Электромагнитная подвеска: принцип работы плюсы и минусы

Как устроена адаптивная подвеска автомобиля

В зависимости от производителя, подвеска может видоизменяться и менять составные детали, но есть те элементы, которые будут стандартными для всех вариантов. Как правило, в такой набор входит:

  • электронный блок управления;

активные стойки (регулируемые стойки автомобиля);

стабилизаторы поперечной устойчивости с функцией регулировки;

разнообразные датчики (неровность дороги, крен кузова, клиренса и другие).

Каждый из перечисленных элементов несет существенную ответственность в функционале адаптивной системы авто. Электронный блок управления подвеской автомобиля считается сердцем механизма, именно он отвечает за выбор режима и настройку отдельных механизмов. Как правило, он анализирует информацию, собранную с разных датчиков, либо же получает команду от ручного блока (селектор, которым управляет водитель). В зависимости от поступившего вида сигнала, корректировка жесткости будет автоматической (в случае сбора информации с датчиков) или же принудительным (по команде водителя).

На фото стабилизатор поперечной устойчивости с электронной регулировкой

Суть работы стабилизатора с электронной регулировкой такая же, как и в обычном стабилизаторе поперечной устойчивости, только разница в возможности регулировки степени жесткости, в зависимости от команды блока управления. Зачастую он срабатывает в момент маневрирования автомобиля, за счет чего уменьшается крен кузова. Блок управления способен просчитать сигналы за миллисекунды, что позволяет мгновенно реагировать на неровности дороги и разные ситуации.

Датчики для адаптивной основы автомобиля – обычно специальные устройства, предназначением которых является измерение и сбор информации и передача на центральный блок управления. Для примера, датчик ускорения машины собирает данные о качестве дорогие, а в момент раскачки кузова срабатывает и передает информацию в блок управления.

Второй датчик – датчик неровности дороги, он реагирует на неровности и передает информацию о вертикальном колебании кузова автомобиля. Многие считают именно его главным, так как он отвечает за дальнейшую регулировку стоек. Не менее важным считается датчик положения кузова автомобиля, он отвечает за горизонтальное положение и во время маневров передает данные о наклоне кузова (при торможении или разгоне). Зачастую в такой ситуации кузов автомобиля наклоняется вперед при резком торможении или же назад в случае резкого ускорения.

На фото регулируемые адаптивные стойки подвески

Последняя деталь адаптивной системы — регулируемые (активные) стойки. Данные элементы быстро реагируют на дорожное покрытие, а так же на стиль передвижения транспортного средства. За счет изменения давления жидкости внутри, меняется и жесткость подвески в целом. Специалисты выделяют два основных типа активных стоек: с магнитно-реологической жидкость и с электромагнитным клапаном.

Первый вариант активных стоек заполнен специальной жидкостью. Вязкость жидкости может меняться в зависимости от силы воздействия электромагнитного поля. Чем выше сопротивление жидкости прохождения через клапан, тем более жесткой будет основа автомобиля. Такие стойки используются в автомобилях марки Cadillac и Chevrolet (MagneRide) или Audi (Magnetic Ride).Стойки с электромагнитным клапаном меняют свою жесткость методом открытия или закрытия клапана (клапан с переменным сечением). В зависимости от команды блока управления, сечение меняется, соответственно меняется и жесткость стоек. Такой тип механизма можно встретить на подвесках автомобилей Volkswagen (DCC), Mercedes-Benz (ADS), Toyota (AVS), Opel (CDS) и BMW (EDC).

Что надо знать об электромагнитной подвеске

Быстрее всего работают узлы и элементы, использующие электромагнитное взаимодействие между составными частями.

Такие устройства способны максимально оперативно реагировать на внешние воздействия, получая команды от электронного контроллера.

Принцип работы

Известно, что одноимённые полюса магнитов отталкиваются. Если магниты выполнены с электрической активацией, то такое устройство называется электромагнитом. Изменяя величину тока, проходящего по обмоткам электромагнитов можно регулировать силу их отталкивания.

Всё это позволяет использовать конструкцию из двух и более магнитов, как эффективную и быстродействующую пружину, поскольку внешний эффект совершенно идентичен стальной рессоре или её спиральному аналогу – пружине.

Получившаяся электромагнитная пружина обладает чрезвычайно полезным свойством мгновенной реакции на управляющее воздействие. Никаким другим способом добиться такой скорости невозможно, гидравлика и пневматика имеют задержки, измеряемые секундами, что для быстрого изменения мгновенной жёсткости неприемлемо.

