Aktivní pérování: V čem spočívá a jaký je rozdíl mezi pérováním a tlumením?

Pérování nebo tlumení se souhrnně označuje jako odpružení. To tudíž zahrnuje obě uvedené složky. Pérování má za úkol snižovat přenos sil z pohybujícího se kola na karoserii, naproti tomu tlumení omezuje kmitání náprav a dílů podvozku vůči karoserii. V úvodu zmíněné pružinové pérování je nejčastěji k vidění v podobě takzvané vinuté pružiny. U užitkových vozidel, případně různých pick-upů se lze setkat také s listovou pružinou příčně či podélně vedenou a dále existují ještě torzní tyče. A to jak příčné, tak také podélné. Toto řešení dnes používá na zadní nápravě třeba Volvo S90/V90/XC90, v minulosti tím proslula třeba francouzská konstrukční škola. Smyslem náhrady pružinového pérování pneumatickým nebo hydropneumatickým je umožnit vozidlu zachovat si stálou světlou výšku bez ohledu na jeho zatížení.

Vzduch místo oceli

Snaha nahradit ocelové pružiny vzduchem není nikterak nová. Naopak první pokusy se datují až do začátku 20. století. Pokud nepočítáme různá speciální vozidla či autobusy a těžká užitková vozidla, pak v osobních autech patří prvenství Američanům, konkrétně firmě Cadillac, v Evropě toto jako první uvedl Mercedes-Benz třídy S (W112), krátce na to byl touto technikou vybaven Mercedes-Benz 600 neboli Pullman, technicky asi nejsložitější a nejvyspělejší automobil své doby. K většímu rozmachu pneumatického odpružení u osobních aut pak došlo až v 90. letech a samozřejmě v následující dekádě.

U pneumatického odpružení se využívá principu, kdy stlačení pružin zvýšeným zatížením vozidla se vyrovná změnou hmotnosti vzduchu při jeho stálém objemu. Princip si vysvětlíme na odpružení Mercedes-Benzu Airmatic. V jeho případě se lze setkat se dvěma verzemi. Jednak je to klasický Airmatic a dále systém s doplňkovým označením DC. Jde o zkratku Dual Control neboli pokročilejší verze, která řídí jak pérování, tak současně i tlumení.

Při použití pneumatického odpružení odpadá ocelová pružina, kterou nahrazuje speciální pryžový vak, který je součástí pružící jednotky. Umístěna je v její horní části. Obecně vzato se u pneumatického odpružení rozlišuje vlnovcová pružina, kterou najdete najdete hlavně u užitkových vozidel a autobusů a dále membránová pružina, používaná u osobních automobilů, konkrétně i u Airmaticu Mercedes-Benzu.

Všechny typy adaptivního odpružení: V čem se liší?

Uvnitř výše uvedeného pryžového vaku, nahrazujícího klasickou pružinu se tak nachází stlačený vzduch, díky němuž je karoserie měkce izolována od podvozku. Systém, konkrétně u Airmaticu nabízí při jízdě jednu podstatnou výhodu. Tou je fakt, že při dynamické jízdě, ať už v zatáčce či v přímce, dokáže systém část membrány odpojit od systému a tím dosáhnout větší tuhosti vzduchového vaku (pružiny). Tím se podaří eliminovat pohyby karoserie, což je při rychlé jízdě nežádoucí jev obecně zhoršující ovladatelnost vozidla. Naopak při klidné, pomalé jízdě systém využívá celý objem pružící jednotky, což zlepšuje jízdní komfort.

Součástí pneumatického odpružení může být (ale i nemusí) proměnná tuhost tlumičů, které se podobají těm, používaným u ocelových pružin. Tlumič se v tomto případě nachází uvnitř pružící jednotky. U mercedesů a jeho Airmaticu je dokonce tlumič dodáván coby samostatný náhradní díl. Stejně to má také Audi, které pneumatické odpružení původně vyvinuté firmou Continental nabízí od roku 2000, kdy mělo premiéru v modelu A6 Allroad první generace. Právě v původním Allroadu systém umožnil změnit světlou výšku vozu v několika stupních, ale již nebylo možné měnit tuhost tlumičů. Toto nabízí Audi až u novější verze systému, třeba v A8 druhé generace.

Adaptivní systém tlumení ve spojení s pneumatickým odpružením pracuje podobně, jako v případě, že jsou tlumiče kombinovány s klasickými vinutými pružinami. V případě Airmatic DC je dokonce každý z tlumičů řízen zcela individuálně. Reaguje tak kupříkladu na prudký vyhýbací manévr či požadavek řidiče na razantní zrychlení vozu, kdy takzvaně zarazí pedál plynu lidově řečeno do podlahy. Dokonce už starší verze Airmaticu DC uměla zcela změnit tuhost každého z tlumičů během pouhých 50 milisekund.

Pneumatické odpružení je obecně vysoce sofistikovaný systém, který vyžaduje nejen zmíněné čtyři pružící jednotky, ale rovněž zásobníky tlaku (vzduchojemy), blok magnetických regulačních ventilů, řídicí jednotku a samozřejmě kompresor, který je zdrojem stlačeného vzduchu. A dále to jsou snímače, zejména světlé výšky vozidla, tvořené potenciometry, připojenými ke stabilizátorům jednotlivých náprav.

