stringtranslate.com

Активная подвеска

Активная подвеска — это тип автомобильной подвески , в которой используется бортовая система управления для управления вертикальным перемещением колес и осей автомобиля относительно шасси или рамы автомобиля , а не традиционная пассивная подвеска, которая полагается исключительно на большие пружины для поддержания статической поддержки. и амортизировать вертикальные движения колес, вызванные поверхностью дороги. Активные подвески делятся на два класса: настоящие активные подвески и адаптивные или полуактивные подвески. В то время как адаптивные подвески изменяют только жесткость амортизаторов в соответствии с изменяющимися дорожными или динамическими условиями, активные подвески используют тот или иной тип привода для независимого подъема и опускания шасси на каждом колесе.

Эти технологии позволяют автопроизводителям добиться более высокого качества езды и управляемости автомобиля , удерживая шасси параллельно дороге при поворотах, предотвращая нежелательные контакты между рамой автомобиля и землей (особенно при проезде впадины ) , а также позволяя лучшая тяга и управляемость . Бортовой компьютер распознает движение кузова с помощью датчиков по всему автомобилю и на основе этих данных управляет действием активной и полуактивной подвески. Система практически исключает крен кузова и изменение тангажа во многих дорожных ситуациях, включая повороты , ускорение и торможение . При использовании на коммерческих транспортных средствах, таких как автобусы , активная подвеска также может использоваться для временного опускания пола автомобиля, что облегчает пассажирам посадку и выход из автомобиля.

Принцип

Рисунок 1
фигура 2
Рисунок 3

Теория Skyhook заключается в том, что идеальная подвеска позволит транспортному средству сохранять устойчивое положение, на которое не влияет перенос веса или неровности дорожного покрытия, как если бы он подвешивался на воображаемом крюке в небе, продолжая оставаться на постоянной высоте над уровнем моря, и, следовательно, оставаться стабильным.

Поскольку настоящий скайхук явно непрактичен, [1] настоящие системы активной подвески основаны на работе привода. Воображаемая линия (нулевого вертикального ускорения) рассчитывается на основе значения, полученного от датчика ускорения , установленного на кузове транспортного средства (см. Рисунок 3). Динамические элементы состоят только из линейной пружины и линейного демпфера; поэтому никаких сложных расчетов не требуется. [2] [3]

Транспортное средство контактирует с землей через пружину и демпфер в обычной подвеске с пружинным демпфером, как показано на рисунке 1. Чтобы достичь того же уровня устойчивости, что и в теории Скайхука, транспортное средство должно контактировать с землей через пружину, а воображаемую линию с демпфер, как на рисунке 2. Теоретически, в случае, когда коэффициент демпфирования достигает бесконечного значения, транспортное средство будет в состоянии, когда оно полностью зафиксировано на воображаемой линии, поэтому транспортное средство не будет трястись.

Активный

Активные подвески, представленные первыми, используют отдельные приводы , которые могут оказывать независимое усилие на подвеску для улучшения характеристик езды. Недостатками этой конструкции являются высокая стоимость, дополнительная сложность и масса устройства, а также необходимость частого технического обслуживания в некоторых реализациях. Для обслуживания могут потребоваться специальные инструменты, а некоторые проблемы бывает сложно диагностировать.

Гидравлический привод

Управление подвесками с гидроприводом осуществляется с помощью гидравлики . Первый экземпляр появился в 1954 году с гидропневматической подвеской , разработанной Полем Мажем в Citroën . Гидравлическое давление создается радиально-поршневым гидравлическим насосом высокого давления . Датчики постоянно контролируют движение кузова и уровень езды автомобиля, постоянно снабжая гидравлические корректоры высоты новыми данными. В течение нескольких миллисекунд подвеска создает противодействующие силы, поднимающие или опускающие кузов. Во время маневрирования содержащийся в нем азот мгновенно сжимается, обеспечивая в шесть раз большую сжимаемость, чем стальные пружины , использовавшиеся до сих пор в транспортных средствах. [4]

На практике система всегда включала в себя желаемые функции самовыравнивающейся подвески и подвески с регулировкой по высоте , причем последняя теперь привязана к скорости автомобиля для улучшения аэродинамических характеристик, поскольку автомобиль снижается на высокой скорости.