Имея такой мощный инструмент в подвеске конструкторам остаётся только построить электронный блок управления, снабдить его нужным набором датчиков и разработать соответствующее программное обеспечение управляющего микрокомпьютера.

Теоретически такая задача легко выполнима, хотя на практике и выявляются определённые сложности. Как обычно, всё упирается в цену вопроса. Особенно если это касается крупносерийного производства. Можно создать идеально работающую систему, но в массовом выпуске она не будет обладать нужной конкурентоспособностью.

Ещё один путь внедрения электротехники в подвеску – это применение её в демпфирующих элементах более традиционной гидравлической конструкции.

Здесь можно поступить двумя способами:

  • управлять электрогидравлическими клапанами, через которые перетекает рабочая жидкость амортизатора, уменьшение сечения переходного отверстия ведёт к повышению эффективной жёсткости узла и наоборот, амортизатор работает мягче, если масло в нём перетекает свободно;
  • тот же эффект даст изменение свойств самой жидкости под воздействием внешнего электромагнитного поля, такие смеси существуют, в них используется принцип пространственной ориентации ферромагнитных частиц.

Второй способ даёт большее быстродействие, но и стоит дороже, поскольку подобные жидкости высокотехнологичны и сложны в производстве.

Из каких элементов состоит?

На сегодняшний день, на рынке главенствуют три компании:

Естественно, устройство каждой упомянутой подвески будет отличаться.

Электромагнитная подвеска от Delphi представляет собой амортизатор, состоящий из одной трубки, заполненной веществом с включением магнитных составляющих. Они составляют 30% от всего объема необходимой жидкости, а чтобы она не выливалась, в шасси присутствует специальное покрытие.

Это интересно: Tiger Moon

В роли электромагнита выступает поршневая головка, управляемая компьютеризированной системой бортового типа. Электромагнитная подвеска от SKF – это капсула с двумя электромагнитами.

Когда машина находится в движении, система начинает анализировать информацию и, при необходимости, может менять жидкость демпферного элемента, в зависимости от информации, поступающей от колесных датчиков.

Подвеска от Bose считается лучшей конструкцией данного типа. Она представляет собой электродвигатель линейного типа с несколькими режимами:

  • демпфирующий элемент;
  • упругий элемент.

Это шток, на котором расположены магниты. Когда автомобиль движется, шток выполняет двигательные манипуляции по всей длине статора. Данное обстоятельство позволяет очень уверенно чувствовать себя даже на достаточно неровной дороге.

Активная подвеска для «народного» авто: отдалённая перспектива или реальность?

Традиционно активные подвески применяются в автомобилях премиум-класса

Это естественно, если принять во внимание сложность и высокую стоимость механизма. Подавляющее большинство недорогих моделей авто по сей день решают проблемы неровности дороги при помощи обычной подвески

Но инженерная мысль не стоит на месте, новые технологии постепенно внедряются и в бюджетные модели авто. Например, компания Ford планирует снабдить свою модель «Форд Фокус» четвёртого поколения активной подвеской с защитой от неровностей дорожного покрытия.

В данной модели подвески применяется 12 датчиков, которые каждые 2 миллисекунды докладывают бортовому компьютеру информацию о положении кузова и состоянии амортизаторов. Получив вводную о существенном ухабе или выбоине, компьютер посылает системе команду на изменение жёсткости амортизатора. Внешне это выглядит следующим образом: амортизатор колеса, которое начинает проваливаться в яму, становится жёстким, «зажимается» и не доходит до нижнего положения.

Такая подвеска не имеет всей полноты функций устройств, которые ставятся на дорогостоящие модели автомобилей, но, тем не менее, имеет все возможности для того, чтобы стать востребованной средним классом потребителей.

Заключение

Сложность конструктивных решений при разработке активной подвески обуславливает её высокую стоимость. Но разработчики активно двигаются вперёд, при всей сложности агрегата стоимость его постепенно удешевляется и становится доступной более широкому классу автомобилистов. Стремление к комфорту и безопасности на дорогах не позволит инженерам остановиться на достигнутом, и можно с уверенностью сказать, что «идеальная» подвеска в скором будущем станет нормой для ведущих производителей автомобилей, независимо от класса выпускаемых авто.

