Активная подвеска - Active suspension

An активная подвеска это тип автомобильная подвеска на транспортном средстве. Он использует бортовую систему для управления вертикальным перемещением колес транспортного средства относительно шасси или кузов автомобиля, а не пассивная подвеска, обеспечиваемая большими пружинами, где движение полностью определяется дорожным покрытием. Так называемые активные подвески делятся на два класса: настоящие активные подвески и адаптивные или полуактивные подвески. А адаптивные подвески различаются только амортизатор устойчивость к изменяющимся дорожным или динамическим условиям, в активных подвесках используются некоторые типы привод поднимать и опускать шасси независимо на каждом колесе.

Эти технологии позволяют производителям автомобилей достичь большей степени качество езды и обработка автомобилей удерживая шины перпендикулярно дороге в поворотах, что позволяет лучше тяга и контроль. Бортовой компьютер обнаруживает движение тела с помощью датчиков в автомобиле и, используя эти данные, контролирует действие активной и полуактивной подвески. Система практически исключает перекат тела и изменение шага во многих дорожных ситуациях, включая прохождение поворотов, ускорение, и торможение.

Принцип

Рисунок 1
фигура 2
Рисунок 3

Теория Skyhook заключается в том, что идеальная подвеска позволяла автомобилю сохранять устойчивое положение, как если бы оно подвешивалось на воображаемом крюке в небе, вне зависимости от дорожных условий.

Поскольку настоящий скайхук непрактичен, настоящие активные системы подвески основаны на работе исполнительного механизма. Воображаемая линия (нулевого вертикального ускорения) рассчитывается на основе значения, предоставленного датчик ускорения устанавливается на кузов автомобиля (см. рисунок 3). Динамические элементы включают только линейную пружину и линейный демпфер; следовательно, никаких сложных вычислений не требуется.[1][2]

Транспортное средство контактирует с землей через пружину и амортизатор в обычной подвеске с пружинным амортизатором, как показано на рисунке 1. Для достижения того же уровня устойчивости, что и теория Skyhook, транспортное средство должно касаться земли через пружину и воображаемую линию с демпфер, как на рисунке 2. Теоретически, в случае, когда коэффициент демпфера достигает бесконечного значения, транспортное средство будет в состоянии, когда оно полностью зафиксировано на воображаемой линии, таким образом, транспортное средство не будет трястись.

Активный

Активные суспензии, внедренные первыми, используют отдельные приводы которые могут оказывать независимое воздействие на подвеску для улучшения ходовых качеств. Недостатками этой конструкции являются высокая стоимость, дополнительное усложнение и масса устройства, а также необходимость частого обслуживания некоторых реализаций. Для обслуживания могут потребоваться специализированные инструменты, и некоторые проблемы бывает сложно диагностировать.

Гидравлическое срабатывание

С гидравлическим приводом подвески контролируются с помощью гидравлика. Первый экземпляр появился в 1954 г. Гидропневматическая подвеска разработан Поль Мажес в Citroën. Гидравлическое давление обеспечивается высоким давлением. радиально-поршневой гидравлический насос. Датчики постоянно контролируют движения кузова и уровень движения автомобиля, постоянно снабжая гидравлические корректоры высоты новыми данными. В течение нескольких секунд подвеска создает противодействующие силы для подъема или опускания кузова.[3] Во время маневрирования азот в кожухе мгновенно сжимается, обеспечивая в шесть раз большую сжимаемость, чем сталь. пружины использовались транспортными средствами до этого времени. [4]

На практике система всегда включала желаемые самовыравнивающаяся подвеска и регулируемая по высоте подвеска функции, причем последняя теперь привязана к скорости автомобиля для улучшения аэродинамический производительность, так как автомобиль опускается на высокой скорости.

Эта система замечательно показала себя при движении по прямой, в том числе по неровной поверхности, но плохо контролировала жесткость крена.[5]

С вариантами этой системы были построены миллионы серийных автомобилей.

Электронное управление гидравлической подвеской

Колин Чепмен разработал оригинальную концепцию компьютерного управления гидравлической подвеской в ​​1980-х годах для улучшения прохождения поворотов гоночных автомобилей. Lotus установил и разработал прототип системы для 1985 г. Excel с электрогидравлической активной подвеской, но никогда не предлагал ее для продажи, хотя многие демонстрационные автомобили были построены для других производителей.