Эта система показала себя замечательно хорошо при движении по прямой, в том числе по неровным поверхностям, но практически не контролировала жесткость крена. [5]

Миллионы серийных автомобилей были построены с вариациями этой системы.

Электронное управление гидравлической подвеской

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

Датчики постоянно отслеживают движение 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. Почти мгновенно серворегулируемая подвеска создает противодействующие силы наклону кузова, пикированию и приседанию во время маневров.

В 1990 году компания Nissan установила установку на базе стойки МакФерсон с гидравлической опорой, получившую название Full-Active Suspension, которая использовалась в Nissan Q45 и President. В системе использовались гидравлический масляный насос, гидроцилиндр, гидроаккумулятор и демпфирующий клапан, которые соединяли два независимых контура передней и задней стойки. Затем система будет восстанавливать энергию движения, чтобы постоянно балансировать автомобиль. [6] Система была переработана и теперь называется « Гидравлическая система управления движением кузова» и устанавливается на Nissan Patrol и Infiniti QX80 .

Williams Grand Prix Engineering подготовила активную подвеску, разработанную дизайнером-аэродинамиком Фрэнком Дерни , для автомобилей команды Формулы 1 в 1992 году, создав настолько успешные автомобили, что Международная автомобильная федерация решила запретить эту технологию, чтобы уменьшить разрыв между Williams F1. Команда и ее конкуренты. [7]

Компьютерная активная технология подвески (CATS) обеспечивает наилучший баланс между качеством езды и управляемостью, анализируя дорожные условия и внося до 3000 регулировок настроек подвески каждую секунду с помощью амортизаторов с электронным управлением .

В Mercedes-Benz CL-Class (C215) 1999 года была представлена ​​технология Active Body Control , при которой гидравлические сервоприводы высокого давления управляются с помощью электронных вычислений, и эта функция до сих пор доступна. Транспортные средства могут быть спроектированы так, чтобы активно наклоняться на поворотах для повышения комфорта пассажиров. [8] [9]

Активный стабилизатор поперечной устойчивости

Активный стабилизатор поперечной устойчивости усиливается по команде водителя или электронного блока управления подвеской (ECU) во время крутых поворотов. Первым серийным автомобилем стал Mitsubishi Mirage Cyborg, выпущенный в 1988 году.

Электромагнитный рекуперативный

В серийных автомобилях с полностью активным электронным управлением применение электрических сервоприводов и двигателей в сочетании с электронными вычислениями позволяет плавно проходить повороты и мгновенно реагировать на дорожные условия.

Корпорация Bose имеет экспериментальную концептуальную модель. Основатель Bose Амар Бозе много лет работал над экзотическими подвесками, будучи профессором Массачусетского технологического института. [10]

В электромагнитной активной подвеске используются линейные электромагнитные двигатели, прикрепленные к каждому колесу. Он обеспечивает чрезвычайно быстрый отклик и позволяет рекуперировать потребляемую мощность, используя двигатели в качестве генераторов. Это практически решает проблемы медленного отклика и высокого энергопотребления гидравлических систем. Технология системы активной подвески с электронным управлением (ECASS) была запатентована Центром электромеханики Техасского университета в 1990-х годах [11] и разработана компанией L-3 Electronic Systems для использования на военной технике. [12] Humvee , оснащенный ECASS, превзошел технические характеристики по всем оценкам производительности с точки зрения потребляемой оператором мощности, устойчивости и управляемости.

Активное колесо

Адаптивный и полуактивный

Адаптивные или полуактивные системы могут только изменять коэффициент вязкостного демпфирования амортизатора и не добавлять энергии в систему подвески. В то время как адаптивные подвески обычно имеют медленный временной отклик и ограниченное количество значений коэффициента демпфирования, полуактивные подвески имеют временной отклик, близкий к нескольким миллисекундам, и могут обеспечивать широкий диапазон значений демпфирования. Таким образом, адаптивные подвески обычно предлагают только разные режимы езды (комфортный, нормальный, спортивный...), соответствующие различным коэффициентам демпфирования, тогда 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 разработке и потребляют гораздо меньше энергии. В последнее время исследования полуактивных подвесок продолжают развиваться в отношении их возможностей, сокращая разрыв между полуактивными и полностью активными системами подвески.

