Активная подвеска автомобиля что это

Активная подвеска. Принцип работы

Активная подвеска, как и многие другие новации, была создана в мире Гран При. Теперь она постепенно становится, все более популярной при производстве обычных транспортных средств. Интересно отметить, что по мере того как некоторые команды, принимавшие участие в гонках «Формула-1», совершенствовали подвеску, правила изменились (1993-1994 гг.), чтобы предотвратить ее использование!

Обычные системы подвески — это всегда компромисс между мягкими пружинами для комфорта и более жестким подпружиниванием для лучшей устойчивости движения на поворотах. Система подвески должна выполнять четыре главных функции:

• поглощать удары от ухабов
• справляться с «нырянием» носовой части при торможении
• предотвращать опрокидывание во время поворотов
• регулировать движение корпуса

Это означает, что некоторые функции должны быть приняты с оговорками, чтобы другие выполнялись в большей степени.

Функционирование активной подвески

Активная подвеска позволяет получить лучшее сочетание из обоих миров. Активная подвеска получается при замене обычных пружин на гидравлические узлы двойного действия. Ими управляет блок управления (ECU), который получает сигналы от различных датчиков. Давление масла сверх 150 бар поставляется гидравлическим узлам от насоса. Клапан с сервоприводом контролирует давление масла, которое является, возможно, самым критическим параметром системы.

Ходовая часть ВАЗ. Передняя и задняя подвеска

Главные выгоды от применения активной подвески состоят в следующем:

• большой комфорт при движении
• лучшая управляемость
• повышенная безопасность
• предсказуемое поведение транспортного средства в различных условиях
• отсутствие разницы в поведении на дороге пустой и нагруженной машины

Датчики, приводы и функционирование системы активной подвески

Чтобы максимально эффективно управлять гидравлическими узлами, ECU должна «знать» определенную информацию. Она поступает в систему от датчиков, расположенных в различных частях транспортного средства.

Датчик нагрузки

Датчик нагрузки используется, чтобы определить фактическую нагрузку на каждый гидравлический узел.

Смещение и вертикальное ускорение

В качестве этого датчика могут использоваться простые переменные резисторы или более точные и чувствительные линейные датчики типа LVDT.

Боковое и продольное ускорение

Ускорение может быть определено при помощи маятникового датчика, использующего тензодатчики, связанные с массой, или устройства, подобные датчику ударов в двигателе.

Датчик заноса

Отклонение от курса может быть определено по боковому ускорению, если датчик установлен в передней или задней части транспортного средства.

Классификация и виды подвесок

Положение руля

Помимо положении руля, скорость изменения направления движения определяется по сигналу от датчика вращения. Это устройство может быть датчиком на основе луча света с детектором или чем-либо подобным. Если скорость изменения положения руля окажется за определенным порогом, то система переключится к более жесткому регулированию подвески.

Скорость транспортного средства

Скорость транспортного средства измеряется с помощью стандартною датчика, который используется для спидометра.

Датчик положения дроссельного клапана

Датчик положения дроссельного клапана аналогичен существующим потенциометрам. Он показывает намерение водителя ускорить или замедлить движение, позволяя подвеске перейти в более жесткий режим, если для этого предусмотрен соответствующий механизм.

Выбор режима подвески водителем

В системе предусмотрен выключатель, позволяющий водителю выбрать мягкие или жесткие параметры настройки системы. Но даже если будет выбрано мягкое регулирование, то система переключится на более жесткое при определенных эксплуатационных условиях.

Рис. Общая компоновка системы активной подвески и используемые датчики

На схеме компоновки системы активной подвески показано упрошенное представление гидравлического узла. По сути, это гидравлический домкрат, который может обеспечивать очень высокое давление масла, подаваемого к верхней или нижней камере. Функционирование всей системы происходит следующим образом. В момент, когда колесо встречает на дороге выпуклость, возникает вертикальное ускорение вверх и увеличение вертикальной нагрузки. Эта информация подастся к ECU, который вычисляет идеальное смешение колеса. Сигнал управления от ECU посылается сервоклапанам, которые управляют положением главных гидравлических узлов. Поскольку этот процесс может происходить сотни раз в секунду, колесо может точно следовать за контуром дорожной поверхности, Это смягчает действие нежелательных нагрузок на корпус автомобиля.

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.

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.

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.

Что такое активная подвеска?

Активная подвеска называется подвеской, параметры которой могут меняться во время работы. Другими словами, активная подвеска может контролировать (гидравлически или электромагнитно) вертикальное движение колес автомобиля. Это делается с помощью бортовой системы, которая анализирует дорогу, уклон, скорость и общую нагрузку транспортного средства.

Что такое активная подвеска

Этот тип суспензии можно разделить на два основных класса: полностью активная суспензия и полуактивная суспензия. Разница между этими двумя классами заключается в том, что хотя активная подвеска может влиять как на амортизаторы, так и на любой другой элемент шасси, адаптивная подвеска может влиять только на амортизаторы.

Активная подвеска призвана повысить уровень безопасности автомобиля и обеспечить еще больший комфорт пассажира, а это достигается путем изменения конфигурации подвески.

Этот тип подвески, как и любая другая система подвески, представляет собой комбинацию компонентов и механизмов, обеспечивающих комфорт и безопасность водителя и пассажиров в автомобиле.

Управляемость и устойчивость автомобиля во многом зависят от качества подвески. Вот почему все больше производителей и владельцев автомобилей обращаются к регулируемой подвеске, которую можно адаптировать к любому типу дорожного покрытия.

Устройство и принцип действия активной подвески

Как устройство, активная подвеска не отличается существенно от стандартной подвески, которой оснащены большинство современных автомобилей. Чего не хватает в других типах подвески, так это бортового управления элементами подвески, но об этом немного дальше…

В начале мы упоминали, что активная подвеска может автоматически изменять свои характеристики (адаптироваться) на ходу.

Для этого, однако, она должен сначала собрать необходимую информацию о текущих условиях вождения транспортного средства. Это делается с помощью различных датчиков, которые собирают данные о типе и гладкости поверхности дороги, по которой движется автомобиль, о положении кузова автомобиля, параметрах вождения, стиле вождения и других данных (в зависимости от типа адаптивного шасси). ).

Данные, собранные датчиками, поступают в электронный блок управления автомобилем, где они обрабатываются и подаются на амортизаторы и другие элементы подвески. Как только дается команда на изменение параметров, система начинает адаптироваться к заданному режиму подвески: нормальному, комфортному или спортивному.

Элементы активной подвески

• электронное управление;
• регулируемый стержень;
• активные амортизаторы;
• датчики.

Электронный блок адаптивной системы контролирует режимы работы подвески. Этот элемент анализирует информацию, передаваемую ему датчиками, и отправляет сигнал на управляемое водителем устройство ручного управления.

Регулируемый стержень изменяет степень своей жёсткости в зависимости от сигнала, подаваемого ему электронным блоком. Современные адаптивные системы управления подвеской принимают и обрабатывают сигналы очень быстро, что позволяет водителю изменять настройки подвески практически сразу.

Регулируемые амортизаторы

Этот элемент может быстро реагировать на тип дорожного покрытия и способ движения автомобиля, изменяя степень жесткости системы подвески. Амортизаторы, используемые в активной подвеске, представляют собой активные амортизаторы с электромагнитным клапаном и амортизаторы с магнитной реологической жидкостью.

Амортизаторы первого типа изменяют жесткость подвески посредством электромагнитного клапана, а второй тип заполняется специальной жидкостью, которая изменяет свою вязкость под воздействием магнитного поля.

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

Основные различия между стандартной и активной подвеской
Стандартная подвеска, которая установлена ​​на всех автомобилях нижнего и среднего класса, может обеспечить устойчивость и комфорт автомобиля во время путешествия, но есть один существенный недостаток. Поскольку адаптивные функции отсутствуют, в зависимости от типа амортизаторов, которыми оснащен автомобиль, он может обеспечить хорошую управляемость и комфорт на дорогах и в хорошем состоянии, а также комфорт при движении по неровным дорогам.

Напротив, активная подвеска может обеспечить полный комфорт и хорошую управляемость, независимо от уровня дорожного покрытия, способа вождения или типа автомобиля.

Где бы вы ни находились, система активной подвески является чрезвычайно инновационной и может обеспечить чрезвычайно высокий комфорт и полную безопасность во время путешествий.

Единственные недостатки этого типа подвески, которые мы можем упомянуть, это высокая цена, которая может значительно увеличить начальную цену автомобиля и солидный объем технического обслуживания, который каждый владелец автомобиля с активной подвеской должен ожидать, что он должен будет заплатить. в будущем.

Применение активной подвески

Поскольку цена активной подвески достаточно высока, на сегодняшний день такой подвеской могут похвастаться в основном модели автомобилей повышенной комфортности таких марок, как Mercedes-Benz, BMW, Opel, Toyota, Volkswagen, Citroen и другие.

В зависимости от дизайна отдельных марок автомобилей, каждый производитель применяет в своих моделях автомобилей активную подвеску собственной разработки.

Например, система AVS используется в основном Toyota и Lexus, BMW использует систему активной подвески Adaptive Drive, Porsche использует систему управления активной подвеской Porsche (PASM), OPEL использует систему непрерывного демпфирования (DSS), Mercedes-Benz – адаптивную систему демпфирования (ADS). и т. д.

Каждая из этих активных систем предназначена для нужд конкретной марки автомобиля и может выполнять различные функции.

Адаптивная подвеска BMW, например, регулирует жесткость амортизаторов и обеспечивает комфорт во время вождения. Adaptive Drive имеет электронную систему, и с помощью переключателей водитель может выбрать наиболее удобный для себя вариант вождения: нормальный, комфортный или спортивный.

Подвеска Opel Continuous Damping Control (DSS) позволяет регулировать настройки амортизатора отдельно друг от друга. Opel готовит новое поколение активной подвески – FlexRide, в которой режим подвески можно выбрать одним нажатием кнопки.

Система PASM Porsche может связываться со всеми колесами автомобиля и регулировать как жесткость амортизаторов, так и размер дорожного просвета.

В активной подвеске Mercedes ADS жесткость пружины изменяется с помощью гидравлического привода, который обеспечивает давление масла в амортизаторах под высоким давлением. На пружину, установленную соосно на амортизаторе, воздействует гидравлическая жидкость гидроцилиндра.

Гидравлические цилиндры амортизаторов управляются электронной системой, которая включает 13 датчиков (для положения тела, продольного, поперечного, вертикального ускорения, наложения и т. Д.). Система ADS полностью отключает ролик кузова при различных условиях движения (поворот, ускорение, остановка), а также регулирует положение высоты кузова (автомобиль опускается на 11 мм при скорости выше 60 км / ч)

Один из самых интересных проектов активной системы подвески, предлагаемый Hyundai на своих автомобилях. Система подвески с активной геометрией AGCS позволяет водителю изменять длину рычагов подвески, тем самым изменяя расстояние до задних колес. Электропривод используется для изменения длины.

В случае движения по прямой и при маневрировании на низкой скорости система устанавливает минимальную конвергенцию. Однако, когда скорость увеличивается, система адаптируется, уменьшая расстояние до задних колес, таким образом, приобретая дополнительную устойчивость.

Краткая история активной подвески

История этого типа подвески началась более двух десятилетий назад, когда инженеры Lotus оснастили свои гоночные автомобили F1 активной подвеской. К сожалению, первые попытки оказались не очень удачными, так как подвеска была не только очень шумной и имела проблемы с вибрацией, но и потребляла слишком много энергии. С добавлением чрезвычайно высоких производственных затрат становится понятно, почему этот тип подвески не получил широкого распространения.

Тем не менее, с улучшением технологии и благодаря постоянному развитию инженерных отделов крупных автомобильных гигантов, первоначальные дефекты адаптивной подвески были преодолены, и она стала устанавливаться на некоторых моделях автомобилей класса люкс. Они первыми установили активную подвеску от Citroen, затем Mercedes, BMW, Toyota, Nissan, Volkswagen и т. д.

Сегодня все больше и больше марок роскошных автомобилей оснащаются адаптивной подвеской. К сожалению, цена такого типа подвески все еще слишком высока для среднего потребителя, но мы надеемся, что в ближайшее время мы, средний класс, сможем позволить себе купить автомобиль с активной подвеской.

Вопросы и ответы:

Что входит в понятие подвеска? Это амортизаторы, пружины, рычаги, закрепленные при помощи демпферных элементов (имеют мягкую резиновую часть, поглощающую вибрации) на кузове или раме автомобиля.

Для чего предназначена подвеска авто? Во время движения по дороге на авто от колес поступают толчки и удары из-за неровностей на покрытии (ямки и кочки). Подвеска обеспечивает транспорту плавность хода и постоянный контакт колес с дорогой.

Какие бывают виды подвесок? Стандартная двухрычажная, многорычажная, «Де Дион», зависимая, полузависимая и стойка МакФкрсон. На многих авто используется комбинированная подвеска (спереди МакФерсон, а сзади полузависимая).

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.

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.