Видео об «идеальной» подвеске:

Виды подвесок автомобиля

Автомобильная подвеска в зависимости от конструктивных особенностей и строения бывает следующих видов.

  • Зависимая. Первый вариант конструкции, который был применен в автомобилестроении. Описан выше, в разделе, посвященном истории узла. Отличительная особенность – жесткая связь обеих колесных осей с амортизаторами и рессорами. Несмотря на низкий уровень комфорта при езде, является самой дешевой в производстве и очень надежной – неисправности возникают крайне редко. Оба фактора обусловлены простотой конструкции.
  • Независимая. Каждое из колес движется независимо от другого (отсюда и название). Это реализовано за счет рычагов, которые закреплены одной стороной на оси, а второй – на колесах. Они способны передвигаться в вертикальной плоскости. Поэтому при изменении положения колеса второе сохраняет свою позицию. В результате на кузов передается гораздо меньше ударов. Кроме того, колеса всегда имеют сцепление с дорожным покрытием. Иногда независимой оставляют только одну ось (ведомую).
  • Полунезависимая. Вместо рычага используется торсионная балка. Она приподнимает вместе с собой часть оси. Благодаря этому удается достичь комфорта, близкого к независимой подвеске, и надежности, близкого к зависимой. Таким образом, полунезависимая конструкция занимает промежуточное положение между ними.
  • Пневматическая. Вместо амортизаторов использует цилиндры со сжатым воздухом, по которым передвигаются поршни. Именно они гасят удары. В современных моделях автомобилей уровнем давления воздуха в таких цилиндрах часто управляет ЭБУ. Наиболее широко пневмоподвеска применяется на грузовых транспортных средствах. Однако сегодня ее используют и на легковых авто.
  • Гидравлическая. Аналогична пневматической, но вместо воздуха в цилиндрах находится специальная жидкость. Гидравлическая подвеска не только прекрасно гасит удары, но и «умеет» регулировать клиренс, жесткость реакции на неровности дорожного покрытия.
  • Торсионная. В такой конструкции используют продольный торсион (штангу), которая движется в вертикально плоскости и наряду с амортизатором гасит колебания. Однако встретить ее в легковых авто достаточно трудно – чаще всего ее применяют на грузовиках.
  • Электромагнитная. Роль амортизаторов выполняют электромагниты. Такой вариант обычно устанавливают на авто премиум-класса. Поскольку электромагниты требуют большого расхода энергии, часто подобную подвеску сочетают с гидравлической, получая таким образом составной вариант, экономящий заряд аккумулятора.
  • Двухрычажная. Движением колеса в данном случае управляют 2 рычага. Один закреплен сверху, другой снизу. Между ними расположен амортизатор. Такая подвеска считается более эффективной, чем традиционные варианты. Рычажная подвеска может не ограничиваться двумя рычагами – иногда их гораздо больше. Это позволяет более равномерно распределять нагрузку с колеса.
  • Интегральная. Состоит из нескольких рычагов, поворотного кулака и соединительной тяги. Обычно устанавливается на ведомые колеса.
  • Винтовая. Подразумевает использование специализированных стоек стабилизатора (в народе – косточки) с нанесенной на их поверхность резьбой.

Существуют и другие классификации. Например, в зависимости от способности к сжатию подвеску делят на 2 типа:

  • длинноходная;
  • короткоходная.

Первая чаще всего применяется на внедорожниках, так как позволяет преодолевать серьезные препятствия и обеспечивает постоянный контакт колес с дорожным покрытием. Вторая обычно используется на легковых (в том числе спортивных) автомобилях, так как улучшает управляемость транспортным средством.

Состав системы

В комплекс входят устройства, обеспечивающие работу по регулированию демпфирующих свойств и динамической жёсткости, а также минимизирующие крены кузова:

  • контроллер подвески с микропроцессором, памятью и схемами ввода-вывода;
  • активные механизмы парирования крена (управляемые стабилизаторы поперечной устойчивости);
  • комплекс датчиков;
  • амортизаторы, допускающие электронное управление жёсткостью.

Органами управления приборной панели, чаще всего это бортовой интерактивный дисплей, водитель может задать один из режимов работы по своим предпочтениям. Допускается преобладание комфорта, спортивности или внедорожных способностей, а также более продвинутая индивидуальная настройка функций с запоминанием режима. Накопленная адаптация может быть оперативно сброшена на исходные настройки.

