Подвеска: рынок, новинки и перспективы

В списке узлов и компонентов транспортного средства, которые мы традиционно считаем само собой разумеющимися, автомобильная подвеска определенно находится на первых местах. Без нее любая, казалось бы, безобидная поездка по неровной улице потенциально могла бы привести к серьезному ухудшению (если не сказать больше) самочувствия водителя и пассажиров. Она же является и одной из самых динамично развивающихся систем в современном автомобилестроении. Что нового появилось на рынке с момента нашего последнего обзора по подвеске? Какие события произошли и куда движется инженерная мысль в этом сегменте? Обо всем этом читайте в нашей публикации.

Как прогнозирует Business Research Company, мировой рынок компонентов рулевого управления и подвески автомобилей увеличится с 90,91 млрд долларов в 2022 г. до 100,46 млрд долларов в 2023 г. при совокупном годовом темпе роста (CAGR) в 10,5%. К сожалению, украинский кризис подорвал шансы на быстрое восстановление мировой экономики после пандемии COVID-19, по крайней мере, в краткосрочной перспективе. Конфликт уже привел к экономическим санкциям в отношении нескольких стран, резкому росту цен на сырье и сбоям в цепочках поставок, вызвав инфляцию финансов, товаров и услуг и затронув многие рынки по всему миру. Тем не менее аналитики прогнозируют уверенное увеличение рынка компонентов рулевого управления и подвески автомобилей до 147,03 млрд долларов в 2027 г. при среднегодовом росте на 10,0%.

Ожидается, что все более и более широкое внедрение электромобильности в развитых странах и модернизация промышленности в странах с формирующейся рыночной экономикой будут стимулировать спрос на автомобильные системы подвески. Постоянно происходит внедрение различных технологических инноваций. Растущая интеграция датчиков и электроники в компоненты подвески привела к разработке различных усовершенствованных систем. Например, таких, как система непрерывного регулирования демпфирования (CDC), которая является одной из основных функций современных ходовых, оснащенных амортизаторами, использующими один или два электромагнитных клапана с электронным управлением. Это может оптимизировать демпфирование и еще больше улучшить ходовые качества автомобиля.

Система активной подвески обладает способностью непрерывно приспосабливаться к различным дорожным условиям, перенастраиваясь и адаптируясь. Кроме того, модернизированные датчики и микропроцессоры в системе активной подвески часто предоставляют информацию в режиме реального времени, благодаря чему она может мгновенно реагировать на нестабильность хода и обеспечивать превосходное ощущение дороги, безопасность, отзывчивость и управляемость автомобилем.

Следующим шагом будет внедрение предиктивных систем, которые, исходя из заложенного маршрута и топографической ориентации на местности, будут заранее корректировать свои настройки, чтобы подготовленное транспортное средство лучше преодолевало сложные участки пути и откровенные дефекты дорожного покрытия. Также они будут способствовать тому, чтобы, опять же предвосхищая изменение рельефа местности, приближение поворотов и т.д., самым оптимальным образом регулировать жесткость/мягкость, демпфирующую способность и проч. параметры для более безопасного и комфортного передвижения.

Производители автомобилей премиум-класса и класса люкс энергично интегрируют активные и полуактивные подвески в свои новые модели, меняя обычные традиционные системы. Эти детали нового поколения открывают значительные возможности для расширения рынка.

С другой стороны, надо понимать, что расширение рынка потребует дополнительных инвестиций в разработку. Так, например, автомобилестроителям и производителям систем подвески придется создавать новые решения для расширяющегося парка электромобилей, глобальные продажи которых набирают обороты из года в год. Кроме того, им придется адаптироваться и конкурировать, конструируя детали, используемые в моделях беспилотных автомобилей. 

В связи с этим можно сказать, что одной из наиболее перспективных тенденцией в отрасли является разработка систем подвески с использованием технологии magnetic ride control (MRC или MagneRide) от General Motors (GM). Технология магнитных амортизаторов улучшает характеристики системы подвески и обеспечивает плавное вождение. В технологии используется жидкость с намагниченными частицами, действующая как амортизаторы с электронным управлением, которые реагируют на изменение условий движения и скорости в режиме реального времени, заставляя амортизаторы адаптироваться к изменяющейся местности. Такие амортизаторы, наряду с автомобильными датчиками, реагируют на рельеф каждые пять миллисекунд.

