Zawieszenie montowane w nowoczesnych samochodach to kompromis pomiędzy komfortem, stabilnością i sterownością. Zawieszenie o podwyższonej sztywności gwarantuje odpowiednio minimalny poziom przechyłów, gwarantuje komfort i stabilność.
Miękkie zawieszenie charakteryzuje się płynniejszą jazdą, podczas wykonywania manewrów samochód kołysze się, co prowadzi do zwiększonej niestabilności i złego prowadzenia.
Dlatego producenci samochodów starają się opracować najnowsze konstrukcje aktywnego zawieszenia.
Termin „aktywny” oznacza takie zawieszenie, którego główne parametry zmieniają się podczas pracy. Wprowadzony w nią układ elektroniczny pozwala na zmianę niezbędnych parametrów w trybie automatycznym. Konstrukcję zawieszenia można podzielić na jej elementy, dla każdego z których zmieniają się następujące parametry:
Niektóre rodzaje konstrukcji wykorzystują oddziaływanie na kilka elementów jednocześnie. Najczęściej w zawieszeniu aktywnym stosuje się amortyzatory o zmiennym stopniu tłumienia. To zawieszenie nazywa się zawieszeniem adaptacyjnym. Często ten typ określany jest mianem zawieszenia półaktywnego, ze względu na to, że nie zawiera dodatkowych napędów.
Aby zmienić zdolność tłumienia amortyzatorów, stosuje się dwie metody: pierwszą jest użycie zaworów elektromagnetycznych, a także obecność specjalnego magnetycznego płynu reologicznego. Sam amortyzator jest nim wypełniony. Stopień tłumienia każdego amortyzatora jest kontrolowany indywidualnie i jest realizowany przez elektroniczną jednostkę sterującą.
Znane konstrukcje zawieszenia opisanego powyżej typu adaptacyjnego to:
- Adaptacyjna kontrola podwozia, DCC (Volkswagen);
- adaptacyjny system tłumienia, ADS (Mercedes-Benz);
- Adaptacyjne zmienne zawieszenie, AVS (Toyota);
- Ciągła kontrola tłumienia, CDS (Opel);
- Elektroniczna kontrola amortyzatorów, EDC (BMW).
Opcja aktywnego zawieszenia, w której zastosowano specjalne elementy elastyczne, jest uważana za najbardziej wszechstronną. Pozwala na stałe utrzymywanie wymaganej wysokości nadwozia oraz sztywności układu zawieszenia. Ale pod względem cech konstrukcyjnych jest bardziej sztywny. Jego koszt jest znacznie wyższy, podobnie jak naprawy. Oprócz tradycyjnych sprężyn instalowane są w nim elastyczne elementy hydropneumatyczne i pneumatyczne.
Zawieszenie Active Body Control, ABC firmy Mercedes-Benz reguluje poziom sztywności za pomocą siłownika hydraulicznego. W celu jego działania olej jest wtryskiwany do kolumny amortyzatora pod wysokim ciśnieniem, a płyn hydrauliczny działa na współosiowo umieszczoną sprężynę.
Jednostka sterująca siłownika hydraulicznego amortyzatora odbiera dane z 13 różnych czujników, w tym czujników przyspieszenia wzdłużnego, pozycji ciała i ciśnienia. Obecność systemu ABC praktycznie eliminuje występowanie przechyłów nadwozia podczas pokonywania zakrętów, hamowania i przyspieszania. Wraz ze wzrostem prędkości samochodu powyżej 60 km / h system automatycznie obniża samochód o 11 mm.
Zawieszenie pneumatyczne oparte jest na elemencie pneumatycznie elastycznym. Dzięki niemu możliwa staje się zmiana wysokości nadwozia względem jezdni. Ciśnienie wtryskiwane jest do elementów za pomocą specjalnego silnika elektrycznego ze sprężarką. Sztywność zawieszenia zmienia się za pomocą tłumionych amortyzatorów. Na tej zasadzie powstało zawieszenie Airmatic Dual Control firmy Mercedes-Benz, które wykorzystuje system adaptacyjnego tłumienia.
Elementy zawieszenia hydropneumatycznego pozwalają na regulację wysokości nadwozia oraz sztywności zawieszenia. Zawieszenie jest regulowane za pomocą wysokociśnieniowego siłownika hydraulicznego. Układ hydrauliczny zasilany jest przez zawory elektromagnetyczne. Jednym ze współczesnych przykładów takiego zawieszenia jest system Hydractive trzeciej generacji montowany w samochodach Citroen.
Osobną kategorię zawieszeń typu aktywnego stanowią konstrukcje zawierające stabilizatory. W tym przypadku odpowiadają za sztywność zawieszenia. Poruszając się po linii prostej, stabilizator nie włącza się, ruchy zawieszenia zwiększają się. W ten sposób poprawia się prowadzenie na nierównych drogach. Podczas pokonywania zakrętów lub gwałtownej zmiany kierunku sztywność stabilizatora wzrasta, zapobiegając w ten sposób występowaniu przechyłów nadwozia.
Najpopularniejsze rodzaje zawieszeń to:
- Dynamiczny napęd od BMW;
- Kinetic Dynamic Suspension System, KDSS firmy Toyota.
Ciekawa wersja aktywnego zawieszenia jest montowana w samochodach Hyundai. Jest to system zawieszenia z aktywną kontrolą geometrii (Active Geometry Control Suspension, AGCS). Realizuje możliwość zmiany długości dźwigni. Wpływają na wydajność zbieżności tylnych kół. Podczas jazdy na wprost i wykonywania manewrów z małą prędkością system wybiera minimalną zbieżność. Podczas wykonywania manewrów z dużą prędkością prowadzi to do zwiększenia zbieżności, co poprawia prowadzenie. System AGCS współpracuje z systemem kontroli stabilności.
Zajmijmy się najpierw pojęciami, ponieważ obecnie używa się różnych terminów - aktywne zawieszenie, adaptacyjne ... Rozważymy więc, że aktywne podwozie jest bardziej ogólną definicją. Przecież zmiana charakterystyki zawieszenia w celu zwiększenia stabilności, sterowności, pozbycia się przechyłów itp. może być zarówno prewencyjny (przez naciśnięcie przycisku w kabinie pasażerskiej lub poprzez ręczną regulację), jak i w pełni automatyczny.
W tym drugim przypadku należy mówić o adaptacyjnym układzie jezdnym. Zawieszenie takie za pomocą różnych czujników i urządzeń elektronicznych zbiera dane o położeniu karoserii, jakości nawierzchni i parametrach jazdy, aby samodzielnie dostosować swoją pracę do konkretnych warunków, stylu jazdy kierowcy czy trybu jazdy. on wybrał. Głównym i najważniejszym zadaniem zawieszenia adaptacyjnego jest jak najszybsze określenie, co znajduje się pod kołami samochodu i jak się jeździ, a następnie natychmiastowa przebudowa charakterystyki: zmiana luzu, stopnia tłumienia, geometrii zawieszenia, a czasem nawet . .. wyregulować kąty skrętu tylnych kół.
HISTORIA AKTYWNEGO ZAWIESZENIA
Początek historii aktywnego zawieszenia można uznać za lata 50. ubiegłego wieku, kiedy to w samochodzie po raz pierwszy pojawiły się dziwaczne kolumny hydropneumatyczne jako elementy sprężyste. Rolę tradycyjnych amortyzatorów i sprężyn pełnią w tej konstrukcji specjalne cylindry hydrauliczne i kule akumulatorów hydraulicznych z doładowaniem gazowym. Zasada jest prosta: zmieniamy ciśnienie płynu - zmieniamy parametry układu jezdnego. W tamtych czasach ta konstrukcja była bardzo nieporęczna i ciężka, ale w pełni uzasadniała się dużą płynnością ruchu i możliwością regulacji wysokości jazdy.
Metalowe kule na schemacie to dodatkowe (na przykład nie działają w trybie twardego zawieszenia) hydropneumatyczne elementy sprężyste, które są wewnętrznie oddzielone elastycznymi membranami. Na dole kuli znajduje się płyn roboczy, a na górze azot.
Citroen jako pierwszy zastosował w swoich samochodach amortyzatory hydropneumatyczne. Stało się to w 1954 roku. Francuzi dalej rozwijali ten temat (m.in. na legendarnym modelu DS), a w latach 90. zadebiutowało bardziej zaawansowane zawieszenie hydropneumatyczne Hydractive, które inżynierowie modernizują do dziś. Tutaj uznano go już za adaptacyjny, ponieważ za pomocą elektroniki mógł samodzielnie dostosowywać się do warunków jazdy: lepiej łagodzić wstrząsy docierające do nadwozia, zmniejszać dziobanie podczas hamowania, radzić sobie z przechyłami na zakrętach, a także regulować prześwit samochodu do prędkości samochodu i koła jezdnego. Automatyczna zmiana sztywności każdego elementu elastycznego w adaptacyjnym zawieszeniu hydropneumatycznym polega na sterowaniu ciśnieniem cieczy i gazu w układzie (aby w pełni zrozumieć zasadę działania takiego schematu zawieszenia, obejrzyj poniższy film).
ZMIENNE AMORTYZATORY
A jednak z biegiem lat hydropneumatyka nie stała się łatwiejsza. Raczej przeciwnie. Dlatego bardziej logiczne jest rozpoczęcie historii od najzwyklejszego sposobu dostosowania charakterystyki zawieszenia do nawierzchni drogi - indywidualnej kontroli sztywności każdego amortyzatora. Przypomnijmy, że są one niezbędne w każdym samochodzie do tłumienia drgań nadwozia. Typowy amortyzator to cylinder podzielony na oddzielne komory za pomocą elastycznego tłoka (czasem jest ich kilka). Gdy zawiesina jest aktywowana, ciecz przepływa z jednej wnęki do drugiej. Ale nie swobodnie, ale przez specjalne zawory dławiące. W związku z tym wewnątrz amortyzatora powstaje opór hydrauliczny, dzięki czemu nagromadzenie zanika.
Okazuje się, że kontrolując natężenie przepływu płynu, można zmienić sztywność amortyzatora. A więc - aby poważnie poprawić osiągi samochodu metodami dość budżetowymi. W końcu dziś regulowane amortyzatory są produkowane przez wiele firm do różnych modeli samochodów. Technologia została opracowana.
W zależności od urządzenia amortyzatora jego regulacja może odbywać się ręcznie (specjalną śrubą na amortyzatorze lub poprzez naciśnięcie przycisku w kabinie), jak również w pełni automatycznie. Ale ponieważ mówimy o zawieszeniach adaptacyjnych, rozważymy tylko ostatnią opcję, która zwykle nadal pozwala proaktywnie dostosować zawieszenie - wybierając określony tryb jazdy (na przykład standardowy zestaw trzech trybów: Komfort, Normal i Sport ).
We współczesnych konstrukcjach amortyzatorów adaptacyjnych stosuje się dwa główne narzędzia kontroli stopnia sprężystości: 1. układ oparty na zaworach elektromagnetycznych; 2. za pomocą tzw. fluidu magnetoreologicznego.
Obie wersje pozwalają indywidualnie automatycznie zmieniać stopień tłumienia każdego amortyzatora w zależności od stanu jezdni, parametrów ruchu pojazdu, stylu jazdy i/lub prewencyjnie na żądanie kierowcy. Podwozie z adaptacyjnymi amortyzatorami znacznie zmienia zachowanie samochodu na drodze, ale w zakresie sterowania jest zauważalnie gorsze, na przykład, od hydropneumatyki.
- Jak rozmieszczony jest amortyzator adaptacyjny oparty na elektrozaworach?
Jeśli w konwencjonalnym amortyzatorze kanały w poruszającym się tłoku mają stałą powierzchnię przepływu dla równomiernego przepływu płynu roboczego, to w amortyzatorach adaptacyjnych można to zmienić za pomocą specjalnych elektrozaworów. Dzieje się to w następujący sposób: elektronika zbiera wiele różnych danych (reakcja amortyzatora na kompresję/odbicie, prześwit, skok zawieszenia, przyspieszenie nadwozia w samolotach, sygnał zmiany trybu itp.), a następnie błyskawicznie przydziela poszczególne polecenia do każdego amortyzatora pochłaniacz: rozpuścić lub przytrzymać przez określony czas i ilość.
W tym momencie wewnątrz jednego lub drugiego amortyzatora, pod wpływem prądu, obszar przepływu kanału zmienia się w ciągu kilku milisekund, a jednocześnie intensywność przepływu płynu roboczego. Ponadto zawór regulacyjny wraz z elektromagnesem sterującym może być umieszczony w różnych miejscach: np. wewnątrz amortyzatora bezpośrednio na tłoku lub na zewnątrz z boku obudowy.
Technologia i ustawienia regulowanych amortyzatorów elektromagnetycznych są stale ulepszane, aby uzyskać płynne przejście od twardego do miękkiego tłumienia. Na przykład amortyzatory Bilstein mają specjalny centralny zawór DampTronic w tłoku, który pozwala bezstopniowo zmniejszać opór płynu roboczego.
- Jak działa amortyzator adaptacyjny na bazie płynu magnetoreologicznego?
Jeśli w pierwszym przypadku za regulację sztywności odpowiadały zawory elektromagnetyczne, to w amortyzatorach magnetoreologicznych jest to kontrolowane, jak można się domyślić, za pomocą specjalnego płynu magnetoreologicznego (ferromagnetycznego), którym wypełniony jest amortyzator.
Jakie supermoce posiada? W rzeczywistości nie ma w tym nic zawiłego: w składzie ferrofluidu można znaleźć wiele drobnych cząstek metalu, które reagują na zmiany pola magnetycznego wokół tłoczyska i tłoka amortyzatora. Wraz ze wzrostem natężenia prądu na solenoidzie (elektromagnesie) cząstki fluidu magnetycznego ustawiają się jak żołnierze na placu apelowym wzdłuż linii pola, a substancja natychmiast zmienia swoją lepkość, tworząc dodatkowy opór dla ruchu tłok wewnątrz amortyzatora, czyli usztywnienie go.
Wcześniej uważano, że proces zmiany stopnia tłumienia w magnetoreologicznym amortyzatorze jest szybszy, płynniejszy i dokładniejszy niż w konstrukcji z elektrozaworem. Jednak w tej chwili obie technologie są prawie równe pod względem wydajności. Dlatego w rzeczywistości kierowca prawie nie odczuwa różnicy. Jednak w zawieszeniach nowoczesnych supersamochodów (Ferrari, Porsche, Lamborghini), gdzie dużą rolę odgrywa czas reakcji na zmieniające się warunki jazdy, montowane są amortyzatory z płynem magnetoreologicznym.
Demonstracja adaptacyjnych amortyzatorów magnetoreologicznych Magnetic Ride firmy Audi.
ADAPTACYJNE ZAWIESZENIE PNEUMATYCZNE
Oczywiście w gamie zawieszeń adaptacyjnych szczególne miejsce zajmuje zawieszenie pneumatyczne, które do dziś nie ma sobie równych pod względem płynności. Strukturalnie ten schemat różni się od zwykłego podwozia brakiem tradycyjnych sprężyn, ponieważ ich rolę odgrywają elastyczne gumowe cylindry wypełnione powietrzem. Za pomocą sterowanego elektronicznie napędu pneumatycznego (układ zasilania powietrzem + odbiornik) możliwe jest filigranowe napompowanie lub opuszczenie każdej rozpórki pneumatycznej, regulując wysokość każdej części ciała w trybie automatycznym (lub prewencyjnym) w szerokim zakresie .
Aby kontrolować sztywność zawieszenia, te same adaptacyjne amortyzatory współpracują z resorami pneumatycznymi (przykładem takiego schematu jest Airmatic Dual Control firmy Mercedes-Benz). W zależności od konstrukcji podwozia mogą być montowane oddzielnie od resora pneumatycznego lub wewnątrz niego (kolumna pneumatyczna).
Nawiasem mówiąc, w schemacie hydropneumatycznym (Hydractive od Citroena) nie ma potrzeby stosowania konwencjonalnych amortyzatorów, ponieważ zawory elektromagnetyczne wewnątrz kolumny odpowiadają za parametry sztywności, które zmieniają intensywność przepływu płynu roboczego.
ADAPTACYJNE ZAWIESZENIE HYDRO-SPRĘŻYNOWE
Jednak niekoniecznie złożonej konstrukcji adaptacyjnego podwozia powinno towarzyszyć odrzucenie tak tradycyjnego elastycznego elementu jak sprężyna. Na przykład inżynierowie Mercedes-Benz w swoim podwoziu Active Body Control po prostu udoskonalili amortyzator z amortyzatorem, instalując na nim specjalny siłownik hydrauliczny. W rezultacie otrzymaliśmy jedno z najbardziej zaawansowanych istniejących zawieszeń adaptacyjnych.
Na podstawie danych z wielu czujników monitorujących ruch ciała we wszystkich kierunkach, a także odczytów ze specjalnych kamer stereo (skanujących jakość drogi 15 metrów do przodu) elektronika jest w stanie precyzyjnie wyregulować (poprzez otwieranie/zamykanie elektronicznych zaworów hydraulicznych) sztywność i elastyczność każdego hydraulicznego stojaka na sprężyny. W rezultacie taki system prawie całkowicie eliminuje przechyły nadwozia w różnych warunkach jazdy: skręcanie, przyspieszanie, hamowanie. Konstrukcja tak szybko reaguje na okoliczności, że umożliwiła nawet rezygnację z stabilizatora.
I oczywiście, podobnie jak zawieszenia pneumatyczne / hydropneumatyczne, hydrauliczny obwód sprężynowy może regulować wysokość nadwozia, „bawić się” sztywnością podwozia, a także automatycznie zmniejszać prześwit przy dużej prędkości, zwiększając stabilność pojazdu.
A to jest wideo demonstracja działania hydraulicznego resoru podwozia z funkcją skanowania drogi Magic Body Control
Przypomnijmy pokrótce zasadę jego działania: jeśli kamera stereo i czujnik przyspieszenia poprzecznego wykryją zakręt, to karoseria automatycznie pochyli się pod niewielkim kątem do środka zakrętu (jedna para hydraulicznych amortyzatorów natychmiast lekko się rozluźnia , a drugi lekko zaciska). Ma to na celu wyeliminowanie efektu przechyłu nadwozia na zakręcie, zwiększając komfort kierowcy i pasażerów. Jednak w rzeczywistości tylko… pasażer dostrzega pozytywny wynik. Ponieważ dla kierowcy przechylenie nadwozia jest rodzajem sygnału, informacją, dzięki której czuje i przewiduje taką lub inną reakcję samochodu na manewr. Dlatego, gdy działa system antypoślizgowy, informacja przychodzi ze zniekształceniem, a kierowca musi ponownie dostosować się psychicznie, tracąc informacje zwrotne od samochodu. Ale inżynierowie również borykają się z tym problemem. Na przykład specjaliści z Porsche ustawili swoje zawieszenie w taki sposób, aby kierowca sam wyczuł rozwój przechyłu, a elektronika zaczęła usuwać niepożądane konsekwencje dopiero po przekroczeniu pewnego stopnia nachylenia nadwozia.
ADAPTACYJNY STABILIZATOR
Rzeczywiście, dobrze czytacie napisy, bo nie tylko elementy sprężyste czy amortyzatory potrafią się dostosować, ale także elementy drugorzędne, takie jak np. stabilizator poprzeczny, zastosowany w zawieszeniu w celu zmniejszenia przechyłów. Nie zapominaj, że gdy pojazd jedzie prosto po nierównym terenie, stabilizator ma raczej negatywny wpływ, przenosząc wibracje z jednego koła na drugie i zmniejszając skok zawieszenia… Udało się tego uniknąć dzięki adaptacyjnemu stabilizatorowi poprzecznemu, który może wykonywać standardowym przeznaczeniu całkowicie się wyłączają, a nawet „bawią” swoją sztywnością w zależności od wielkości sił działających na karoserię.
Aktywny stabilizator poprzeczny składa się z dwóch części połączonych siłownikiem hydraulicznym. Kiedy specjalna elektryczna pompa hydrauliczna pompuje płyn roboczy do swojej wnęki, części stabilizatora obracają się względem siebie, jakby podnosiły bok maszyny, na który działa siła odśrodkowa
Aktywny stabilizator poprzeczny jest montowany na jednej lub obu osiach jednocześnie. Na zewnątrz praktycznie nie różni się od zwykłego, ale nie składa się z litego pręta ani rury, ale z dwóch części połączonych specjalnym hydraulicznym mechanizmem „skręcania”. Na przykład podczas jazdy na wprost rozpuszcza stabilizator, aby ten nie przeszkadzał w pracy zawieszeń. Ale w zakrętach lub przy agresywnej jeździe - zupełnie inna sprawa. W tym przypadku sztywność stabilizatora natychmiast wzrasta proporcjonalnie do wzrostu przyspieszenia poprzecznego i sił działających na samochód: element elastyczny albo pracuje w trybie normalnym, albo stale dostosowuje się do warunków. W tym drugim przypadku elektronika sama określa, w którym kierunku rozwija się przechylenie nadwozia i automatycznie „przekręca” części stabilizatorów po obciążonej stronie nadwozia. Czyli pod wpływem tego układu samochód lekko wychyla się z zakrętu, jak na wspomnianym wcześniej zawieszeniu Active Body Control, zapewniającym tzw. efekt „antypoślizgowy”. Ponadto aktywne stabilizatory zamontowane na obu osiach mogą wpływać na skłonność samochodu do poślizgu lub poślizgu.
Generalnie zastosowanie stabilizatorów adaptacyjnych znacznie poprawia sterowność i stabilność samochodu, więc nawet w największych i najcięższych modelach jak Range Rover Sport czy Porsche Cayenne stało się możliwe „przewracanie się” jak w samochodach sportowych z nisko położonym środkiem grawitacji.
ZAWIESZENIE OPARTE NA TYLNYCH WAHACZACH ADAPTACYJNYCH
Ale inżynierowie Hyundaia nie poszli dalej w ulepszaniu adaptacyjnych zawieszeń, tylko wybrali inną drogę, tworząc adaptacyjne… wahacze tylnego zawieszenia! Taki system nazywa się Active Geometry Control Suspension, czyli aktywna kontrola geometrii zawieszenia. W tej konstrukcji dla każdego tylnego koła przewidziano parę dodatkowych elektrycznie sterowanych wahaczy, których zbieżność zmienia się w zależności od warunków jazdy.
Dzięki temu zmniejsza się skłonność samochodu do poślizgu. Ponadto, dzięki temu, że wewnętrzne koło obraca się w zakręcie, ta podstępna sztuczka jednocześnie aktywnie walczy z podsterownością, pełniąc funkcję tak zwanego układu kierowniczego na wszystkie koła. W rzeczywistości te ostatnie można bezpiecznie przypisać adaptacyjnemu zawieszeniu samochodu. W końcu system ten dostosowuje się w ten sam sposób do różnych warunków jazdy, pomagając poprawić prowadzenie i stabilność samochodu.
PEŁNE PODWOZIE ZARZĄDZANIA
Prawie 30 lat temu w Hondzie Prelude po raz pierwszy zainstalowano w pełni kontrolowane podwozie, ale tego systemu nie można nazwać adaptacyjnym, ponieważ był całkowicie mechaniczny i bezpośrednio zależny od obrotu przednich kół. W dzisiejszych czasach wszystkim steruje elektronika, dlatego każde tylne koło ma specjalne silniki elektryczne (siłowniki), które są napędzane przez oddzielną jednostkę sterującą.
PERSPEKTYWY ROZWOJU ZAWIESZEŃ ADAPTACYJNYCH
Do tej pory inżynierowie próbują połączyć wszystkie wymyślone adaptacyjne systemy zawieszenia, zmniejszając ich wagę i rozmiar. W każdym razie głównym zadaniem inżynierów zajmujących się zawieszeniem samochodowym jest to, że zawieszenie każdego koła w danym momencie musi mieć swoje własne, unikalne ustawienia. I, jak wyraźnie widać, wiele firm w tym biznesie odniosło spory sukces.
Aleksiej Dergaczow
Zawieszenie adaptacyjne (inna nazwa półaktywne zawieszenie) - rodzaj aktywnego zawieszenia, w którym stopień tłumienia amortyzatorów zmienia się w zależności od stanu nawierzchni, parametrów jazdy i wymagań kierowcy. Przez stopień tłumienia rozumie się szybkość tłumienia oscylacji, która zależy od rezystancji amortyzatorów i wielkości mas resorowanych. W nowoczesnych konstrukcjach zawieszenia adaptacyjnego stosuje się dwie metody kontroli stopnia tłumienia amortyzatorów:
- za pomocą elektrozaworów;
- przy użyciu magnetycznego płynu reologicznego.
Podczas regulacji za pomocą elektromagnetycznego zaworu sterującego, jego powierzchnia przepływu zmienia się w zależności od wielkości działającego prądu. Im większy prąd, tym mniejszy obszar przepływu zaworu i odpowiednio wyższy stopień tłumienia amortyzatora (sztywne zawieszenie).
Z drugiej strony im mniejszy prąd, tym większa powierzchnia przepływu zaworu, tym mniejszy stopień tłumienia (miękkie zawieszenie). Zawór sterujący jest zainstalowany na każdym amortyzatorze i może być umieszczony wewnątrz lub na zewnątrz amortyzatora.
Amortyzatory z elektromagnetycznymi zaworami sterującymi są stosowane w konstrukcji następujących zawieszeń adaptacyjnych:
Magnetyczny płyn reologiczny zawiera cząsteczki metalu, które pod wpływem pola magnetycznego ustawiają się wzdłuż jego linii. Amortyzator wypełniony magnetycznym płynem reologicznym nie posiada tradycyjnych zaworów. Zamiast tego tłok ma kanały, przez które płyn swobodnie przepływa. Cewki elektromagnetyczne są również wbudowane w tłok. Po przyłożeniu napięcia do cewek cząstki magnetycznego płynu reologicznego ustawiają się wzdłuż linii pola magnetycznego i tworzą opór dla ruchu płynu przez kanały, zwiększając w ten sposób stopień tłumienia (sztywność zawieszenia).
Magnetyczny płyn reologiczny jest stosowany w projektowaniu zawieszenia adaptacyjnego znacznie rzadziej:
- MagneRide z General Motors (Cadillac, Chevrolet);
- Magnetic Ride od Audi.
Stopień tłumienia amortyzatorów jest kontrolowany przez elektroniczny system sterowania, który obejmuje urządzenia wejściowe, jednostkę sterującą i siłowniki.
W działaniu układu adaptacyjnego sterowania zawieszeniem wykorzystywane są następujące urządzenia wejściowe: czujniki prześwitu i przyspieszenia nadwozia, przełącznik trybu pracy.
Za pomocą przełącznika trybu reguluje się stopień tłumienia adaptacyjnego zawieszenia. Czujnik wysokości jazdy rejestruje wielkość skoku zawieszenia podczas kompresji i odbicia. Czujnik przyspieszenia nadwozia wykrywa przyspieszenie nadwozia pojazdu w płaszczyźnie pionowej. Liczba i zakres czujników różni się w zależności od konstrukcji adaptacyjnego zawieszenia. Na przykład zawieszenie DCC Volkswagena ma dwa czujniki prześwitu i dwa czujniki przyspieszenia nadwozia z przodu pojazdu i jeden z tyłu.
Sygnały z czujników trafiają do elektronicznej jednostki sterującej, gdzie zgodnie z zaprogramowanym programem są przetwarzane i generowane są sygnały sterujące dla elementów wykonawczych - elektrozaworów sterujących lub cewek elektromagnetycznych. Podczas pracy jednostka sterująca adaptacyjnego zawieszenia współpracuje z różnymi systemami pojazdu: wspomaganiem kierownicy, systemem zarządzania silnikiem, automatyczną skrzynią biegów i innymi.
Konstrukcja adaptacyjnego zawieszenia zazwyczaj zapewnia trzy tryby pracy: normalny, sportowy i komfortowy.
Tryby są wybierane przez kierowcę w zależności od potrzeb. W każdym trybie stopień tłumienia amortyzatorów jest automatycznie kontrolowany w ramach ustawionej charakterystyki parametrycznej.
Odczyty czujników przyspieszenia nadwozia charakteryzują jakość nawierzchni drogi. Im więcej nierówności na drodze, tym bardziej aktywnie kołysze się karoseria. Zgodnie z tym układ sterowania reguluje stopień tłumienia amortyzatorów.
Czujniki wysokości jazdy monitorują aktualną sytuację, gdy samochód się porusza: hamowanie, przyspieszanie, skręcanie. Podczas hamowania przód samochodu opada poniżej tyłu, podczas przyspieszania - odwrotnie. Aby zapewnić poziome położenie nadwozia, regulowany stopień tłumienia przednich i tylnych amortyzatorów będzie się różnił. Podczas obracania samochodu, ze względu na siłę bezwładności, jeden z boków jest zawsze wyższy od drugiego. W tym przypadku adaptacyjny system kontroli zawieszenia reguluje osobno prawy i lewy amortyzator, osiągając w ten sposób stabilność na zakrętach.
Dzięki temu na podstawie sygnałów z czujników centrala generuje sygnały sterujące dla każdego amortyzatora z osobna, co pozwala na maksymalny komfort i bezpieczeństwo dla każdego z wybranych trybów.
Temat: adaptacyjne zawieszenie
Przykład: Toyota Land Cruiser Prado
W przypadku nowoczesnego SUV-a aktywne zawieszenie nie jest opcją prestiżową, ale pilną potrzebą. Jeśli zachowa się terminologiczną dokładność, to większość nowoczesnych wisiorków ze słowem Active w nazwie należy sklasyfikować jako półaktywne. Działanie układu aktywnego nie opiera się na energii oddziaływania kół z nawierzchnią. Na przykład hydrauliczne zawieszenie aktywne zaproponowane przez Colina Chapmana, założyciela firmy Lotus, regulowało wysokość każdego koła za pomocą cylindrów hydraulicznych i indywidualnych pomp o dużej prędkości. Śledząc najmniejsze zmiany położenia ciała za pomocą czujników, samochód z góry podnosił lub wystawiał „łapy”. Zawieszenie zostało przetestowane w samochodzie Lotus Excel z 1985 roku, ale nie weszło do produkcji z powodu ekstremalnej złożoności i obżarstwa energetycznego.
Bardziej eleganckie rozwiązanie zostało przetestowane na HMMWV. Zawieszenie elektromagnetyczne ECASS składa się z czterech elektromagnesów, z których każdy dociska koło w dół lub pozwala je podnieść. Piękno ECASS polega na odzyskiwaniu energii: po „skompresowaniu” solenoid działa jak generator, magazynując energię w akumulatorze. Mimo sukcesu eksperymentu ECASS pozostanie koncepcyjnym rozwinięciem – technologia jest zbyt skomplikowana do masowej produkcji.
Półaktywne zawieszenie zbudowane jest według tradycyjnego schematu. Elementami elastycznymi są sprężyny, sprężyny, drążki skrętne lub cylindry pneumatyczne. Elektronika kontroluje charakterystykę amortyzatorów, czyniąc je bardziej miękkimi lub sztywniejszymi w ułamku sekundy. Komputer na przemian otwiera lub zamyka zawory w układzie hydraulicznym. Im mniejsze otwory, przez które przepływa płyn wewnątrz amortyzatora, tym bardziej tłumi drgania zawieszenia.
orkiestra hydrauliczna
Toyota LC Prado SUV jest wyposażona w regulowane zawieszenie adaptacyjne AVS (Adaptive Variable Suspension), które pozwala kierowcy wybrać tryb pracy: miękki Komfort, średni Normalny lub twardy Sport. W każdym z trzech zakresów komputer na bieżąco zmienia charakterystykę każdego amortyzatora. System reaguje na polecenia z elektroniki w 2,5 ms. Oznacza to, że przy prędkości 60 km/h charakterystyka zawieszenia zmienia się całkowicie co 25 cm toru. Zawieszenie ściśle współpracuje z systemem kontroli stabilności. Ich wspólne czujniki informują komputer o rozwoju poślizgu lub tendencji ciała do przewracania się.
W przypadku dużych SUV-ów kluczowe znaczenie ma adaptacyjne zawieszenie. Na poważnym terenie jeep potrzebuje dużego skoku zawieszenia, co oznacza miękkie sprężyny. Wręcz przeciwnie, wysoki samochód potrzebuje ciasnych ustawień, aby nie złożyć się na autostradzie.
Cylindry pneumatyczne są zainstalowane na tylnej osi LC Prado, co pozwala kierowcy wybrać wysokość samochodu. Na nierównych drogach pojazd można podnieść o 4 cm ponad tylną oś, zwiększając prześwit (tryb Hi). Maszynę można obniżyć o 3 cm (tryb Lo), aby ułatwić wchodzenie i schodzenie z ziemi. Tryb Hi jest przeznaczony do jazdy z małymi prędkościami, po osiągnięciu 30 km/h samochód automatycznie przełączy się w tryb Normal.
Regulacja luzu nie jest jednak głównym zadaniem siłowników pneumatycznych. Po pierwsze, znajdujący się w nich gaz ma wyraźniejszą charakterystykę progresywną niż stalowa sprężyna, a przy małych skokach zawieszenie pracuje znacznie bardziej miękko.
Po drugie, siłowniki pneumatyczne automatycznie kompensują obciążenie pojazdu, zawsze zachowując ten sam prześwit.
Inżynierowie Toyoty zrezygnowali również z tradycyjnego kompromisu w zakresie strojenia stabilizatora poprzecznego, stosując system stabilizacji kinetycznej zawieszenia KDDS. Każdy stabilizator LC Prado jest połączony z ramą za pomocą siłownika hydraulicznego. Cylindry są połączone w jeden obwód hydrauliczny. Dopóki ciecz swobodnie krąży w obwodzie, stabilizatory praktycznie nie działają. W tym trybie zawieszenie pokazuje maksymalny skok wymagany do jazdy w terenie. W szybkich zakrętach zawory zamykają obwód hydrauliczny, sztywno łącząc stabilizatory z nadwoziem i zapobiegając przechylaniu. Na prostej akumulator hydrauliczny zawarty w obwodzie pomaga zawieszeniu ukryć małe nierówności na drodze.
Kto jest biedny, ten jest głupi.
przysłowie japońskie
Włącz zamki, przenieś „razdatkę” do dolnego rzędu, lekko dotknij pedału gazu. Najnowszy Land Cruiser Prado z 4-litrowym silnikiem benzynowym i pneumatycznym tylnym zawieszeniem powoli i z godnością czołga się w głęboki tor, wytoczony jesienią, obficie przysypany śniegiem…
Jaka jest cena
Wiesz, zdarza się, że wszystko się zbiega. Długo wyczekiwana jazda próbna, świetne auto i idealna pogoda. Wszystko pasowało. Cóż, jeśli chodzi o pogodę, sam widzisz wszystko ze zdjęć, ale jeśli chodzi o samochód, pozwól, że cię trochę oświecę.
W dziesięciostopniowej skali postawiłbym auto na 7-8 punktów. Trzeba jednak pamiętać, że jest to ocena subiektywna - oparta na moich osobistych preferencjach. Ogólnie samochód jest dobry - choć osobiście trochę brakuje mi dynamiki. Ale jest bardzo wygodny i to prawdziwy „łobuz”! Jak na swoje przeznaczenie auto jest bardzo dobre, zwłaszcza że cena jest rozsądna. Ale nie uważałbym Prado za mój następny samochód, przynajmniej na razie - nie znalazłem jeszcze podejścia do japońskich samochodów, chociaż mają one szereg niezaprzeczalnych zalet - jakość, cena, niezawodność.
