Активная подвеска автомобиля что это
Перейти к содержимому

Активная подвеска автомобиля что это

  • автор:

Адаптивная подвеска

Как известно, автопроизводители постоянно совершенствуют выпускаемые автомобили, стараясь улучшить их безопасность, практичность и повысить уровень комфорта при езде. И именно к уровню комфорта всегда было повышенное внимание. Всем известно, что за комфорт отвечает подвеска автомобиля, которая должна обеспечивать максимальное сцепление с дорожным покрытием и при этом обязана компенсировать все неровности. Однако стандартная подвеска, которой укомплектованы практически все бюджетные автомобили может обеспечить либо комфорт на неровной дороге, либо хорошую управляемость на трассе.

Адаптивная подвеска

Постоянные совершенствования и внедрение новых технологий позволили автопроизводителям создать подвеску совершенно нового уровня, которая была названа адаптивной или активной. Собственно новшеством это назвать нельзя, потому как первая адаптивная подвеска была установлена французами на автомобили Citroen и представляла собой гидропневматическую систему. Концерн Mercedes-Benz также устанавливал на свои автомобили адаптивные подвески на основе гидропневматики. Тем не менее, если ранее адаптивная подвеска была громоздка и примитивна в плане функционала, то сегодня она стала намного компактнее, функциональнее, но и устройство ее также усложнилось.

Активная подвеска имеет массу преимуществ:

  1. способность самостоятельно в автоматическом режиме подстраиваться под любое дорожное покрытие;
  2. адаптация к стилю вождения;
  3. принудительная регулировка демпфирования;
  4. уменьшение кренов кузова и, следовательно, лучшая маневренность;
  5. и, конечно же, повышенный уровень безопасности.

Устройство и принцип работы адаптивной подвески

Адаптация к дорожным условиям и стилю вождения может обеспечиваться при помощи различных систем и устройств. На разных автомобилях применяются отличные друг от друга адаптивные подвески, однако предназначение и общий принцип действия остаются неизменными. В состав адаптивной подвески могут входить следующие элементы:

  • активные (регулируемые) стойки амортизаторов;
  • регулируемые стабилизаторы поперечной устойчивости;
  • датчики ускорения, дорожного просвета, неровной дороги и прочие;
  • электронный блок управления подвеской.

Активные стойки амортизаторов предназначены для динамического изменения жесткости подвески в зависимости от дорожного покрытия и ситуации на дороге. Амортизаторы могут иметь различную конструкцию. Из разновидностей встречаются стойки, оснащенные специальным электромагнитным клапаном с переменным сечением. Электронный блок управления подает напряжение разной величины на клапан амортизатора изменяя тем самым его проходное сечение, вследствие чего подвеска становится более жестче или мягче. Причем регулировка может осуществляться как на всех амортизаторах синхронно, так и для каждого индивидуально. Однако клапан – не единственное решение. Амортизатор может иметь стандартную конструкцию, которая заполнена особой рабочей жидкостью, меняющей вязкость под воздействием электромагнитных полей.

Существуют также адаптивные подвески с активными стабилизаторами поперечной устойчивости . Регулируемые стабилизаторы также получают команды от блока управления и меняют свою жесткость, тем самым уменьшая крены автомобиля при маневрировании на больших скоростях. Современные адаптивные подвески имеют довольно сложную и быстродействующую систему управления, которая способна получать, обрабатывать сигналы и посылать управляющие команды к исполнительным элементам за доли секунд, что позволяет менять характеристики мгновенно.

Стойки амортизатора и активные стабилизаторы относятся к исполнительным элементам адаптивной подвески. Однако для того чтобы исполнительные элементы могли выполнять свои функции, они должны получать для этого команды в нужное время. Управляет подвеской собственный электронный блок , который получает сигналы от многочисленных датчиков (автоматический режим) или от блока ручного контроля в салоне автомобиля (ручной режим). Водитель может самостоятельно установить требуемый режим подвески, и блок управления незамедлительно настроит соответствующим образом все исполнительные механизмы. Кроме того в ручном режиме также может осуществляться и автоматическая корректировка.