Требования к поперечным стабилизаторам всегда отличаются противоречивостью. С одной стороны, их назначение состоит в обеспечении минимальных кренов кузова. Но так подвеска приобретает характер зависимости, а значит снижается комфорт. При движении по плохим дорогам более ценным свойством будет ещё большая свобода отдельных колёс для достижения максимальной артикуляции осей. Только так для обеспечения постоянного контакта шин с покрытием будут полностью использованы все запасы ходов подвески. Стабилизатор с постоянной жёсткостью, который обычно представляет собой простой пруток из пружинной стали, работающий по принципу торсиона, одинаково хорошо служить во всех условиях не сможет.

В активных подвесках стабилизатор выполняется разрезным, с возможностью электронного регулирования. Для управления приведённой жёсткостью можно использовать разные принципы. Одни производители применяют преднатяг на закручивание электродвигателем с редуктором, другие гидравлический способ, устанавливая гидроцилиндры на стабилизатор или его крепление к кузову. Возможна и полная имитация штанги стабилизатора индивидуальными гидроцилиндрами, работающими параллельно с упругими элементами.

Регулируемые амортизаторы

Обычный амортизатор имеет свойство изменения своей динамической жёсткости в зависимости от скорости и ускорения движения штока. Достигается это системой дросселирующих клапанов, через которые перетекает амортизационная жидкость.

Для оперативного контроля перепускных дросселей возможны два пути – установка электромагнитных клапанов золотникового типа или изменение свойств жидкости в магнитном поле. Производители применяют оба способа, второй реже, поскольку для него потребуется специальная жидкость, изменяющая свою вязкость в магнитном поле.

Типовое разнообразие

Любая из подвесок автомобилей должна обеспечивать необходимую плавность хода, обладать кинематическими характеристиками, отвечающих требованиям устойчивости и управляемости авто.

В авто с зависимой подвеской подразумевается жесткое соединение колес, стоящих напротив, движение одного из которых в поперечной плоскости содействует перемещению второго. Авто с независимой подвеской характеризуются более сложной конструкцией, у которой смещение колес не зависит друг от друга. Этот тип независимых подвески авто подразделяются на рычажные и свечные. Виды, которые встречаются чаще всего:

  • с качающимися полуосями;
  • на продольных рычагах (пружинная, торсионная);
  • с косыми рычагами;
  • с продольными и поперечными рычагами;
  • с двойными продольными и поперечными рычагами (пружинные, торсионные, рессорные);
  • торсионно-рычажные;
  • «Макферсон»;
  • гидропневматические и пневматические подвески;
  • адаптивные.

Зависимый тип

На авто этого типа подвески подразумевается жесткая связь между колесами. Агрегаты зависимого типа относятся к первым изобретениям человечества, которые ушли не очень далеко от конструкции телег, когда два колеса соединялись между собой осью.

Современные аналоги разделяются на рессорные и пружинные. Первый вариант в качестве упругого элемента предусматривает рессору, крепление которой проводится к балке моста, концами к раме или корпусу авто. Второй вариант подвесок подразумевает использование пружины.

Зависимая подвеска

Пусть этот тип и считается устаревшим в силу давности его изобретения, он до сих пор находит широкое применение среди грузовых автомобилей и внедорожников. Недостатки, которые безразличны на плохой дороге, становятся очевидными на трассе:

  • управляемость остается желать лучшего из-за приличных подрессоренных масс при условии движения на высокой скорости;
  • плохая устойчивость курсового типа;
  • уровень комфорт для легковых автомобилей очень мал.

Независимый тип

Это вариант подвесок авто совершенно другой и не имеющий ничего общего с рассмотренным ранее. Подобная конструкция не имеет жесткой связи между колесами. На практике такая подвеска подразумевает автономное крепление каждого колеса к кузову авто, а при колебании одного из них эти изменения не передаются к остальным. Благодаря этому фактору крен кузова уменьшается, как результат устойчивость повышается. Практическая реализация варианта независимых подвесок автомобилей разнообразна, которая объедена в два основных типа: рычажные и свечные. Виды первых: двухрычажные, поперечнорычажные, косорычажные и продольнорычажные. Последние включают подвески МакФерсона.

Среди легковых автомобилей широко распространены подвески МакФерсона и поперечнорычажная. Причины, которые наделяют авто рядом преимуществ, объясняют фактор популярности подвесок, среди них:

  • достойный уровень комфорта;
  • высокая степень управляемости;
  • хорошая обратная связь при рулении;
  • крены минимальны;
  • высокая скорость движения.