Соленоид/клапан сработал

Этот тип является наиболее экономичным и базовым типом полуактивных подвесок. Они состоят из электромагнитного клапана, который изменяет поток гидравлической среды внутри амортизатора , тем самым изменяя характеристики демпфирования подвески. Соленоиды подключены к управляющему компьютеру, который отправляет им команды в зависимости от алгоритма управления (обычно так называемая техника «Небесный крюк»). [ нужна цитата ]

Этот тип системы используется в системе подвески Cadillac Computer Command Ride (CCR). Первым серийным автомобилем [22] был Toyota Soarer с полуактивной подвеской Toyota Electronic Modulated Suspension , выпущенный в 1983 году.

В 1985 году Nissan представила амортизатор, использующий аналогичную версию, под названием «Super Sonic Suspension», добавив ультразвуковой датчик, который будет предоставлять информацию, которую затем интерпретирует микрокомпьютер, в сочетании с информацией от рулевого управления, тормозов, дроссельной заслонки и датчика скорости автомобиля. . Информационные сигналы регулировки затем изменяли бы амортизаторы, когда управляемый водителем переключатель был переведен в положение «Авто». Автоматическую настройку можно было ограничить, если переключатель был установлен в положение «Мягкий», «Средний» или «Жесткий». Также использовалась модифицированная версия, в которой не использовался модуль гидролокатора, что позволяло выбирать настройки вручную. [23] [24] Эта реализация в настоящее время используется во всей отрасли рядом производителей, предоставляемых амортизаторами Monroe под названием CVSAe, или непрерывно регулируемая полуактивная электроника.

В 2008 году, с появлением Nissan GT-R , компания Nissan и Bilstein совместно разработали систему DampTronic. DampTronic предоставляет водителю три выбираемые настройки, которые также могут взаимодействовать с технологией управления динамикой автомобиля для изменения точек переключения трансмиссии. Настройки помечены как «Нормальный», «Комфорт» или «R», и их можно установить либо в «Нормальный» для автоматической регулировки, либо в «R» для высокоскоростного вождения, а «Комфорт» — для туризма и более плавной езды. Режим «R» позволяет автомобилю использовать угол рыскания с уменьшенным углом поворота рулевого колеса для более четкого и отзывчивого рулевого управления, а настройка «Комфорт» обеспечивает меньшую вертикальную перегрузку по сравнению с «Нормальной» или компьютерной подвеской. параметр. [25]

Магнитореологический демпфер

Другой метод включает в себя магнитореологические демпферы торговой марки MagneRide . Первоначально она была разработана корпорацией Delphi для GM и была стандартной, как и многие другие новые технологии, для Cadillac STS (начиная с модели 2002 года) и некоторых других моделей GM с 2003 года. Это была модернизация полуактивных систем («автоматическая дорожная система»). -чувствительная подвеска»), десятилетиями используемая в высококлассных автомобилях GM. Он позволяет совместно с более быстрыми современными компьютерами самостоятельно изменять жесткость подвесок всех колес. Эти амортизаторы все чаще используются в США и уже сдаются в аренду некоторым иностранным брендам, в основном в более дорогих автомобилях. [ нужна цитата ]

Эта система разрабатывалась 25 лет. Демпферная жидкость содержит металлические частицы. Через бортовой компьютер характеристики податливости амортизаторов контролируются электромагнитом . По сути, увеличение тока, протекающего в магнитную цепь демпфера, увеличивает магнитный поток цепи. Это, в свою очередь, заставляет металлические частицы менять свое расположение, что увеличивает вязкость жидкости, тем самым повышая скорости сжатия/отскока, в то время как ее уменьшение смягчает эффект демпферов, выравнивая частицы в противоположном направлении. Если мы представим металлические частицы как обеденные тарелки, тогда, когда они выровнены по краям, вязкость будет сведена к минимуму. На другом конце спектра они будут выровнены под углом 90 градусов, поэтому плоские. Таким образом, жидкость становится намного более вязкой. Это электрическое поле, создаваемое электромагнитом, которое меняет расположение металлических частиц. Информация от датчиков колес (о выдвижении подвески), рулевого управления, датчиков ускорения — и другие данные используются для расчета оптимальной жесткости в данный момент времени. Быстрая реакция системы (миллисекунды) позволяет, например, сделать более мягкий проезд одним колесом по неровностям дороги в конкретный момент времени. [ нужна цитата ]

Серийные автомобили

По календарному году:

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Газизаде, Алиреза (2017). Об активной подвеске в железнодорожном транспорте (PDF) (Диссертация). Стокгольм, Швеция: Королевский технологический институт KTH. п. 35. ISBN 978-91-7729-408-5.
  2. ^ Сонг, Сюбин (2009). «Экономичное управление Skyhook для полуактивных подвесок транспортных средств». Открытый машиностроительный журнал . 3 (1). США: 17. Бибкод : 2009OMEJ....3...17S. дои : 10.2174/1874155X00903010017 .
  3. ^ Хасебе, Масанобу; Фук, Фам Ван; Охяма, Такуми (2010). «Фундаментальные характеристики фрикционного демпфера с гидравлическим приводом для системы сейсмической изоляции на основе теории Skyhook». Журнал структурной и строительной техники . 75 (658). Япония: 2133. doi : 10.3130/aijs.75.2133 . ISSN  1340-4202.
  4. ^ Мунджели, Варун Джой (2011). Анализ гидропневматической подвески (Технический отчет). Инженерный колледж Амаль Джиоти. п. 15 . Проверено 7 мая 2017 г.
  5. ^ Эдгар, Джулиан (05 июля 2016 г.). «Удивительный Citroen DS. Один из самых значительных автомобилей всех времен». Автоматическая скорость (725) . Проверено 12 мая 2017 г.
  6. ^ Чжэн, Ван, Гао, Пэн, Жуйчен, Цзинвэй. «Комплексный обзор системы регенеративных амортизаторов». Исследовательские ворота . Компания ResearchGate GmbH . Проверено 6 мая 2024 г.{{cite web}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  7. ^ «Активная подвеска». Журнал «Автомобильный спорт» . Декабрь 2001 года . Проверено 14 мая 2017 г.
  8. ^ Яо, Цзялин; Ли, Чжихун; Ван, Мэн; Яо, Фейфан; Тан, Чжэн (октябрь 2018 г.). «Активное управление наклоном автомобиля на основе активной подвески». Достижения в области машиностроения . 10 (10): 168781401880145. дои : 10.1177/1687814018801456 .
  9. ^ «Как работает функция наклона активной кривой купе S-класса» . BenzInsider.com . 16 февраля 2014 года . Проверено 2 декабря 2014 г.
  10. ^ Хэнлон, Майк (30 сентября 2004 г.). «Bose переосмысливает автомобильные системы подвески». Новый Атлас . Проверено 8 апреля 2017 г.
  11. ^ Патент США 5999868. 
  12. ^ Брайант, Адам; Бено, Джозеф; Уикс, Дэймон (2011). «Преимущества активных электромеханических систем подвески (EMS) с электронным управлением для датчиков, установленных на мачте на больших внедорожниках». Серия технических документов SAE . 1 . дои : 10.4271/2011-01-0269.
  13. ^ Доггет, Скотт (1 декабря 2008 г.). «Michelin собирается коммерциализировать активные колеса; технология появится в автомобилях 2010 года». Советник по зеленым автомобилям . Эдмундс.com . Архивировано из оригинала 10 февраля 2009 г. Проверено 15 сентября 2009 г.
  14. ^ "Пресс-кит MICHELIN ACTIVE WHEEL" . Мишлен . 26 сентября 2008 г. Проверено 15 сентября 2009 г.[ постоянная мертвая ссылка ]
  15. ^ «В предвкушении новой Audi A8: полностью активная подвеска обеспечивает индивидуальную гибкость» (пресс-релиз). Ауди. 22 июня 2017 г. Архивировано из оригинала 13 октября 2017 г. Проверено 24 июня 2017 г.