Активные подвески

Поддержание постоянства уровня кузова обеспечивают не только пневматические, но и гидропневматические подвески. В течение многих лет фирма Citroёn оборудовала свои автомобили гидропневматической подвеской для обеспечения постоянного уровня пола кузова и изменения дорожного просвета по желанию водителя. Сейчас многие фирмы занимаются разработкой активной подвески. В идеале активная подвеска обеспечивает с одной стороны возможность перемещения колес по траекториям, копирующим дорожные неровности, а с другой — сохраняет уровень пола кузова. Проблема состоит в том, что для работы такой подвески необходимо заранее оценивать наличие и величину неровностей перед автомобилем, потому что любая механическая система характеризуется запаздыванием своего срабатывания. Существующие на сегодняшний день экспериментальные системы обеспечивают постоянную оценку нагрузки, приходящейся на каждое колесо, и при ее увеличении (например, когда колесо наезжает на препятствие) гидравлический цилиндр приподнимает колесо, а при уменьшении нагрузки опускает. Гидравлические системы, используемые в таких подвесках, требуют большой мощности привода (около 10 кВт) и не могут быть рекомендованы для широкого применения, по крайней мере в настоящее время. Кроме того, прецизионные гидравлические узлы стоят дорого, а при выходе их из строя подвеска полностью теряет работоспособность.

Колеса подвеска мосты 49.jpg

Гидропневматическая подвеска Hydroactive автомобиля Citroёn C5 может изменять степень жесткости и коэффициент демпфирования в соответствии с условиями движения:
1 — интегрированный узел гидротроник;
2 — стойки передней подвески;
3 — передний регулятор жесткости;
4 — передний электронный датчик положения;
5 — задние гидропневматические цилиндры;
6 — задний регулятор жесткости;
7 — задний электронный датчик положения;
8 — блок управления;
9 — датчик положения рулевого колеса;
10 — резервуар для жидкости гидросистемы;
11 — педали «газа» и тормоза

Фирма Citroёn при создании системы Hydractive пошла по другому пути, внеся изменения в свою гидропневматическую подвеску.
Подвеска была дополнена двумя гидропневматическими упругими элементами, включенными в контуры управления передней и задней подвесок, системой клапанов, управляемых микропроцессором, который может изменять как жесткость упругих элементов, так и амортизирующие свойства (путем изменения проходных сечений клапанов).
Фирма Citroёn разработала также систему Activa, в которой используются два гидравлических цилиндра, расположенных по диагонали в противоположных «углах» автомобиля между кузовом и подвеской. Система высокого давления ограничивает крен кузова до 0,5°, что для водителя вообще неощутимо. Запас в 0,5° достаточен для предотвращения рыскания автомобиля, обеспечивая, практически вертикальное положение кузова, когда автомобиль движется на повороте. Это гарантирует вертикальное положение колес и хорошую устойчивость.

Колеса подвеска мосты 50.jpg

В 1999 г. компания Mercedes создала систему АВС (Active Body Control — активный контроль положения кузова). Основными элементами подвески в этой системе являются специальные амортизаторные стойки, в которых пружина находится в цилиндре, и на пружину может воздействовать поршень, перемещаемый давлением жидкости от гидравлического насоса и двух гидроаккумуляторов. Гидравлическая система работает параллельно с пружиной и обычным амортизатором, поэтому при выходе из строя этой системы сохраняется возможность движения автомобиля. Система АВС не устраняет полностью колебаний кузова, но ограничивает их частоту. Потребление дополнительной энергии ограничено до 3 кВт. Управление подвеской осуществляется с помощью двух микропроцессоров, получающих сигналы от 13 датчиков. Такая подвеска позволяет отказаться от стабилизаторов поперечной устойчивости, а изменение жесткости упругих элементов дает возможность значительно ограничивать крен кузова, что положительно влияет на устойчивость и управляемость автомобиля.

АКТИВНАЯ ПОДВЕСКА АВТОМОБИЛЯ Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

Активный наклон автомобиля / активная подвеска / управление режимом скольжения / воспринимаемое боковое ускорение / скорость передачи боковой нагрузки. / Active vehicle tilt / active suspension / sliding mode control / perceived lateral acceleration / lateral load transfer rate.