Датчики постоянно контролируют движения тела и уровень езды автомобиля, постоянно снабжая компьютер новыми данными. Когда компьютер получает и обрабатывает данные, он управляет гидравлическими сервоприводами, установленными рядом с каждым колесом. Подвеска с сервоуправлением практически мгновенно создает силы, противодействующие наклону, нырку и приседанию во время маневров.

Гран-при Williams Engineering подготовил активную подвеску для автомобилей F1 в 1992 году, создав такие успешные автомобили, что Fédération Internationale de l'Automobile решил запретить технологию.[6]

Подвеска с компьютерной активной технологией (CATS) обеспечивает наилучший баланс между качество езды и управляемость путем анализа дорожных условий и внесения до 3000 корректировок каждую секунду в подвеска настройки через электронное управление демпферы.

1999 год Mercedes-Benz CL-Класс (C215) представил Активный контроль тела, где гидравлические сервоприводы высокого давления управляются электронными вычислениями, и эта функция все еще доступна. Транспортные средства можно проектировать для активного наклоняться к кривым для повышения комфорта пассажиров.[7][8]

Активный стабилизатор поперечной устойчивости

Активный стабилизатор поперечной устойчивости застывает под командованием водителя или подвески Электронный блок управления (ECU) во время крутых поворотов. Первая серийная машина была Митсубиси Мираж Киборг в 1988 г.

Электромагнитный рекуперативный

Основная статья: Электромагнитная подвеска

В серийных автомобилях с полностью активным электронным управлением применение электрических сервоприводов и двигателей в сочетании с электронными вычислениями обеспечивает ровный поворот и мгновенную реакцию на дорожные условия.

В Bose Corporation есть доказательство концептуальной модели. Основатель Bose, Амар Бозе, много лет работал над экзотическими подвесками, будучи профессором Массачусетского технологического института.[9]

Электромагнитная активная подвеска использует линейные электромагнитные двигатели, прикрепленные к каждому колесу. Он обеспечивает чрезвычайно быструю реакцию и позволяет регенерировать потребляемую мощность, используя двигатели в качестве генераторов. Это почти решает проблемы длительного времени отклика и высокого энергопотребления гидравлических систем. Технология активной системы подвески с электронным управлением (ECASS) была запатентована Центром электромеханики Техасского университета в 1990-х годах.[10] и был разработан L-3 Electronic Systems для использования на военной технике.[11] HMMWV с ECASS превзошел технические характеристики по всем оценкам производительности с точки зрения потребляемой мощности для оператора транспортного средства, устойчивости и управляемости.

Активное колесо

  • Audi активный электромеханический Система подвески представлена ​​в 2017 году. Она приводит в движение каждое колесо индивидуально и адаптируется к преобладающим дорожным условиям. Каждое колесо оснащено электродвигателем, который приводится в действие основной электрической системой с напряжением 48 В. Дополнительные компоненты включают шестерни, поворотную трубку вместе с внутренним титаном. торсион и рычаг, который воздействует на подвеску до 1100 Нм (811,3 фунт-фут) через соединительная тяга. Благодаря фронтальной камере седан заранее обнаруживает неровности на дороге и заранее настраивает активную подвеску. Еще до того, как автомобиль достигнет неровности на дороге, разработанная Audi функция предварительного просмотра передает нужную величину хода исполнительным механизмам и активно управляет подвеской. Двигатели с компьютерным управлением могут определять недостатки на дороге и могут поднимать подвеску с колеса, которое будет преодолевать неровности, тем самым улучшая качество езды. Система будет направлять двигатели снаружи, чтобы подталкивать или опускать подвеску во время поворота. Это приведет к более пологому ходу и уменьшению крена кузова на поворотах, что, в свою очередь, означает более уверенную динамику управления.[14][15][16][17][18][19][20]

Адаптивный и полуактивный

Адаптивные или полуактивные системы могут изменять только коэффициент вязкого демпфирования из амортизатор, и не добавляют энергии системе подвески. В то время как адаптивные подвески обычно имеют медленное время отклика и ограниченное количество значений коэффициента демпфирования, полуактивные подвески имеют время отклика, близкое к нескольким миллисекундам, и могут обеспечивать широкий диапазон значений демпфирования. Поэтому адаптивные подвески обычно предлагают только разные режимы езды (комфорт, нормальный, спортивный ...), соответствующие различным коэффициентам демпфирования, в то время как полуактивные подвески изменяют демпфирование в реальном времени, в зависимости от дорожных условий и динамики автомобиля. Хотя их вмешательство ограничено (например, управляющая сила никогда не может иметь направление, отличное от текущего вектора скорости подвески), полуактивные подвески менее дороги в проектировании и потребляют гораздо меньше энергии. В последнее время исследования полуактивных подвесок продолжали расширяться в отношении их возможностей, сокращая разрыв между полуактивными и полностью активными системами подвески.

Электромагнитный клапан / клапан активирован

Этот тип является наиболее экономичным и основным типом полуактивных подвесок. Они состоят из соленоидного клапана, который изменяет поток гидравлической среды внутри амортизатор, поэтому меняются демпфирующие характеристики подвески. Соленоиды подключены к управляющему компьютеру, который посылает им команды в зависимости от алгоритма управления (обычно это так называемый метод «Sky-Hook»). Этот тип системы используется в Кадиллака Компьютерная командная поездка (CCR) подвеска. Первым серийным автомобилем был Toyota Soarer с полуактивным Подвеска Toyota с электронным управлением, с 1983 г.

Магнитореологический демпфер

Основная статья: Магнитореологический демпфер

Другой сравнительно недавний метод включает магнитореологические демпферы с торговой маркой MagneRide. Первоначально он был разработан Delphi Corporation для GM и был стандартным, как и многие другие новые технологии, для Кадиллак СТС (начиная с модели 2002 года), а также на некоторых других моделях GM с 2003 года. Это была модернизация полуактивных систем («подвески с автоматическим распознаванием дороги»), используемых в высококлассных автомобилях GM на протяжении десятилетий. Он позволяет вместе с более быстрыми современными компьютерами самостоятельно изменять жесткость подвески всех колес. Эти амортизаторы находят все более широкое применение в США и уже сдаются в аренду некоторым иностранным брендам, в основном в более дорогих автомобилях.

Эта система разрабатывалась 25 лет. Демпферная жидкость содержит металлические частицы. Посредством бортового компьютера характеристики податливости заслонок контролируются электромагнит. По сути, увеличение тока в магнитной цепи демпфера увеличивает магнитный поток контура. Это, в свою очередь, вызывает изменение ориентации металлических частиц, что увеличивает вязкость жидкости, тем самым повышая скорость сжатия / отскока, в то время как уменьшение смягчает действие демпферов за счет выравнивания частиц в противоположном направлении. Если мы представим металлические частицы как обеденные тарелки, то, пока они выровнены так, чтобы они были на краю, вязкость минимизировалась. На другом конце спектра они будут выровнены под углом 90 градусов. Таким образом, жидкость становится более вязкой. Электрическое поле, создаваемое электромагнитом, изменяет ориентацию металлических частиц. Информация от колесных датчиков (о расширении подвески), рулевого управления, датчиков ускорения и других данных используется для расчета оптимальной жесткости на данный момент времени. Быстрая реакция системы (миллисекунды) позволяет, например, сделать более мягкое движение одним колесом по неровности на дороге в определенный момент времени.

Серийные автомобили

По календарному году:

Смотрите также

использованная литература

  1. ^ Песня, Сюбинь (2009). «Экономичное управление Skyhook для полуактивной подвески транспортных средств» (PDF). Открытый журнал машиностроения. НАС. 3 (1): 17. Bibcode:2009OMEJ .... 3 ... 17S. Дои:10.2174 / 1874155X00903010017. Архивировано из оригинал (PDF) на 2016-03-04.
  2. ^ Хасебе, Масанобу; Фук, Фам Ван; Охьяма, Такуми (2010). «Основные характеристики демпфера трения с гидравлическим приводом для системы сейсмической изоляции на основе теории Skyhook». Журнал структурной и строительной инженерии. Япония. 75 (658): 2133. Дои:10.3130 / aijs.75.2133. ISSN  1340-4202.
  3. ^ «Жидкостная подвеска (автомобиль)». Что-когда-как. Получено 2017-05-14.
  4. ^ Мунджели, Варун Джой (2011). «Анализ гидропневматической подвески». Инженерный колледж Амаль Джиоти: 15. Получено 2017-05-07. Цитировать журнал требует | журнал = (Помогите)
  5. ^ Эдгар, Джулиан (2016-07-05). «Удивительный Citroen DS - один из самых значительных автомобилей всех времен». Авто Скорость (725). Получено 2017-05-12.
  6. ^ «Активная подвеска». Журнал Motor Sport. Декабрь 2001 г.. Получено 2017-05-14.
  7. ^ Яо, Цзялин; Ли, Чжихун; Ван, Мэн; Яо, Фейфань; Тан, Чжэн (октябрь 2018 г.). «Автомобильный активный контроль наклона на основе активной подвески». Достижения в машиностроении. 10 (10): 168781401880145. Дои:10.1177/1687814018801456.
  8. ^ «Как работает функция активного наклона кривой в купе S-Класса». BenzInsider.com. 16 февраля 2014 г.. Получено 2 декабря 2014.
  9. ^ Хэнлон, Майк (30 сентября 2004). "Bose переопределяет автомобильные подвески". Новый Атлас. Получено 2017-04-08.
  10. ^ Патент США 5999868 
  11. ^ Брайант, Адам; Бено, Джозеф; Недели, Дэймон (2011). «Преимущества активных электромеханических подвесных систем (EMS) с электронным управлением для установленных на мачте сенсорных блоков на больших внедорожниках». Серия технических документов SAE. 1. Дои:10.4271/2011-01-0269.
  12. ^ Доггет, Скотт (2008-12-01). «Мишлен будет коммерциализировать Active Wheel; технология появится в автомобилях 2010 года». Советник по экологическим автомобилям. Edmunds.com. Архивировано из оригинал на 2009-02-10. Получено 2009-09-15.
  13. ^ "Пресс-кит MICHELIN ACTIVE WHEEL". Мишлен. 2008-09-26. Получено 2009-09-15.[постоянная мертвая ссылка ]
  14. ^ «Заглядывая в будущее нового Audi A8: полностью активная подвеска обеспечивает индивидуальную гибкость» (Пресс-релиз). Audi. 2017-06-22. Получено 2017-06-24.
  15. ^ Адкок, Ян (17.06.2017). "Объяснение роботизированной подвески нового Audi A8". Машина. Великобритания. Получено 2017-06-24.
  16. ^ Брэди, Эндрю (2017-06-23). «Новый Audi A8 обнаружит выбоины и отрегулирует подвеску». Мотор 1. Великобритания. Получено 2017-06-25.
  17. ^ Колли, Скотт (22.06.2017). «Активная подвеска Audi готовит дорогу впереди». Новый Атлас. Получено 2017-06-25.
  18. ^ Виджайентиран, Викнеш (22.06.2017). «Audi представляет новую технологию шасси A8». Авторитет. НАС. Получено 2017-06-25.
  19. ^ «Инновационная система амортизаторов Audi: новые технологии позволяют экономить топливо и повышать комфорт» (Пресс-релиз). Audi. 2016-08-10. Архивировано из оригинал на 2017-07-20. Получено 2017-07-12.
  20. ^ Тингволл, Эрик (июль 2017 г.). «Audi A8 2019 года: флагманские поплавки с активной подвеской - официальные фотографии и информация». Автомобиль и водитель. НАС. Получено 2017-07-12.
  21. ^ Йокоя, Юдзи; Асами, Кен; Хамадзима, Тошимицу; Накашим, Нориюки (1 февраля 1984). Электронная модулированная подвеска Toyota (TEMS) для Soarer 1983 года. Международный конгресс и выставка SAE. Международное общество автомобильных инженеров. Дои:10.4271/840341. Получено 2017-12-16.
  22. ^ Сугасава, Фукаси; Кобаяши, Хироши; Какимото, Тошихико; Сираиси, Ясухиро; Татейши, Ёсиаки (1 октября 1985 г.). Система амортизаторов с электронным управлением, используемая в качестве датчика дороги, использующая сверхзвуковые волны. Международное общество автомобильных инженеров. Дои:10.4271/851652. Получено 2017-12-16.
  23. ^ «75 лет Toyota | Техническое развитие | Шасси». Toyota. 2012 г.. Получено 2017-12-16.
  24. ^ Кросс, Джесси (2014-10-28). «Дизайн, разработка и применение подвески MagneRide». Великобритания: Autocar. Получено 2017-12-16.