Amortyzator w amortyzatorze, czyli hydrauliczne odbojniki. Niebawem staną się hitem

Klasyczne odbojniki (odboje, ograniczniki, potocznie nazywane także bałwankami), są gumowymi elementami, które zapobiegają całkowitemu zamknięciu/dobiciu amortyzatora po najechaniu na dużą nierówność.

Gdy zawieszenie wykonuje pełny skok, działają wówczas odboje, które nie są w stanie przenieść dużych sił w sposób płynny, a część z nich oddają na zawieszenie, dlatego odczuwa się to jako uderzenie.

Odboje mają na celu z jednej strony chronić amortyzator przed zniszczeniem w sytuacji, gdy zawieszenie ulega skrajnej kompresji, z drugiej zaś chronić pasażerów przed skutkami gwałtownego, mocnego dobicia na nierówności, w sytuacji, gdy siła tłumienia amortyzatora jest niewystarczająca.

Zawieszenia samochodów projektowane są tak, by podczas jazdy jak najrzadziej dochodziło do sytuacji, gdy odbojniki muszą zadziałać. Aby to osiągnąć, siła tłumienia amortyzatora musi być tak dobrana, by temu zapobiec. To oczywiście wymusza pewien kompromis, co z kolei stwarza ograniczenia w zakresie komfortu resorowania.

Dlatego też od wielu lat stosuje się w niektórych typach pojazdów, często jako opcję, amortyzatory adaptacyjne, o zmiennej sile tłumienia, które same dostosowują się do warunków drogowych i zmieniają swoją twardość w bardzo krótkim czasie.

Niestety jest to stosunkowo skomplikowane i drogie rozwiązanie, wymagające tworzenia dwóch typów amortyzatorów dla jednego pojazdu oraz dodatkowej instalacji elektrycznej. Okazuje się, że można to uprościć.

Wyobraźcie sobie teraz, że zamiast odbojników gumowych, w ich miejsce montowane są małe, dodatkowe amortyzatory hydrauliczne. Mają one większą siłę tłumienia od zwykłej gumy, zatem mogą przyjąć większe obciążenie, a dzięki swojej hydraulicznej konstrukcji, tłumią mocne uderzenia płynniej, łagodniej, bardziej komfortowo.

W przeciwieństwie do klasycznych odbojów mechanicznych (gumowych), które pochłaniają energię, ale też oddają jej część, ogranicznik hydrauliczny pochłania całą energię. Nie ma więc efektu odbicia.

Zatem obojnik hydrauliczny można normalnie wykorzystać do pracy, ponieważ daje on większy zapas skoku zanim "wyczerpie się" skok właściwego amortyzatora, a amortyzator zostanie całkowicie zamknięty.

To z kolei pozwala ustawić bardziej miękką charakterystykę pracy amortyzatora, który przy dużych obciążeniach będzie częściej dochodził do ogranicznika, ponieważ pozwala na to jego konstrukcja. Efekt? Większy komfort jazdy po małych i średnich nierównościach, które występują najczęściej. Natomiast przy dużych, dobicie zawieszenia będzie łagodniej odczuwane.

Nie wiem dokładnie kiedy zastosowano po raz pierwszy takie rozwiązanie, ale jego popularność, a właściwie nagłaśniane jest ono dopiero w tym roku. Jednak hydrauliczne odbojniki jako dodatkowy element zawieszenia jest znany od wielu lat w ekstremalnym tuningu samochodów terenowych.

W offroadowym środowisku nazywa się je Bump Stops. Nic dziwnego, że stosuje się je w samochodach terenowych – w nich skok zawieszenia „kończy się” znacznie częściej i znacznie bardziej gwałtownie niż w osobowych.

Głośniej na ten temat zrobiło się podczas premiery nowego Renault Megane R.S. Jednak to nie inżynierowie Renault byli pionierami – podobne rozwiązanie zastosowano wcześniej w Peugeocie 308 GTi – ale to właśnie ludzie z Renault Sport poświęcili sporo uwagi na jego zaprezentowanie. Przygotowali także materiał wideo i odpowiednią grafikę.

Zobacz zasadę działania odbojników hydraulicznych w Renault Megane R.S. na wideo:

Nieco wcześniej Citroën zapowiedział, że zawieszenia hydropneumatyczne zostaną w ich samochodach zastąpione innowacyjnym zawieszeniem mechanicznym o porównywalnym komforcie resorowania. Początkowo mówiło się o programie Citroën Advanced Comfort. Teraz wiemy o co dokładnie chodzi.