Основные события в сегменте за последние два года

В марте 2021 г. ThyssenKrupp начала расширять свое присутствие в Китае. Новая линия по выпуску амортизаторов в КНР строится на существующей производственной площадке ThyssenKrupp в Чанчжоу. Завод будет производить системы демпфирования с электронной регулировкой. Эти полуактивные амортизаторы используют датчики для измерения вибраций, распознавания ситуации опасного вождения и состояния автомобиля на протяжении всей поездки.

В мае 2022 г. Tenneco Inc объявила, что с 2023 модельного года Mercedes-AMG SL в сегменте роскошных родстеров будет оснащен двумя новейшими технологиями интеллектуальной подвески из линейки Monroe Intelligent Suspension. Новые модели будут предлагаться с полуактивной подвеской Tenneco CVSA2 или с интегрированной подвеской CVSA2/Kinetic.

В апреле 2021 г. Continental расширила ассортимент своей продукции амортизаторами пневматической подвески. Первоначально продукты стали доступны для моделей марок VW и Audi, включая Audi A8, Audi Q7 и VW Touareg.

С конца 2021 г. Apple работает над проектом Titan для разработки полностью автономных транспортных средств и получила патент от Управления по патентам и товарным знакам США на свою новую систему подвески, которая регулирует высоту кузова автомобиля путем подъема-опускания и блокирует его, когда человек входит в автомобиль или выходит из него.

В марте 2021 г. корпорация Mando заключила соглашение с Volkswagen Group о поставке 50 миллионов единиц систем подвески в рамках 10-летнего контракта. Сумма сделки составляет 1,25 млрд долларов, а эти системы будут использоваться в будущих моделях Volkswagen. Ежегодно компания обязуется отгружать до 6 млн шт. напрямую на европейский завод концерна.

В 2022 г. Jaguar Land Rover (JLR) объявил о выпуске нового Land Rover Defender 130 следующего модельного года. Defender 130 в стандартной комплектации оснащен системой интеллектуального полного привода Land Rover (iAWD) и восьмиступенчатой автоматической коробкой передач ZF. Он комплектуется «электронной пневматической подвеской с адаптивной динамикой» и усовершенствованной системой Terrain Response от Land Rover.

В 2022 г. Thyssenkrupp AG открыла новый технологический центр для глобальной разработки продуктов подвески для тяжелых транспортных средств в Сан-Паулу, Бразилия, управляемый подразделением Springs & Stabilizers. Thyssenkrupp имеет заводы по производству пружин и стабилизаторов в Сан-Паулу и Ибирите, которые производят пружины и стабилизаторы для транспортных средств различных размеров, таких как легковые автомобили, автобусы и грузовики.

В 2022 г. поставщик технологий для систем подвески KW Automotive приобрела подразделение технологий амортизации у AL-KO Group, чтобы расширить свой бизнес.

В 2022 г. итальянский производитель компонентов подвески для мотоциклов Marzocchi представил свою первую полностью активную подвеску для мотоциклов на Международной выставке мотоциклов и аксессуаров – 2021 в Италии.

В 2021 г. Tenneco завершила сделку по приобретению 90,5% акций Öhlins Intressenter AB, шведской технологической компании, которая разрабатывает системы и компоненты подвески премиум-класса для автомобильной промышленности и автоспорта.

Российский рынок

События на российском рынке деталей подвески в прошлом году развивались по хорошо известному профессиональному сообществу и, в общем-то, понятному сценарию. После февраля 2022 г. свою деятельность в стране приостановили все глобальные компании – производители автокомпонентов из Европы, Америки и Японии.

Момент истины наступал постепенно, но неуклонно. Приостановка деятельности перерастала в полное прощание с рынком в течение нескольких месяцев. Сначала эвакуировались американские бренды. В их числе были хорошо всем нам известные Moog, Delphi, Monroe и т.д. Потом пришла очередь европейцев. На родину вернулись Bilstein, febi, Lemforder, Meyle, Ruville и целый ряд других брендов.

При этом процесс миграции сопровождался постоянными колебаниями цены в достаточно широких границах. Зачастую запчасти именитых, премиальных фирм можно было купить по баснословно низкой цене, а стоимость бюджетников вдруг внезапно взлетала до небес.

Ближе к концу года ситуация стабилизировалась. Выйдя на максимальную маржу, какой, по некоторым оценкам, не было даже в самые лучшие годы развития рынка, импортеры и дистрибьюторы сформировали финансовый и складской резерв на случай неблагоприятных трендов. Никто не исключает резкого снижения обменного курса (более того – все его, в общем-то, ожидают в ближайшей перспективе), поэтому для дальнейшего выживания бизнесу была принципиально важна финансовая подушка, способная смягчить удары валютных курсов.

Последней на данный момент, кто официально объявил об уходе, стала KYB, покинувшая Россию в феврале 2023 г. Поэтому сегмент амортизаторов вообще остался без ключевых игроков, исторически занимавших на нем доминирующую долю. Впрочем, для рынка в целом это не стало трагедией. Большие или меньше по объему потери происходили и в других сегментах. Однако их с успехом занимали более гибкие и лояльные бренды, способные предложить качественную замену по адекватной стоимости. Причем не только российские, но и зарубежные. Среди них, конечно же, стоит назвать CTR, FEBEST, Parts-Mall и проч.

Таким образом, сегодня уже можно с полным правом и достаточно уверенно утверждать, что с внезапным вызовом рынок вполне благополучно справился. Поставки стабилизировались, логистика выровнялась, цены зафиксировали на некоем оптимально допустимом уровне, обеспечивая покупательский паритет и определенную гарантию на случай обвала рубля. Постепенно осваиваются новые бренды – это преимущественно собственные торговые марки дистрибьюторов. Другими словами, невосполнимой потерей уход глобальных брендов не стал. Хотя приобретение целого ряда наиболее высокотехнологичных позиций, особенно в области пневматической подвески, алюминиевых элементов подвески, управляющей демпфированием электроники и т.п., по-прежнему вызывает серьезные проблемы.

Гидровыравнивание от Vibracoustic

В последнее время обострилась потребность в более простых и доступных системах выравнивания кузова автомобиля, позволяющих сделать эту премиальную функцию доступной для небольших транспортных средств. Компания Vibracoustic разработала совершенно новую систему гидравлического выравнивания, которая обеспечивает преимущества регулировки высоты хода в новых сегментах рынка. Запатентованная система гидравлического выравнивания может быть адаптирована для установки на переднюю или заднюю ось и является экономичным решением для регулировки высоты автомобилей компакт-класса, включая электромобили самого малого размера. Кроме того, система также может помочь повысить энергоэффективность электромобилей и тем самым способствовать сокращению размера аккумуляторной батареи при сохранении того же запаса хода.

Полностью действующий прототип системы гидровыравнивания обеспечивает 40 мм хода на колесе, но может регулироваться в зависимости от потребности конкретного транспортного средства. При использовании в качестве установки на заднюю ось он может компенсировать нагрузку на багажник, обеспечить повышенный комфорт и поддерживать дорожный просвет для полностью загруженных автомобилей, регулировать так называемый «угол сваливания» для улучшения охлаждения аккумуляторов электромобилей или обеспечивать более удобное положение кузова для погрузочно-разгрузочных работ.

Применяемый как к передней, так и к задней оси, он может дополнительно регулировать дорожный просвет при проезде «лежачих полицейских» или опускать автомобиль при движении на высокой скорости, чтобы уменьшить лобовое сопротивление и увеличить запас хода.

В настоящее время пневматические пружины и сложные приводы являются единственными действующими решениями для выравнивания в автомобилях. Несмотря на свою исключительную эффективность, они, как правило, слишком сложны и дорогостоящи, чтобы устанавливать их на автомобили массового сегмента или компактных размеров. Гидравлическое выравнивание от Vibracoustic позволит производителям автомобилей использовать одноосные или двухосные системы регулировки высоты хода при значительно меньших затратах. Компания уже обсуждает предстоящие приложения с несколькими производителями автомобилей, включая совершенно новые модели электромобилей.

Ядром системы гидровыравнивания является гидравлический привод. Конструкция привода основана на технологии пневматической пружины. Он управляется специальным электронным блоком управления (ECU), включающим программное обеспечение, разработанное компанией Vibracoustic. Также в систему входят датчики высоты и блок питания (насос, бак, клапаны). Система обеспечивает скорость выравнивания 10 мм в секунду при работе с двумя углами, когда транспортное средство неподвижно. Прототип системы гидропривода подвески нового поколения был тщательно протестирован на долговечность и функциональность при установке в популярный европейский автомобиль C-сегмента.

Тестирование показало, что система гидравлического выравнивания в этой машине существенно улучшила показатели управляемости и комфорта загруженного транспортного средства. Испытанная в сложных дорожных условиях различной амплитуды и частоты, система значительно повысила комфорт на низких частотах до 15 Гц благодаря значительному снижению возбуждения, вызванного дорогой.

Напечатанные детали подвески

Специалисты Исследовательского института аддитивных производственных технологий Фраунгофера (IAPT) совместно с инженерами Fiat Chrysler Automobiles (FCA) разработали 3D-печатную деталь подвески для одного из спортивных автомобилей концерна.

Используя аддитивное производство, команда смогла интегрировать тормозной суппорт автомобиля в держатель, сделав его на 36% легче и более устойчивым к усталости. Учитывая, что сокращение составных частей тормозной системы, как было установлено, сокращает связанные с ней затраты и время изготовления, это может представлять собой первый шаг группы FCA к серийной 3D-печати компонентов автомобиля.

В настоящее время рассматриваемая система подвески состоит из двенадцати отдельных компонентов, включая ступицу, поворотный кулак, тормозной суппорт, гидравлику и теплозащитный экран. Изготовление этих деталей по отдельности перед их сборкой с использованием винтов, уплотнений и шайб, конечно же, является сложным, трудоемким и дорогостоящим процессом.

Используя оптимизацию топологии, группа инженеров разработала прототип системы, объединивший двенадцать компонентов узла в один консолидированный блок. Получившаяся бионически усовершенствованная конструкция весит, как уже было сказано, на 36% процентов меньше, чем оригинал, и отличается повышенной усталостной прочностью благодаря более прочной конструкции.

Более того, ударопрочные качества детали позволяют предположить, что она будет работать лучше, чем оригинал, с точки зрения шума, вибрации и жесткости (NVH). Кроме того, устранив слабые места нынешней подвески, инженеры считают, что их модуль может прослужить заметно дольше, что снизит неудобства, связанные с обслуживанием.

Хотя усовершенствованный компонент имеет очевидные преимущества для конечного использования, по словам Рубена Мейта из Фраунгофера, основная цель проекта заключалась в улучшении производственной стороны процесса.

Наряду с «первым в мире» напечатанным на 3D-принтере поворотным кулаком инженеры приняли участие в дальнейших совместных изысканиях, в ходе которых они переработали несколько дополнительных легких компонентов. В рамках своего исследования команда также рассмотрела материалы, обработку и обеспечение качества и в настоящее время изучает другие области, в которых применение аддитивных технологий также может быть полезным.

Активированный уголь, но не от отравления

Инновационная технология пневматических рессор, разработанная британским специалистом по материалам Carbon Air, для обеспечения более плавного хода использует любопытные свойства активированного угля. Как известно, одним из его ключевых преимуществ и собственно основной причиной, по которой он сегодня активно используется, является его высокая степень микропористости, значительно увеличивающая площадь поверхности и помогающая адсорбировать загрязняющие вещества или, если вы применяете его к суспензионной системе, молекулы воздуха.

Объясняя принцип, технический директор Carbon Air Джон Коукли сказал, что, когда активированный уголь добавляется в контейнер и воздух внутри находится под давлением, происходит «адсорбция», что позволяет контейнеру «удерживать» большую концентрацию молекул воздуха, чем такому же контейнеру без активированного угля. В результате вместо резкого роста давления по мере того, как воздух становится «плотнее», давление в контейнере нарастает постепенно. Это явление и положено в основу функционирования пневматических рессор, предлагаемых компанией.

Системы пневматической подвески уже давно используются в большегрузных транспортных средствах, таких как грузовики и автобусы, но в настоящее время они становятся все более популярными в пассажирских автомобилях. Однако оптимизация характеристик пневматических рессор, лежащих в основе этих систем, может потребовать некоторых сложных инженерных компромиссов. Дело в том, что пневморессоры обычно становятся очень жесткими при быстром воздействии. То есть сделать так, чтобы они были достаточно мягкими в динамических условиях (или при движении по неровным поверхностям), но не слишком мягкими в более статических, довольно проблематично.

Однако добавление активированного угля позволяет решить эту проблему, улучшая динамическую жесткость за счет сокращения роста давления внутри пневмы к концу ее хода и тем самым обеспечивая более линейную реакцию в динамическом режиме.

Технологией сразу заинтересовалась Audi и, приобретя на нее эксклюзивные права, уже использует на серийных A6 и A7.

Стекловолоконная пружина

Компания Rheinmetall разработала уникальную пружину подвески из стекловолокна. В сотрудничестве с OEM-производителем премиум-класса технологическая группа из Дюссельдорфа представила этот продукт публике в виде прототипа в середине прошлого года. Он стал результатом стартовавшего в 2021 г. проекта, направленного на повышение эффективности современных систем подвески.

Новые пружины из армированного стекловолокном пластика, по утверждению разработчиков, обеспечивают преимущество в неподрессоренной массе до 75% по сравнению с обычными стальными цилиндрическими пружинами. Это делает их особенно подходящими для электромобилей с оптимизированным запасом хода.