Аннотация научной статьи по механике и машиностроению, автор научной работы — Антошкина Виктория Андреевна

Система управления движением автомобиля, которая пассивно уменьшает угол крена, имеет ограниченные характеристики: повышение устойчивости при управлении, скорости прохождения, комфорта при движении и предотвращение опрокидывания при повороте. [1]

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по механике и машиностроению , автор научной работы — Антошкина Виктория Андреевна

Методика оценки управляемости и устойчивости автомобиля при движении на вираже
Стабилизация вертикальных реакций дороги на колеса и плавность хода автомобиля

Автомобильные акселерометры. Часть 1. Автомобильные акселерометры – важнейший сегмент в конъюнктуре современного рынка автомобильных датчиков

Разработка закона стабилизации корпуса многоосных колесных машин при силовом и кинематическом воздействии на базе пропорционально-дифференциального регулятора с адаптивной настройкой параметров

Автомобильные акселерометры. Часть 2. Автомобильные акселерометры – ключевые фигуры систем безопасности и комфорта

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ACTIVE CAR SUSPENSION

The vehicle’s motion control system, which passively reduces the roll angle, has limited characteristics: increase stability when driving, speed of passage, comfort when driving and prevent tipping over when turning. [1]

Текст научной работы на тему «АКТИВНАЯ ПОДВЕСКА АВТОМОБИЛЯ»

Научные междисциплинарные исследования

Антошкина Виктория Андреевна Antoshkina Victoria Andreevna

Белгородский государственный технологический университет

Belgorod State Technological University

АКТИВНАЯ ПОДВЕСКА АВТОМОБИЛЯ ACTIVE CAR SUSPENSION

Аннотация: Система управления движением автомобиля, которая пассивно уменьшает угол крена, имеет ограниченные характеристики: повышение устойчивости при управлении, скорости прохождения, комфорта при движении и предотвращение опрокидывания при повороте. [1]

Annotation: The vehicle’s motion control system, which passively reduces the roll angle, has limited characteristics: increase stability when driving, speed of passage, comfort when driving and prevent tipping over when turning. [1]

Ключевые слова: Активный наклон автомобиля , активная подвеска , управление режимом скольжения , воспринимаемое боковое ускорение , скорость передачи боковой нагрузки.

Keywords: Active vehicle tilt, active suspension, sliding mode control, perceived lateral acceleration, lateral load transfer rate.

Традиционная пассивная подвеска предотвращает крен транспортного средства, повышая жесткость подвески и устанавливая стабилизатор поперечной устойчивости, но снижает комфорт при езде на автомобиле и не может одновременно препятствовать крену и повысить комфорт при езде. Активное или полуактивное управление креном может разрешить это противоречие. Метод управления выполняет активное или полуактивное управление путем последовательной установки привода со стабилизирующей планкой, а другой метод осуществляет управление ориентацией на кузове транспортного средства для управления качением через активную или

II Международная научно-практическая конференция

полуактивную подвеску. Активных или полуактивных подвески также могут использоваться для управления опрокидыванием; тем не менее, эта стратегия управления не совпадает с управлением против крена, когда транспортное средство движется в обычном режиме. Кроме того, гидравлически соединенные подвески также оказывают хорошее влияние на стабилизатор. Крен транспортного средства ухудшает комфорт при езде и устойчивость при управлении и даже приводит к опрокидыванию при повороте. Тем не менее, эти регуляторы крена в основном направлены на уменьшение угла крена или на максимальный нулевой угол крена. В случае квазистатического опрокидывания порог опрокидывания жесткого автомобиля без крена может быть улучшен не более чем примерно на 10% по сравнению с обычным транспортным средством с учетом подвески и деформации шины. Таким образом, эффективность этих средств управления креном, упомянутых выше, ограничена с точки зрения улучшения характеристик транспортного средства при управлении. [2]

