da nova suspensão.
Prós:
- passeio muito decente, carros Citroen com suspensão hidropneumática há muito são considerados padrões nesta parte;
- a possibilidade de ajuste manual e automático imediato da altura da suspensão;
- rigidez ajustável, inclusive para adaptação automática;
- boa compatibilidade com tipos de palhetas guia comprovadas, princípios de MacPherson e multi-link eram comumente usados.
Contras:
- dificuldades com a implementação prática, eram necessários materiais e tecnologias fundamentalmente novos;
- alto preço devido a um grande conjunto de equipamentos;
- na prática, baixa durabilidade, embora fundamentalmente não seja limitada;
- alto custo de reparo e manutenção;
- problemas de confiabilidade.
Após muitos anos de produção, os contras ainda superavam. Diante da baixa competitividade, a Citroen parou de usar hidropneumáticos em carros econômicos.
Isso não significa um abandono completo de seu uso, carros caros de outros fabricantes continuam a oferecer esse tipo de suspensão adaptativa confortável como opções por uma taxa.
Preço de reparação
Muitas máquinas com suspensão hidropneumática continuam a ser usadas. Mas eles são comprados no mercado secundário com bastante relutância. Isso se deve ao alto custo de manutenção desses carros em boas condições.
Esferas, bombas, linhas de alta pressão, válvulas e reguladores falham. O preço de uma esfera de um fabricante decente começa de 8 a 10 mil rublos, o original é cerca de uma vez e meia maior. Se a unidade ainda estiver funcionando, mas já tiver perdido pressão, poderá ser reabastecida por cerca de 1,5 a 2 mil.
A maioria das peças está localizada sob a carroceria do carro, por isso sofre corrosão. E se a substituição da mesma esfera for bastante simples, se sua conexão se tornar completamente azeda, isso se tornará um grande problema devido à inconveniência de aplicar um esforço significativo. Portanto, o preço do serviço pode se aproximar do preço da própria peça.
Além disso, muitas dificuldades podem surgir ao substituir tubulações com vazamento devido à corrosão. Por exemplo, o tubo da bomba passa por toda a máquina, será necessária a desmontagem tecnológica de muitas peças.
O preço de emissão pode ser de até 20 mil rublos e é imprevisível devido à corrosão de todos os outros fixadores.
O fluido de trabalho para qualquer reparo e manutenção é necessário constantemente e em quantidades significativas. O preço é comparável aos óleos para transmissões automáticas, cerca de 500 rublos por litro para LHM e cerca de 650 rublos para sintéticos LDS.
Substituir muitas peças, por exemplo, aquelas relacionadas às plataformas, ou seja, ajustar a altura da carroceria, por novas geralmente não é viável economicamente. Por isso, acumulamos muita experiência na restauração e reparo de peças.
Se o conforto de carros bastante antigos vale o cuidado constante da suspensão - todo mundo decide por si mesmo.