Citroën we współpracy z firmą KYB stworzył podwójny hydrauliczny system ograniczników, składający się nie tylko z hydraulicznych tłumików zamiast klasycznych odbojników, ale także małych sprężyn umieszczonych wewnątrz obudowy amortyzatora. Nazwano to progresywną poduszką hydrauliczną.

Hydrauliczne ograniczniki są umieszczone na obu końcach amortyzatora, jeden z nich odpowiada za zakres pracy bliski dobicia (pełnej kompresji), a drugi za zakres bliski odbicia (pełnego rozciągnięcia). Dzięki temu pełny zakres pracy amortyzatora jest podzielony na trzy części.

Podczas jazdy zwykłą drogą, typowe nierówności tłumi tradycyjny amortyzator, który dzięki dwóm hydraulicznym ogranicznikom można było ustawić na niską siłę tłumienia (bardzo miękki). Dzięki temu w większości sytuacji pasażerowie citroëna czują, że jadą wyjątkowo komfortowym samochodem.

Natomiast w zakresach granicznych – po wjechaniu w dużą dziurę lub najechaniu na duży wybój – gdy zakres pracy amortyzatora się kończy, działają hydrauliczne ograniczniki, które tłumią najmocniejsze siły.

Przypominam, że szybkie, pełne rozciągnięcie amortyzatora może być – moim zdaniem zawsze jest – bardziej nieprzyjemne w odczuciu od mocnego, szybkiego dobicia. W tym właśnie zakresie pracuje już nie zwykła guma, lecz hydraulika wspomagana sprężynami.

Efekt jest taki, że w przypadku amortyzatora Citroëna z systemem progresywnej poduszki hydraulicznej, mamy do czynienia nie z dwoma amortyzatorami w jednym, ale w pewnym sensie z trzema.

Zobacz jak działa systemem progresywnej poduszki hydraulicznej w samochodach Citroëna:

Do powyższego wideo, proponuję także bardziej zaawansowany komentarz bezpośrednio z firmy KYB:

Zasada działania ogranicznika odbicia opiera się na wzmocnionym elemencie z tworzywa sztucznego, który jest umieszczony w cylindrze roboczym amortyzatora poprzez deformację, określając obszar roboczy hydraulicznego ogranicznika odbicia. Kiedy podkładka ogranicznika styka się z elementem z tworzywa powstaje nowa komora olejowa, co oznacza, że olej może wydostać się z komory tylko przez otwór elementu. Ten kontrolowany przepływ oleju generuje siłę hydrauliczną, którą można dostosować za pomocą regulacji otwarcia elementu. Dodatkowo obszar roboczy tego ogranicznika hydraulicznego można regulować poprzez zmianę długości odkształcenia wewnętrznej rury.

W przypadku hydraulicznego ogranicznika ściskania stosuje się podobną zasadę. Nowa komora olejowa powstaje w wyniku oddziaływania elementu polimerowego umieszczonego w zespole zaworowym tłoczyska i dopasowanej metalowej rurze w dolnym zespole zaworowym. Część polimerowa posiada odpowiednie otwory dla zapewnienia przepływu oleju, co pozwoli na dostosowanie parametrów zapewnianych przez system. Aby osiągnąć pożądany maksymalny zakres siły tłumienia, wstępnie sprężony dodatkowy zawór jest umieszczony w podzespole dolnego zespołu zaworowego. Zastosowanie hydraulicznego ogranicznika ściskania, umożliwia producentowi samochodu upraszczanie konstrukcji innych elementów zawieszenia takich jak np. odbój amortyzatora a także na nowo definiuje niektóre elementy konstrukcyjne ze względu na mniejsze obciążenia, które będą przenoszone na podwozie pojazdu.

Moim zdaniem tak, ponieważ już teraz mamy bardzo dużo samochodów typu SUV, które co do zasady mają być komfortowe nie tylko na twardej szosie, ale też na bezdrożach, gdzie częściej dochodzi do dobicia amortyzatora.

Już teraz wiemy, że system taki stosuje się w crossoverach Citroëna, ale także chociażby w Fordzie Fiesta Active.

Z drugiej strony, od tanich aut sportowych wymaga się znacznie wyższego poziomu komfortu niż kilka lat temu. Hot hatche mają być samochodami na co dzień, a jednocześnie zapewniającymi możliwie najlepsze osiągi.

Ze względu na niższe koszty, a także potencjał tego rozwiązania, hydrauliczne odbojniki mogą powoli zastępować amortyzatory adaptacyjne. Efektem tego są dwa wspomniane auta – Renault Megane R.S. oraz Peugeot 308 GTI – swoją drogą, rzeczywiście komfortowe na dużych nierównościach.