Magia Citroena. Zawieszenie, które kupował Rolls-Royce i Mercedes

Hydropneumatyka to system zawieszenia, który wykorzystuje hydraulikę i pneumatykę. Został on opracowany w latach pięćdziesiątych przez Paula Magèsa dla samochodu Citroen DS.

Rok 1955 – czary w Paryżu

Wszystko zaczęło się gdy na Salonie Samochodowym w Paryżu, 8 października 1955, został zaprezentowany nowy model Citroëna. Wywołał on poruszenie wśród fachowej prasy i zwiedzających. Już pierwszego wieczoru producent otrzymał 12 000 zamówień, a do końca targów podpisano 80 000 umów sprzedaży. Aby zwiększyć atrakcyjność oferty, wiosną 1957 została zaoferowana seria modeli ID, jako uproszczona technicznie wersja z mniejszą liczbą funkcji. O historii motoryzacji często piszemy też na stronie głównej gazety.pl.

Modele D o nazwach ID, DS, Pallas i Break łączyły awangardowy design z bogactwem innowacji technicznych.

Prezentowany na targach model miał tylko jeden pedał sterowania (przypominam to rok 1955). Był to pedał gazu.

Zamiast pedału hamulca zastosowano gumowy grzybek, którym sterowano ciśnieniem w układzie hamulca, ale nie wytwarzano ciśnienia płynu. Sprzęgło było zaś zbędne ze względu na zastosowanie półautomatycznej skrzyni przekładniowej.

Zawieszenie hydropneumatyczne

Wszystko to zapewniało nowatorskie zawieszenie hydropneumatyczne. Zamiast klasycznych sprężyn, resorów, drążków skrętnych i amortyzatorów, każde koło było tam połączone (za pomocą tłoka cylindra hydraulicznego) z kulą hydropneumatyczną. Kula ta była wypełniona w górnej części azotem pod wysokim ciśnieniem, a w dolnej olejem hydraulicznym w dolnej. Do dolnej dołączono wspomniany tłok. Gaz i olej były oddzielone przez membranę.

Tłok umieszczony w cylindrze połączono z wahaczem, dzięki czemu pionowe ruchy koła są równoznaczne z ruchem tłoka i sprężaniem-rozprężaniem oleju. Tym samym tłok przenosił ruchy koła na membranę kuli hydropeumatycznej.

Ilość płynu hydraulicznego w cylindrach każdej osi była kontrolowana przez automatyczny zawór regulacyjny. W tym celu płyn hydrauliczny był stale udostępniany przez pompę wysokociśnieniową napędzaną od silnika. Tłumienie drgań odbywało się zaś za pomocą elastycznych płyt zaworowych i otworów obejściowych, które spowalniały przepływ cieczy do kuli sprężynowej.

W ten sposób system zastępuje zarówno konwencjonalne sprężyny, jak i amortyzatory, a dzięki stałemu zasilaniu ciśnieniem zapewnia w pełni skuteczne tłumienie przez cały czas.

Zasada pracy zawieszenia polegała na wzajemnym oddziaływaniu poprzez membranę, sprężonego gazu i oleju. Podczas przejazdu przez nierówności i uniesieniu koła (oraz związanego z nim wahacza) tłok sprężał dostarczany z instalacji olej. Dzięki elastycznej przeponie oddziaływał on na znajdujący się w górnej części stalowej kuli azot, który oporując zachowywał się jak klasyczne resory. Między dolną częścią kuli, a cylindrem w którym porusza się tłok znajdował się zawór ograniczający przepływ płynu, co tłumiło drgania jak tradycyjny amortyzator.

Regulacja prześwitu i stała wysokość

W samochodzie z układem hydropneumatycznym, kierowca miał wpływ na wysokość prześwitu. Za pomocą suwakowego, czterostopniowego regulatora można zmieniać wysokość podłogi od nawierzchni w zakresie 90-280 mm. Kierowca wybiera tylko wysokość, a pompa hydrauliczna „dopompowuje" lub redukuje ciśnienie i pojazd pozostaje na wybranej wysokości.

Wybrana wysokość nadwozia była też w czasie jazdy stała. Gdy do samochodu wsiądą dodatkowe osoby, włożymy bagaże, zatankujemy cały bak paliwa itp., nadwozie każdego samochodu obniży się. Jednakże w tym przypadku zawieszenia hydropnematycznego zaczyna się „magia Citroena" i auto „rośnie".

Dzieje się tak dlatego, że do wahacza połączono metalowe cięgno, które z drugiej strony dochodzi do tłoczka, znajdującego się w cylindrze wpiętym w układ ciśnienia.

Gdy samochód (wskutek obciążenia) obniża się, tłoczek ten przesuwa się i odsłonięty zostaje kanał dolotowy. Olej jest wówczas wpompowany do cylindra i... nadwozie samochodu zostaje uniesione. Po zasłonięciu okna dolotowego, olej nie jest więcej doprowadzany do cylindra

Podobnie w przypadku zmniejszenia ciężaru (gdy ktoś wysiada). Nadwozie uniesione wskutek odciążenia, przesuwa tłoczek regulacji w drugim kierunku cylindra i odsłonięty jest kanał wylotowy. Po zmniejszeniu ilości oleju w cylindrze samochód obniży się, by prześwit miał wartość wybraną przez kierującego .

Tak działający najprostszy układ hydropneumatyczny z pewnymi modyfikacjami stosowano w samochodach DS, CX, GS i BX od prezentacji układu w 1955 aż do roku 1989.

Hydroactiv, czyli nastała era elektroniki

Rok 1989 był przełomowy. Zaprezentowany wówczas model Citroen XM, oferował zawieszenie nowszej generacji – hydroactiv.

Zastosowano w nim elektroniczną regulację ciśnienia oleju hydraulicznego i komputer sterujący zawieszeniem. Komputer otrzymywał sygnały od czujników rejestrujących amplitudę przemieszczeń drążka stabilizatora, odbierał sygnały prędkości kół, wzrostu ciśnienia w układzie hamulcowym, nacisku na pedał przyspieszenia, oraz szybkość skrętu kołem kierownicy i wielkość kąta skrętu

kierownicy. Dzięki temu, gdy pojazd wjechał na przeszkodę i zmieniła się odległość drążka stabilizatora od nawierzchni, gdy auto szybko ruszyło (efekt unoszenia przodu), gwałtownie zahamowało (nurkowanie), czy też wykonano gwałtowne ruchy kierownicą automatycznie następowało usztywnienie układu, aby zwiększyć reakcję kierującego.

Jeżeli wymagało tego bezpieczeństwo jazdy, komputer korzystając z informacji rejestrowanych przez czujniki, w czasie kilku setnych sekundy włączał do układu dodatkowe elementy hydropneumatyczne. Ta aktywna rejestracja zmian parametrów jazdy (stąd nazwa układu) pozwoliła na zwiększenie komfortu podróży oraz stateczności ruchu podczas jazdy sportowej.

Hydroactiv nowej generacji – przełom w technologii

Stały rozwój technik komputerowych i budowa coraz mniejszych i szybszych mikroprocesorów spowodowały, że czterdzieści pięć lat po premierze zawieszeń hydropneumatycznych, podczas Salonu Samochodowego w Paryżu 2000, w samochodzie seryjnym zaoferowano kolejną nowość.

Wraz z prezentacją Citroena C5 wprowadzono układ Hydroactiv nowej generacji. Różnica do wersji z modelu XM polega na tym, że hydropneumatyka nie współpracuje już z pompą napędzaną silnikiem pojazdu, ale z pompą sterowaną elektrycznie.

Dodatkowo do kontroli ciśnienia oleju, w celu ustawienia normalnej wysokości nadwozia, nie są już używane mechaniczne zawory korekcji wysokości (wspomniany tłoczek regulacji), ale elektroniczne czujniki wysokości. Otrzymują one dane do jednostki sterującej zawieszeniem i na tej podstawie aktywują zawory elektromagnetyczne. Układ kierowniczy i hamulcowy, mają w tym układzie konwencjonalną konstrukcję i nie są już połączone, jak w poprzednich wersjach, z centralnym układem hydraulicznym.

Innowacją tego układu jest też automatyczna zmiana wielkości prześwitu samochodu w zależności od prędkości jazdy. Gdy jedziemy szybko (np jazda po drodze ekspresowej lub autostradzie) pojazd samoistnie obniża się o 15 mm, co umożliwia osiągnięcie jeszcze większej stabilności dzięki obniżeniu środka ciężkości.

Dodatkowo dzięki lepszej wartości Cx następuje zmniejszenie zużycia paliwa. Gdy jakość drogi jest gorsza i zmusza nas to do jazdy powoli, zawieszenie hydroaktywne tej generacji podnosi samochód o 20 mm. Kierowca może również sam decydować o zmianie prześwitu, korzystając ze sterowania elektronicznego.

Ostatni Citroën z hydropneumatyką został wyprodukowany w sierpniu 2017

Prawdy i mity.

Wokół tego zawieszenia narosło wiele mitów sugerujących jakoby pojazd mógł utracić możliwość hamowania, miał problemy podczas holowania itp. Oto prawda.

Bez ciśnienia w układzie, tj. gdy silnik nie pracuje, a pompa wysokiego ciśnienia nie jest napędzana, holowanie DS, ID, SM, GS/A, CX, BX, XM i Xantii jest możliwe tylko w ograniczonym zakresie. Ponieważ podwozie nie jest aktywne, samochód obniża się i jest dostępny tylko hamulec postojowy.

W przypadku wadliwych hamulców lub wycieków hydraulicznych, jest możliwe bezpieczne zatrzymanie pojazdu. Jeśli obwód pierwotny ulegnie awarii, układ zawieszenia przejmuje zasilanie hamulców: pojazd obniża się o kilka milimetrów przy każdym hamowaniu, ale można go normalnie zaparkować w bezpiecznym miejscu.

Badania wykazały, że konstrukcja zawieszenia ogranicza drgania 5-15 Hz, będące przyczyną znużenia w podróży. W efekcie pasażerowie Citroenów z zawieszeniem hydropneumatycznym, nawet po pokonaniu kilkuset kilometrów nie odczuwali nadmiernego zmęczenia.

Na koniec. Ciekawostki

• Rolls-Royce i Mercedes-Benz licencjonowały patent Citroëna.

Rolls-Royce początkowo używał tej technologii do kontroli poziomu nadwozia i układu hamulcowego, ale nie do zawieszenia. W Mercedes-Benz hydropneumatyka była stosowana tylko w zawieszeniu pojazdów.

Rolls-Royce stosował ten system w Rolls-Royce Silver Shadow, Silver Spirit, Silver Spur oraz w Corniche i Camargue. Daimler-Benz wykorzystywał zawieszenie w Mercedes-Benz 450 SEL i niektórych 8-cylindrowych modelach SEL serii 126 Mercedes-Benz - 1979 do 1991.

• Ciekawostką jest też fakt „urywania zderzaków".