Независимая подвеска

Комбинированный тип

Это комбинация двух автомобильных подвесок, описанных ранее. Их конструкция спереди включает установку независимой подвески, а сзади – установку моста. Компромиссное решение разработчиков позволяет достичь комфортного передвижения по асфальту и свободного преодоления незначительного бездорожья.

Подобная комбинация легковых автомобилей идеально впишется в кроссоверы и паркетники. Возможность свободно передвигаться по городу, выезжать в лес на пикник либо проезда по проселочным дорогам становится воплощаемой задачей. Пусть и получится что-то среднее, зато в большинстве случаев обеспечит приемлемые условия движения.

Комбинации, заслуживающие внимания

Описанные выше виды подвесок не исчерпывают их многообразие. Существуют ещё некоторые типы агрегатов, которые заслуживают внимания:

  • Торсионная. Основывается на работе специального элемента – торсиона, представляющего собой металлический вал. Его функция представлена в виде скручивания при возникновении нагрузки.
  • Активная. Для легковых автомобилей с этой подвеской термин «активная» предусматривает возможность колебания параметров при эксплуатации агрегата.
  • Пневматическая. Отвечает за изменение высоты автомобилей относительно дороги, другими словами, колебания клиренса. Конструкция пневмоподвески предусматривает применение пневмоупоров на каждом колесе. Отдельно взятая пневматическая подвеска легковых автомобилей не является отдельным видом, но служит своеобразным дополнением к стандартной.

Датчики

Это устройства, предназначенные для измерения и сбора данных, которые необходимы на бортовом компьютере для изменения настроек и параметров подвески при необходимости.

Мы надеемся, что нам удалось внести немного больше ясности в вопрос о том, что такое активная подвеска, но давайте разберемся, как эта подвеска работает в целом.

Представьте себе, что вы едете по шоссе, и ваша поездка проходит относительно гладко (настолько же плавно, насколько это возможно на обычных трассах). Однако в один прекрасный момент вы решаете съехать с шоссе и поехать по дороге третьего класса, усеянной выбоинами.

Если у вас стандартная подвеска, у вас нет другого выбора, кроме как увидеть, что вибрации в салоне увеличиваются, и ваш автомобиль будет подпрыгивать чаще и неприятнее. Вы также должны быть осторожны при вождении и двигаться медленнее и осторожнее, так как существует опасность потери контроля над автомобилем при любых неровностях.

Однако, если у вас активная подвеска, это изменение типа дорожного покрытия, по которому вы едете, никак не повлияет на вас, потому что, как только вы выезжаете с шоссе, вы можете просто перенастроить амортизаторы, и они станут «тверже». или наоборот — если вы едете по ухабистой дороге на шоссе, вы можете перенастроить подвеску так, чтобы она стала «более мягкой».

Все это возможно благодаря активной подвеске, которая может автоматически адаптироваться к вашей дороге и стилю вождения.

Конечно, как мы упоминали в начале, то, насколько подвеска сможет адаптироваться, зависит от того, является ли она активной или адаптивной. В первом случае вы сможете отрегулировать всю подвеску, а во втором — только амортизаторы.

Активная подвеска – приближение к идеалу

Как известно, ходовая часть авто может отличаться жёсткой подвеской — в этом случае крен кузова будет минимальным, а степень управляемости высокая. Мягкая же подвеска привнесёт мягкость хода в движение, но резкие маневры станут опасны. Как найти «золотую середину»?

Производители пришли к выводу, что оптимальным решением будет активная подвеска. Название говорит само за себя: конструкция должна уметь изменять свои характеристики в процессе движения автомобиля.

Преимущества

Процесс создания и усовершенствования активной подвески длится уже давно. Первая модель была установлена на Citroёn французскими инженерами. Немногим позже эстафету приняли проектировщики Mercedes-Benz. Преимущества введённого новшества очевидны:

  • активная подвеска дала машине возможность автоматически подстраиваться под неровности дороги;

крен автомобиля при движении уменьшился, а следовательно, маневренность стала выше;

конструктивные особенности подвески позволили адаптировать ряд характеристик авто к стилю вождения.

Изначально громоздкая и сравнительно примитивная, активная подвеска со временем сменила габариты на более компактные, а своё устройство – на более сложное.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Ремонт авто
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock
detector