  16. ^ Адкок, Ян (17 июня 2017 г.). «Объяснение роботизированной подвески нового Audi A8» . Машина . ВЕЛИКОБРИТАНИЯ . Проверено 24 июня 2017 г.
  17. ^ Брэди, Эндрю (23 июня 2017 г.). «Новый Audi A8 определит выбоины и отрегулирует подвеску» . Мотор 1 . ВЕЛИКОБРИТАНИЯ . Проверено 25 июня 2017 г.
  18. ^ Колли, Скотт (22 июня 2017 г.). «Активная подвеска Audi готовится к дороге». Новый Атлас . Проверено 25 июня 2017 г.
  19. ^ Виджаентиран, Викнеш (22 июня 2017 г.). «Audi представляет новую технологию шасси A8» . Моторное управление . НАС . Проверено 25 июня 2017 г.
  20. ^ «Инновационная система амортизаторов от Audi: новая технология экономит топливо и повышает комфорт» (пресс-релиз). Ауди. 10 августа 2016 г. Архивировано из оригинала 20 июля 2017 г. Проверено 12 июля 2017 г.
  21. ^ Тингволл, Эрик (июль 2017 г.). «Audi A8 2019: флагман плавает на активной подвеске — официальные фотографии и информация» . Автомобиль и водитель . НАС . Проверено 12 июля 2017 г.
  22. ^ «Техническое развитие - шасси». Тойота Мотор Корпорейшн. 2012 . Проверено 14 января 2015 г.
  23. ^ Сугасава, Фукаси; Кобаяши, Хироши; Какимото, Тосихико; Сираиси, Ясухиро; Татейши, Ёсиаки (1 октября 1985 г.). «Система амортизаторов с электронным управлением, используемая в качестве датчика дороги, использующая сверхзвуковые волны». Серия технических документов SAE . Том. 1. Международное общество автомобильных инженеров. дои : 10.4271/851652 . Проверено 16 декабря 2017 г.
  24. ^ Палмер, Зак. «Ниссан Максимас 1988–1994 годов имел шокирующе опережающую свое время адаптивную подвеску». Автоблог . Yahoo Inc. Проверено 6 мая 2024 г.
  25. ^ "Пресс-кит Nissan GT-R 2021 года" . Ниссан Мотор Корпорейшн . Ниссан Мотор Корпорейшн . Проверено 14 мая 2024 г.
  26. ^ Ёкоя, Юджи; Асами, Кен; Хамадзима, Тосимицу; Накашим, Нориюки (1 февраля 1984 г.). Система Toyota с электронной модуляцией подвески (TEMS) для Soarer 1983 года. Международный конгресс и выставка SAE. Международное общество автомобильных инженеров. дои : 10.4271/840341 . Проверено 16 декабря 2017 г.
  27. ^ Сугасава, Фукаси; Кобаяши, Хироши; Какимото, Тосихико; Сираиси, Ясухиро; Татейши, Ёсиаки (1 октября 1985 г.). «Система амортизаторов с электронным управлением, используемая в качестве датчика дороги, использующая сверхзвуковые волны». Серия технических документов SAE . Том. 1. Международное общество автомобильных инженеров. дои : 10.4271/851652 . Проверено 16 декабря 2017 г.
  28. ↑ Маллен, Энда (30 июня 2019 г.). «История удивительного Jaguar XJ». КовентриЛайв .
  29. ^ «75 лет Toyota | Техническое развитие | Шасси» . Тойота. 2012 . Проверено 16 декабря 2017 г.
  30. ^ Кросс, Джесси (28 октября 2014 г.). «Проектирование, разработка и применение подвески MagneRide». Великобритания: Автокар . Проверено 16 декабря 2017 г.
  31. ^ Хантингфорд, Стив. «Обзор Jaguar XF Sportbrake» . Какая машина? . Проверено 11 января 2023 г.
  32. ^ Нотон, Нора (21 февраля 2024 г.). «Этот китайский электромобиль отряхивает снег, как щенок». Бизнес-инсайдер . НАС . Проверено 20 апреля 2024 г.