Электромагнитные подвески автомобиля

ПМ.01. Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта МДК 01.01 Устройство автомобилей

Тема. Электромагнитные подвески автомобиля Занятие № 91

Что такое подвеска автомобиля?

Подвеской автомобиля называется………совокупность устройств, осуществляющих упругую связь колес с несущей системой автомобиля (рамой или кузовом)

Зачем нужная автомобилю подвеска?

Подвеска служит для обеспечения плавности хода автомобиля и повышения безопасности его движения

Какие типы подвесок применяются на автомобилях?

Это все типы подвесок которые применяются на автомобилях?

Это все типы подвесок которые применяются на автомобилях?

Без чего подвеска?

Без чего подвеска?

Какого типа подвеска на автомобиле?

Какого типа подвеска на автомобиле?

Какого типа подвеска на автомобиле?

Какие подвески называются «активными»?

Подвески в которых мы можем менять степень демфирования - активные

Какие существуют виды активных подвесок?

Адаптивная подвеска

• Адаптивная подвеска (другое наименование полуактивная подвеска ) – разновидность активной подвески, в которой степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от состояния дорожного покрытия, параметров движения и запросов водителя

Адаптивная подвеска

• Под степенью демпфирования понимается быстрота затухания колебаний, которая зависит от сопротивления амортизаторов и величины подрессоренных масс.

Адаптивная подвеска

• В современных конструкциях адаптивной подвески используется два способа регулирования степени демпфирования амортизаторов :

Адаптивная подвеска

• В современных конструкциях адаптивной подвески используется два способа регулирования степени демпфирования амортизаторов
• 1) с помощью электромагнитных клапанов;

Адаптивная подвеска

• В современных конструкциях адаптивной подвески используется два способа регулирования степени демпфирования амортизаторов
• 2) с помощью магнитно-реологической жидкости

Адаптивная подвеска

• При регулировании с помощью электромагнитного регулировочного клапана изменяется его проходное сечение в зависимости от величины воздействующего тока.

Адаптивная подвеска

• Чем больше ток, тем меньше проходное сечение клапана и соответственно выше степень демпфирования амортизатора (жесткая подвеска).

Адаптивная подвеска

• С другой стороны, чем меньше ток, тем больше проходное сечение клапана, ниже степень демпфирования (мягкая подвеска)

Адаптивная подвеска

• Регулировочный клапан устанавливается на каждый амортизатор и может располагаться внутри или снаружи амортизатора

Адаптивная подвеска

• Амортизаторы с электромагнитными регулировочными клапанами используются в конструкции следующих адаптивных подвесок:

Адаптивная подвеска

• Adaptive Chassis Control, DCC от Volkswagen;
• Adaptive Damping System, ADS от Mersedes-Benz (в составе пневматической подвески Airmatic Dual Control);
• Adaptive Variable Suspension, AVS от Toyota;
• Continuous Damping Control, CDS от Opel;
• Electronic Damper Control, EDC от BMW (в составе активной подвески Adaptive Drive).

Адаптивная подвеска

• Магнитно-реологическая жидкость включает металлические частицы, которые при воздействии магнитного поля выстраиваются вдоль его линий. В амортизаторе, заполненном магнитно-реологической жидкостью, отсутствуют традиционные клапаны

Адаптивная подвеска

• Вместо них в поршне имеются каналы, через которые свободно проходит жидкость. В поршень также встроены электромагнитные катушки. При подаче на катушки напряжения частицы магнитно-реологической жидкости выстраиваются по линиям магнитного поля и создают сопротивление движению жидкости по каналам, чем достигается увеличение степени демпфирования (жесткости подвески).

Адаптивная подвеска

• Магнитно-реологическая жидкость используется в конструкции адаптивной подвески значительно реже:
• MagneRide от General Motors (автомобили Cadillac, Chevrolet);
• Magnetic Ride от Audi.

Адаптивная подвеска

• Регулирование степени демпфирования амортизаторов обеспечивает электронная система управления, которая включает входные устройства, блок управления и исполнительные устройства.

Адаптивная подвеска

• В работе системы управления адаптивной подвески используются следующие входные устройства: датчики дорожного просвета и ускорения кузова , переключатель режимов работы

Адаптивная подвеска

• С помощью переключателя режимов работы производится настройка степени демпфирования адаптивной подвески.

Адаптивная подвеска

• Датчик дорожного просвета фиксирует величину хода подвески на сжатие и на отбой

Адаптивная подвеска

• Датчик ускорения кузова определяет ускорение кузова автомобиля в вертикальной плоскости. Количество и номенклатура датчиков различается в зависимости от конструкции адаптивной подвески

Адаптивная подвеска

• Например, в подвеске DCC от Volkswagen устанавливается два датчика дорожного просвета и два датчика ускорения кузова впереди автомобиля и по одному - сзади

Адаптивная подвеска

• Сигналы от датчиков поступают в электронный блок управления, где в соответствии с заложенной программой происходит их обработка и формирование управляющих сигналов на исполнительные устройства – регулировочные электромагнитные клапаны или электромагнитные катушки.

Адаптивная подвеска

• В работе блок управления адаптивной подвески взаимодействует с различными системами автомобиля: усилителем рулевого управления , системой управления двигателем , автоматической коробкой передач и другими.

Адаптивная подвеска

• В конструкции адаптивной подвески обычно предусмотрено три режима работы: нормальный, спортивный и комфортный

Адаптивная подвеска

• Режимы выбираются водителем в зависимости от потребности. В каждом режиме осуществляется автоматическое регулирование степени демпфирования амортизаторов в пределах установленной параметрической характеристики

Адаптивная подвеска

• Показания датчиков ускорения кузова характеризуют качество дорожного покрытия. Чем больше неровностей на дороге, тем активнее раскачивается кузов автомобиля. В соответствии с этим система управления настраивает степень демпфирования амортизаторов

Адаптивная подвеска

• Датчики дорожного просвета отслеживают текущую ситуацию при движении автомобиля: торможение, ускорение, поворот. При торможении передняя часть автомобиля опускается ниже задней, при ускорении – наоборот.

Адаптивная подвеска

• Для обеспечения горизонтального положения кузова регулируемая степень демпфирования передних и задних амортизаторов будет различаться

Адаптивная подвеска

• При повороте автомобиля вследствие инерционной силы одна из сторон всегда оказывается выше другой. В данном случае система управления адаптивной подвески раздельно регулирует правые и левые амортизаторы, чем достигается устойчивость при повороте.

Адаптивная подвеска

• Таким образом, на основании сигналов датчиков блок управления формирует управляющие сигналы для каждого амортизатора в отдельности, что позволяет обеспечить максимальную комфортность и безопасность для каждого из выбранных режимов

THE END

Рассмотрим электрические подвески

Электромагнитная подвеска, как и любая другая, выполняет такие функции:

• 1. Соединение колёс или мостов автомобиля с его кузовом или рамой.
• 2. Передача на несущую систему (кузов, рама) моментов и сил, которые возникают при взаимодействии колёс с дорогой.
• 3. Обеспечение нужного характера перемещений колёс относительно автомобильного кузова или рамы.
• 4. Обеспечение плавности хода автомобильного средства.

Автомобильные подвески состоят из таких основных компонентов:

• Упругие составляющие, которые способны принимать и передавать силы в вертикальной плоскости.
• Направляющие составляющие, которые формируют особенности перемещения автомобильных колёс, их связи между собой, а также воспринимают и передают боковые и продольные силы.
• Амортизаторы, которые предназначаются для гашения колебаний несущей системы во время передвижения по дороге.

Электромагнитная подвеска автомобиля представляет собой конструкцию, в основе которой лежит электродвигатель. Этот двигатель имеет два режима работы: как демпфирующий элемент и как упругий элемент. Режим работы определяет микроконтроллер. Таким образом, этот электродвигатель заменяет стандартный автомобильный амортизатор

Уникальность электромагнитной подвески состоит в том, что она работает безотказно и имеет очень высокий уровень безопасности. В случае прекращения подачи электроэнергии в систему подвески, она способна переключиться в механический режим работы посредством системы электромагнитов. То есть, становиться обычной механической подвеской

В случае прекращения подачи электроэнергии в систему подвески, она способна переключиться в механический режим работы посредством системы электромагнитов. То есть, становиться обычной механической подвеской. При всём этом электромагнитные подвески очень экономичны с точки зрения потребления электроэнергии

Такая экономичность становиться возможной из-за того, что на обратном ходе электромагнита происходит выработка электроэнергии

Как работает электромагнитная подвеска. Многим, наверное, уже стало интересно, как работает электромагнитная подвеска. В основе работы электромагнитной подвески лежит принцип электромагнетизма, то есть зависимости электрического и магнитного полей

Амортизаторы Обычные механические подвески работают благодаря наличию пружин или упругих элементов. Гидравлические подвески используют в качестве рабочего элемента жидкость. Что касается электромагнитных подвесок, то в их конструкции используются электромагниты, от которых и произошло название подвески

Вся система управляется при помощи бортового компьютера (электронного узла), который в режиме реального времени снимает показатели с колёс и по всему периметру автомобильного кузова и посылает соответствующие команды на подвеску. Управлять электромагнитами намного проще, чем управлять жидкостью, пружинами и другими механическими элементами

Отличие магнитной подвески от классических ее предшественниц заключается в возможности работы при полном отсутствии пружин, торсионов, стабилизаторов, амортизаторов и других вспомогательных элементов

Здесь функции этих компонентов выполняют электромагнитные клапаны или магнитно-реологическая жидкость

Хотя некоторые подвески оснащены пружинами и амортизаторами на случай, если выйдет из строя автоматическая система управления

Если в гидравлических подвесках функциональным элементом служит специальная жидкость, в механических – упругие элементы (пружины), в пневматических – воздух, то в случае магнитного аналога эта роль отводится электромагнитам. Фактически это позволяет автолюбителю отслеживать все показатели положения кузова и колес в режиме реального времени

Виды электромагнитных подвесок. Различают такие виды электромагнитных подвесок в зависимости от производителя: 1. SKF. 2. Delphi. 3. Bose.

Электромагнитная подвеска SKF

• Шведские разработчики решили не отказываться полностью от традиционных упругих элементов. Нагрузки воспринимаются цилиндрическими пружинами, листовыми
• рессорами или торсионами

Магнитная подвеска SKF

• Магнитная подвеска от инженеров SKF представляет собой капсулу. Конструкция состоит из двух электрических магнитов. Бортовой компьютер фиксирует показания всех датчиков. На основе собранных данных изменяется жесткость демпферного элемента . В результате выбирается оптимальный режим езды

Магнитная подвеска SKF

• Бортовой компьютер фиксирует показания всех датчиков. На основе собранных данных изменяется жесткость демпферного элемента. В результате выбирается оптимальный режим езды

Магнитная подвеска SKF

• В случае если возникает какая-либо неисправность с капсулой или бортовым компьютером, магнитная подвеска начинает работать за счёт обычной пружины. Мало того, подобная простота в конструкции позволяет избежать эффекта проседания при длительной стоянке транспортного средства

THE END

Электромагнитная подвеска Delphi

• Иные принципы использованы в устройствах, которые разрабатывает компания Delphi. Здесь также сохранены практически все привычные компоненты.

Электромагнитная подвеска Delphi

• Основное отличие заключается в заполняющей амортизаторы магнитореологической жидкости. Постараемся объяснить, что это такое, не вдаваясь в сложные описания и не используя высоконаучные термины.

Электромагнитная подвеска Delphi

• Магнитореолологической жидкостью принято называть состав, в котором во взвешенном состоянии находятся микроскопические частицы железа, кобальта или никеля. Попросту говоря, частички материалов, способных взаимодействовать с магнитным полем. Результатом такого взаимодействия становится изменение пределов текучести вещества.

Электромагнитная подвеска Delphi

• Среди всех качеств магнитореологической жидкости для работы электромагнитной подвески важны два:
• Хорошая агрегативная устойчивость в магнитном поле.
• Малое время отклика.
• При её использовании получают амортизаторы с регулируемыми характеристиками. Параметры изменяются при подаче команд автоматически или с пульта управления.
• Достоинствами конструкции являются:
• Малое энергопотребление.
• Сохранение работоспособности при прекращении подачи тока.
• По сути, такую подвеску можно отнести к электромагнитным достаточно условно. Это не является недостатком, но эффективность узлов, изготовленных по схеме Delphi несколько ниже , чем аналогов от Bose и SKF

Электромагнитная подвеска Delphi

• Электромагнитная подвеска, разработанная компанией Delphi, представляет собой однотрубный амортизатор, заполненный магнито-реологическим составом, жидкостью с включением магнитных частиц, размером от трех до десяти микрон, специальное покрытие препятствует их слипанию, а количество равно одной третьей от требуемого объема жидкости

Электромагнитная подвеска Delphi

• Головка поршня амортизатора представляет собой электромагнит, управляемый сигналами бортового компьютера . Под действием наведенного магнитного поля, частицы выстраиваются в пространстве в упорядоченные структуры, тем самым увеличивая вязкость жидкости и изменяя режим работы амортизатора .

Электромагнитная подвеска Delphi

• Скорость реакции такой системы составляет 1 мс, что в десять раз меньше, чем в системах с электромагнитными клапанами.
• Потребляемая мощность составляет порядка 20 Вт. При неисправности электромагнита или в отсутствии управляющих сигналов, подвеска компании Delphi работает в режиме обычного гидравлического амортизатора.

THE END

Электромагнитная подвеска Bose

• В электромагнитной подвеске такого типа используются принципы, сходные с теми, что заставляют работать магнитные динамики.

Электромагнитная подвеска Bose

• Основные функции выполняет шток с магнитным сердечником, помещённый в создаваемое линейным электродвигателем магнитное поле

Электромагнитная подвеска Bose

• Привычные пружины, и стабилизаторы отсутствуют, а изменение упругих параметров подвески и положения кузова автомобиля достигается за счёт изменений характеристик магнитного поля. Вся система управляется электроникой, хотя остаётся возможность корректировки некоторых параметров с пульта управления.

Электромагнитная подвеска Bose

• Необходимая информация поступает от датчиков, устанавливаемых в разных местах автомобиля. Некоторые компании, устанавливающие такие конструкции на свои машины, дополняют их стабилизаторами поперечной остойчивости

Электромагнитная подвеска Bose

• Электромагнитная подвеска профессора Боуза представляет собой линейный электродвигатель, работающий в зависимости от выбранного режима в качестве упругого или демпфирующего элемента.

Электромагнитная подвеска Bose

• Идея, безусловно, не нова. Но никому еще не удавалось добиться хотя бы схожего быстродействия. Шток амортизатора , с закрепленными на нем постоянными магнитами, совершает возвратно-поступательные движения по длине обмотки статора, расположенного в корпусе узла.

Электромагнитная подвеска Bose

• Такая конструкция не только обеспечивает эффективное гашение колебаний, возникающих из-за неровности дороги, но и открывает новые возможности для управления транспортным средствам.

Электромагнитная подвеска Bose

• заводя машину в вираж, можно подобрать такую схему сигналов бортового компьютера автомобиля, что опорным будет заднее внешнее колесо. Заехав в поворот, электромагнитная система перенесет нагрузку на внешнее переднее колесо. Как результат – полный контроль автомобиля на дорожном покрытии любого качества

Электромагнитная подвеска Bose

• Электрогенератор – еще один режим работы подвески Боуза. При передвижении машины по прямой, колебания, вызванные неровностью дорожного покрытия, преобразовываются в электрический ток. Энергия не рассеивается в пространстве, а собирается в аккумуляторных батареях для дальнейшего использования ( рекуперации ).

Электромагнитная подвеска Bose

• К достоинствам электромагнитной подвески Bose относятся:
• Малое количество механических компонентов, что обуславливает высокий ресурс конструкции и компактность её размещения.
• Высокая скорость реакции. На движущийся в магнитном поле сердечник не влияют силы трения и его перемещения происходят очень быстро.
• Возможность внесения изменений в характеристики прямо в движении. Автоматизация коррекции положения кузова.

Основная сложность на данный момент связана с разработкой программного обеспечения, способного реализовать весь потенциал подвески Боуза. Но есть надежда, что в ближайшее время проблема будет решена, и удивительная подвеска пойдет в серийное производство

THE END