Kapalina místo vzduchu

Alternativu k pneumatickému odpružení představuje odpružení plynokapalinové neboli hydropneumatické. Ačkoliv jej v minulosti používal třeba Rolls-Royce Silver Shadow, či Maserati Quatroporte 2. generace a dokonce také Mercedes-Benz u typu 450 SEL 6.9 (vrcholný typ řady W116), již po desítky let je záležitostí prakticky výhradně francouzské automobilky Citroën. Však také zmíněné vozy Rolls-Royce a Maserati přímo francouzské řešení odpružení převzaly.

Automobilka, jež má ve znaku šípovité ozubení (žádné dvojité šípy to nejsou), plynokapalinové odpružení poprvé uvedla v sériové výrobě v roce 1955 na legendárním modelu DS. Bohužel, jak se zdá, mu v současnosti zvoní hrana, neboť před časem se šéfka Citroënu Linda Jacksonová nechala slyšet, že francouzská automobilka již tento systém odpružení dále rozvíjet nebude. Co bude místo něj je otázkou. Dle dobře informovaných zdrojů by to mohlo být výše popsané pneumatické odpružení, které Francouzi údajně dále modifikují. Jde ale jen u zákulisní “šuškandu”. Oficiální stanovisko k tomuto dosud nepadlo.

Jak vlastně plynokapalinové odpružení funguje a jak moc se liší od pneumatického? V zásadě lze říci, že funkce systému je podobná, leč odlišnost značná.

Hydropneumatické odpružení využívá vlastností kapaliny i plynu. Zjednodušeně řečeno, změna objemu plynu odpovídá přírůstku, případně úbytku, kapaliny. Její fyzikální vlastností je nestlačitelnost. Druhou je fakt, že tlak v kapalině se šíří rovnoměrně všemi směry. Oboje popsal francouzský fyzik Blaise Pascal už v 17. století.

Každé kolo má vlastní pružící jednotku, která plně nahrazuje soustavu „pružina-tlumič“ nezbytnou u konvenčního pérování. Skládá se ze dvou částí. Spodní je tvořena válcem, na nějž je napojena takzvaná koule (podle charakteristického tvaru) fungující jako vyrovnávací prostor. Uvnitř je pak membrána, která ji rozděluje na dvě části (polokoule). Nad membránou je plyn (dusík), vyznačující se konstantní hmotností. Pod membránou je hydraulická kapalina LHM, u modelů s nejnovější verzí odpružení Hydractive III/Hydractive III+ LDS.

Ve zmíněném válci se pohybuje píst, přičemž přívod kapaliny je nad ním, naopak odvod pod ním. Při pohybu nahoru píst vytlačuje hydraulickou kapalinu přes tlumící dvoucestný ventil, který zastává funkci klasického tlumiče do spodní části koule. A zároveň tak proti membráně a plynu (dusíku) nad ní. Při pohybu pístu nahoru dochází ke zmenšování prostoru nad membránou, při pohybu dolů naopak k jeho zvětšování.

Při pohybu pístu nahoru je kapalina vytlačována pravým sacím ventilem, v okamžiku, kdy jde píst dolů, naopak levým. Rozdílným průměrem obou ventilů je docíleno různé tlumení při stlačování a roztahování pružiny. Jde o podobný efekt, jaký nabízejí klasické dvoučinné tlumiče. Ty však na rozdíl od pneumatického odpružení plynokapalinové nepoužívá.

Dlouhá léta nabízelo plynokapalinové odpružení “pouze” možnost změnit světlou výšku vozidla respektive ji udržovat nezávisle na jeho zatížení. V roce 1989 s příchodem Citroënu XM se poprvé objevil systém Hydractive. Až dosud mělo každé kolo jednu pružící jednotku, takzvanou kouli. Na jednu nápravu tedy připadaly dvě pružící jednotky (koule). U systému Hydractive byla na každou nápravu použita navíc ještě jedna koule, jejímž připojováním a odpojováním se měnila tuhost odpružení ve dvou režimech. V komfortním módu byla třetí pružící jednotka k systému připojena, naopak v tuhém sportovním odpojena. Vše záviselo na aktuální jízdní situaci a nebo také na přání řidiče, který mohl tlačítkem “sport” trvale aktivovat tuhý režim.

Technika: Plynokapalinové odpružení Citroënu v zrcadle času

Pomyslného vrcholu systém dále vyvinutý a přetavený v Hydractive II dosáhl ve voze Xantia Activa, kde umožňoval aktivně pracovat proti náklonům karosérie vozidla v rychle projížděné zatáčce. V poslední, již o něco jednodušší evoluci byla nabízena verze Hydractive III případně vyspělejší III+. Až do jejího příchodu systém zahrnoval také strojní brzdy a rovněž posilovač řízení. V Hydractive III respektive III+ již výrobce používal konvenční brzdy a podtlakovým posilovačem brzdného účinku. Ovšem v daleko větší míře se uplatnila elektronika, nyní již pracující v součinnosti s multiplexní sítí vozidla, zde pojmenovanou MUX a takzvanou hydraulicko-elektronickou jednotkou BHI. Hydractive III/III+ se poprvé objevil v první generaci modelu C5 a dále v upravené formě v luxusní C6. Dodnes se nabízí v C5 II, ale jak už jsme uvedli, jeho dny jsou již sečteny.

Závěr

Ač obě verze aktivního pérování nabízejí podobné vlastnosti, každý k nim jde odlišnou cestou. jenže zatímco pneumatické pérování nabízí čím dále více automobilek, jak proniká do stále nižších segmentů automobilů, plynokapalinové odpružení zakrátko vstoupí do propadliště dějin.