Автомобиль поворачивает наружу из-за центробежной силы при повороте. Однако, если транспортное средство может наклоняться внутрь, подобно велосипеду, этот обратный наклон может заставить момент,

Рисунок 1. Активная подвеска

Научные междисциплинарные исследования созданный под действием силы тяжести, компенсировать момент,

создаваемый центробежной силой, и, следовательно, уменьшить скорость

передачи боковой нагрузки и боковое ускорение, испытываемое пассажирами

даже до нуля. Обратный наклон может значительно улучшить устойчивость

при управлении, комфорт при езде, скорость автомобиля и предотвращение

опрокидывания при повороте, а также улучшить маневренность и

маневренность при манипулировании. Между тем, обратный наклон может не

только улучшить характеристики при повороте, но и контролировать

положение транспортного средства и уменьшить поперечную передачу

нагрузки. Кроме того, поперечная передача нагрузки на переднюю или

заднюю ось может быть изменена при активном наклоне только передней или

задней подвески, который был применен к железнодорожным транспортным

средствам в начале 1980-х и начал широко использоваться в

высокоскоростных поездах после десятилетий исследований и

разработок. Скорость поезда увеличивается без изменения существующих

путей и инфраструктуры. Другим применением активного контроля наклона

является узкое пригородное транспортное средство, ширина которого

составляет лишь половину ширины обычного автомобиля. Этот автомобиль,

который в последние десятилетия вызывал большой интерес у исследователей,

подходит для езды по городским районам. Транспортное средство нуждается

в активном методе наклона, чтобы гарантировать стабильность, потому что

это узко и имеет высокий центр тяжести. Некоторые исследователи

разработали несколько прототипов автомобилей.

Исследования по управлению активным наклоном автомобиля начались довольно поздно, и можно найти только несколько исследований. Ван и Шен объяснили возможность активного наклона автомобиля внутрь с помощью активной подвески. Учитывая удобство езды, был разработан надежный интегрированный контроллер активного

наклона Н- бесконечность. Результаты моделирования показали, что боковое ускорение можно уменьшить с помощью эффективного активного контроля

II Международная научно-практическая конференция наклона. Принимая нулевое ускорение в качестве контрольной цели, был

разработан контроллер слежения за положением для управления положением

автомобиля с помощью активного управления наклоном на основе активной

подвески. Результаты моделирования подтвердили осуществимость

контроллера. Активный контроль наклона автомобиля требует дальнейших

исследований, чтобы найти более эффективные стратегии управления и

методы оценки, а также дополнительное объяснение важности активного

контроля наклона. [3]

Вывод: Активная подвеска — это активная система подрессоривания транспортного средства, которая управляет вертикальным перемещением колёс относительно кузова. Система позволяет уменьшить до минимума крен кузова в стационарных (равномерное, прямолинейное движение) и нестационарных (разгон, торможение, поворот, буксировка прицепа) режимах движения автомобиля, а также минимизировать заметность неровностей на дороге для водителя и пассажиров. [4]

1. Эксплуатационные свойства автомобиля: учебное пособие для студентов направления «Наземные транспортно-технологические комплексы» по профилю 190100.62 — Автомобиле- и тракторостроение / А. Ш. Хусаинов. -Ульяновск : УлГТУ, 2011. — 109 с.

2. Литвинов А. С., Фаробин Я. Е. Автомобиль. Теория эксплуатационных свойств. — М. Машиностроение, 2013. — 240 с.

3. Шишлов А. Н., Лебедев С. В. Ходовая часть автомобилей. Органы управления автомобилей: учебно-практическое пособие для автомобильных колледжей. М.: ГБПОУ КАТ №9, 2017 — 279 с.

4. Тарасик, В.П. Теория движения автомобиля / В.П. Тарасик. Санкт-Петербург: БХВ-Петербург, 2006. — 478 с.

Активная и адаптивная подвески

Существует два схожих понятия, которые часто путают друг с другом: адаптивная и активная подвески. Но все проще, чем кажется. Активная подвеска — конструкция, позволяющая менять характеристики подвесок в ручном режиме (например, нажатием кнопки в салоне). А в адаптивной схеме все происходит автоматически (при помощи различных датчиков, камер и различных устройств). В любом случае цель у этих подвесок одна — улучшение управляемости и устойчивости автомобиля за счет изменения своих настроек под стиль вождения и определенные условия. Подвеска с адаптивными амортизаторами Простейший способ сделать подвеску адаптивной — изменить жесткость демпферов, управляя скоростью перетекания жидкости внутри каждого из них. Регулировать эту упругость бесступенчато позволяют две современные технологии: на основе электромагнитных клапанов (например, система EDC у BMW) и при помощи магнитореологической жидкости (на Ferrari F12berlinetta). Принцип работы адаптивных амортизаторов прост: электроника собирает информацию с большого количества датчиков и позволяет (вручную или автоматически) зажать или распустить тот или иной амортизатор на заданную степень и время. Амортизаторы переменной жесткости могут применяться практически в любой подвеске. _ Гидропневматическая подвеска _

Основное конструктивное различие гидропневматической подвески от конструкции на воздушных пневмобаллонах — отсутствие амортизаторов и использование гидропневматического упругого элемента. Последний представляет собой металлическую сферу, внутри которой находится сжатый газ (упругий элемент) и рабочая жидкость, интенсивность перетекания которой контролируется электромагнитными клапанами. Родоначальник такой схемы подвески — шасси Hydractive от “Ситроена”. _ Гидропружинная подвеска _

Гидропружинная — пожалуй, самая высокотехнологичная и совершенная адаптивная подвеска. Как видно из названия, она имеет пружину и гидроцилиндр, которые вместе с амортизатором спрятаны внутрь единой стойки. Получая данные от множества датчиков и камер, электронный блок управления подвеской в автоматическом режиме мгновенно реагирует на любые изменения дорожного полотна, условия движения, перемещения кузова и с максимальной точностью регулирует жесткость каждой гидропружинной стойки автомобиля. Такая подвеска называется Active Body Control и устанавливается на флагманские автомобили компании Mercedes-Benz. Гидропружинное шасси в автоматическом режиме подстраивает свою работу и практически полностью исключает боковые заваливания кузова, благодаря функции “антикрен” (электроника автоматически наклоняет кузов автомобиля к центру поворота). Широкий диапазон контроля за действиями подвески позволил даже не использовать в конструкции традиционный стабилизатор поперечной устойчивости. _ Адаптивный стабилизатор поперечной устойчивости _

Такой стабилизатор в зависимости от условий движения автомобиля может как отключаться от работы подвески (прямолинейная езда), так и зажиматься (в поворотах), создавая дополнительную упругость всей конструкции. Адаптивный стабилизатор устанавливается на передней и задней осях, позволяя убрать лишние вибрации от колес, а также значительно повысить управляемость (в особенности крупных кроссоверов вроде Porsche Cayenne). _ Подвеска на основе адаптивных задних рычагов_

В компании Hyundai решили “оживить” заднюю подвеску своих автомобилей при помощи пары дополнительных рычагов с электроприводами на каждом колесе (Active Geometry Control Suspension). В зависимости от условий движения электроника контролирует множество данных и “играет” схождением колес. При прямолинейном движении подвеска имеет статичные настройки, а в повороте электроактуаторы доворачивают одно из задних колес, которое в этот момент находится под нагрузкой. Таким образом, инженеры добились для переднеприводного автомобиля практически нейтральной поворачиваемости (обычно характерна для полноприводных автомобилей). _ Полноуправляемое шасси _

Подвеска такого типа имеет на каждом колесе задней оси электромотор, который докручивает (до четырех градусов) колесо в определенную сторону (например, на Porsche 911 или Acura TLX). В частности, для лучшей маневренности на низких скоростях колеса поворачиваются в противофазу с передними, на высоких — в одну и ту же, а при резком торможении колеса и вовсе сходятся вместе, как ставит спортсмен лыжи, когда ему нужно притормозить. Дергачев Алексей Хотите еще больше новостей, фото и видео об автомобилях? Подписывайтесь на нас в Facebook, Вконтакте, YouTube.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *