Hydropneumatické pruženie

Hydropneumatické pruženie kombinuje hydrauliku (kvapalinu) s pneumatikou (plynom). Tento systém bol vyvinutý spoločnosťou Citroën v 50. rokoch 20. storočia a dodnes je považovaný za jeden z najpohodlnejších riešení odpruženia.

Hlavné časti:

1. Hydropneumatické gule (akumulátory) – kovové guľovité nádoby v ktorých vnútri sa nachádza pružná membrána. Tá ich rozdeľuje na dve časti. Dolná časť obsahuje hydraulickú kvapalinu. Horná časť obsahuje stlačený dusík, ktorý je pri náraze na nerovnosť stláčaný hydraulickou kvapalinou a vytvára pružiaci efekt. Táto časť plní funkciu pružiny a tlmiča zároveň.

2. Pružná membrána – ohybná prepážka vo vnútri hydropneumatickej gule. Mechanicky oddeľuje plyn od kvapaliny a zároveň umožňuje prenos síl medzi nimi.

3. Jednocestné ventily – ventily umožňujúce prietok kvapaliny len jedným smerom. Zabezpečujú tlmenie - zabraňujú rozkmitaniu kolies po prejazde nerovnosťou.

4. Hydraulický valec a piest – valec s pohyblivým piestom spojený so zavesením kolesa. Prenáša pohyb kolesa na hydraulickú kvapalinu. Pri prejazde nerovnosťou sa piest posunie a keďže kvapalina nie je stlačiteľná, sila sa prenáša na pružnú membránu, ktorá stláča plyn.

5. Hydraulické čerpadlo – poháňané motorom vozidla. Vytvára a udržiava potrebný tlak hydraulickej kvapaliny v celom systéme.

6. Zásobník hydraulickej kvapaliny – nádrž obsahujúca zásobu hydraulickej kvapaliny.

7. Regulačné ventily – elektronicky ovládané ventily. Riadia prietok kvapaliny medzi čerpadlom, valcami a zásobníkom. Otvárajú sa alebo zatvárajú podľa požadovanej svetlej výšky vozidla.

8. Snímače výšky – senzory umiestnené pri každom kolese. Monitorujú vzdialenosť medzi karosériou a nápravou a posielajú údaje riadiacej jednotke.

9. Riadiaca jednotka – vyhodnocuje aktuálny stav a automaticky upravuje svetlú výšku vozidla pomocou regulačných ventilov.

Princíp činnosti

Pri pohybe kolesa smerom nahor pri prejazde cez nerovnosť sa piest v hydraulickom valci posúva a tlačí hydraulickú kvapalinu do hydropneumatickej gule. Kvapalina stláča pružnú membránu, ktorá následne stláča dusík v hornej časti gule. Stlačený dusík pôsobí ako pružina - absorbuje energiu nárazu a po prejazde nerovnosti vracia koleso do pôvodnej polohy.

Tlmenie je zabezpečené prietokom kvapaliny cez jednocestné ventily, kde dochádza k premene kinetickej energie na teplo. Jednocestný ventil aktívny pri rozťahovaní má spravidla menší priemer alebo väčšiu silu potrebnú na otvorenie (aby kládol primeraný odpor a zabraňoval rozkmitaniu) ako ventil aktívny pri stláčaní (ten by mal klásť čo možno namjmenší odpor), aby sa zachovalo pruženie a zabezpečilo tlmenie.

Systém automaticky udržiava konštantnú svetlú výšku vozidla bez ohľadu na zaťaženie - ak sa vozidlo zaťaží a plyn v guli stlačí, regulačné ventily sa otvoria a privedú viac hydraulickej kvapaliny smerom ku kolesám, čím sa obnoví pôvodná svetlá výška vozidla. Rovnakým spôsobom sa taktiež dá aktívne regulovať svetlá výška vozidla - privedením väčšieho množstva kvapalina sa v zvýši a odvedním zníži.

Aktivovaním a deaktivovaním prídavných hydropneumatických gulí si vie vodič ľahko zvoliť, či chce mať pruženie mäkšie (comfort) alebo tvrdšie (sport).

Výhody

• Konštantná svetlá výška: Systém automaticky vyrovnáva výšku vozidla bez ohľadu na jeho zaťaženie (napr. pri naložení ťažkého nákladu do kufra).
• Nastaviteľná svetlá výška: Vodič môže manuálne zvýšiť podvozok pre jazdu v teréne alebo ho znížiť pre lepšiu aerodynamiku pri vysokých rýchlostiach na diaľnici.
• Vysoký komfort jazdy: Kombinácia stlačeného dusíka a hydraulického oleja umožňuje mimoriadne efektívne pohlcovanie nerovností vozovky. Bežná oceľová pružina pri náraze na jamu prudko zareaguje a otras prenesie do karosérie. Plyn je však stlačiteľný oveľa jemnejšie ako kov, takže auto cez jamy doslova “pláva”.
• Progresívne pruženie: Čím väčšie stlačenie, tým väčšia tuhosť.
• Bezpečnosť a stabilita: Pokročilé verzie (ako napr. Hydractive) dokážu aktívne potláčať nakláňanie karosérie v zákrutách a pri brzdení, čím výrazne zvyšujú stabilitu vozidla.
• Možnosť prepojenia: Hydraulický okruh pruženia sa často využíva aj pre posilňovač riadenia a brzdový systém.

Nevýhody

• Vysoké servisné náklady: Opravy sú v porovnaní s bežným pružením výrazne drahšie, často až dvojnásobne. Vyžadujú špecializované náradie a technikov so špecifickými znalosťami.
• Náchylnosť na netesnosti: Keďže systém pracuje s vysokým tlakom kvapaliny, akékoľvek poškodenie hadičiek alebo tesnení vedie k úniku kvapaliny. Vážny únik môže znefunkčniť nielen pruženie, ale u starších modelov aj brzdy a posilňovač riadenia.
• Nutnosť pravidelnej údržby: Hydropneumatické gule časom strácajú tlak a musia sa meniť približne každých 5 až 6 rokov alebo po najazdení cca 130 000 km. Ak sa údržba zanedbá, auto stvrdne a jazda sa stane nekomfortnou.
• Zložitosť a hmotnosť: Systém obsahuje množstvo komponentov, ako sú čerpadlá, zásobníky, hydraulické vedenia a elektronické senzory. To zvyšuje celkovú hmotnosť vozidla a pravdepodobnosť, že sa niečo pokazí.
• Morská choroba: Niektorým pasažierom môže byť v autách s týmto pružením nevoľno kvôli špecifickému húpavému pohybu karosérie.
• Obmedzená dostupnosť: V súčasnosti už takmer žiadny masový výrobca (vrátane Citroënu) tento systém do nových osobných áut neinštaluje, čo sťažuje hľadanie náhradných dielov pre staršie modely.

Použitie

Hydropneumatické pruženie bolo historicky spojené predovšetkým so značkou Citroën:

• Citroën DS (1955) - prvé sériové vozidlo s hydropneumatickým pružením
• Citroën CX, BX, XM, C5, C6 - ďalšie generácie systému
• Citroën Hydractive - elektronicky riadená verzia s možnosťou prepínania medzi komfortným a športovým režimom

V súčasnosti sa od hydropneumatického pruženia postupne upúšťa kvôli vysokým nákladom na výrobu a údržbu. Nahrádza ho pneumatické pruženie, ktoré je jednoduchšie a lacnejšie na údržbu.

Nasledujúce učivo: