Регулируемые подвески. Регулируемые и активные подвески содержание 1 Пневматические подвески
 Скачать 6.64 Mb.
|
|
Автоматическое регулирование жёсткости подвески производится путем регулирования величины открытия амортизаторных клапанов, а также использования дополнительных упругих элементов и амортизаторных клапанов на каждой оси. Изменение жёсткости осуществляется как для отдельного упругого элемента (при движении автомобиля на поворотах), так и всей системы (при прямолинейном движении). В конструкции гидропневматической подвески предусмотрено принудительное (ручное) изменение уровня кузова относительно поверхности дороги (или дорожного просвета), что в конкретных условиях обеспечивает преодоление препятствий, а также удобство погрузки (выгрузки) и уборки автомобиля. Например, конструкция гидропневматической подвески Hydractive 3-го поколения автомобиля Citroen С5 позволяет устанавливать следующие уровни дорожного просвета: - максимальный – устанавливаемый вручную для замены одного из колес автомобиля; - повышенный, 200 мм – для движения по неровным дорогам со скоростью Va ≤ 40 км/ч. Состояние и макропрофиль опорной поверхности электронный блок управления определяет, анализируя показания датчиков, контролирующих величины ходов подвесок колёс и скорость вертикальных перемещений колёс и кузова автомобиля; - стандартный, 160 мм – устанавливаемый автоматически для нормальных условий движения; - пониженный, 145 мм спереди и 149 мм сзади – устанавливаемый автоматически при Va > 110 км/ч (возврат в стандартное положение при Va < 90 км/ч); - минимальный – для посадки пассажиров, загрузки багажа и присоединения к автомобилю прицепа. Принципиальная схема гидропневматической подвески приведена на рисунке 2.7. В этой подвеске установлен ПГУЭ с одной ступенью давления 6. Давление на диафрагму 7 упругого элемента передается от колеса 2 через балансир 1 и шток 3 поршня 4. Амортизаторный узел 8 расположен между нижней и верхней частями цилиндра 5. Давление жидкости в гидросистеме 16…18 МПа обеспечивается жидкостным насосом 10 с приводом от двигателя (или от автономного электродвигателя как на автомобиле Citroen С5) и гидроаккумулятором 9. Предохранительный клапан 15 ограничивает давление жидкости в гидроаккумуляторе 9, перепуская его избыток в бачок 14.  Рисунок 2.7 – Принципиальная схема гидропневматической регулируемой подвески: 1 – балансир; 2 – колесо; 3 – шток поршня гидроцилиндра; 4 – поршень; 5 – гидроцилиндр; 6 – ПГУЭ подвески; 7 – диафрагма ПГУЭ; 8 – амортизаторный узел; 9 – гидроаккумулятор; 10 – жидкостный насос; 11 – стержень-стабилизатор; 12 – рычажок управления золотником; 13 – золотник; 14 – бачок; 15 – предохранительный клапан Автоматическое регулирование постоянства высоты пола кузова относительно опорной поверхности при изменении статической нагрузки достигается увеличением или уменьшением количества жидкости в полости под диафрагмой 7. Балансиры 1 обоих колес соединены между собой стержнем-стабилизатором 11, на середине которого укреплен рычажок 12, управляющий золотником 13 регулятора положения кузова. При увеличении статической нагрузки на ось автомобиля кузов опускается, рычажок 12 передвигает золотник 13, и жидкость из гидроаккумулятора 9 поступает в полость под диафрагму 7 до тех пор, пока не восстановится номинальный уровень кузова. При уменьшении статической нагрузки кузов поднимается выше нормального уровня, рычажок 12 передвигает золотник 13 в обратную сторону, и часть жидкости перетекает из полости под диафрагмой 7 в бачок 14. При динамической нагрузке на колесо (например, наезде на препятствие) балансир 1 двигается вверх, шток 3 воздействует на поршень 4, который вытесняет жидкость из гидроцилиндра 5. Жидкость, в свою очередь, проходя через амортизаторный узел 8 в нижней части упругого элемента 6, воздействует на диафрагму 7 и сжимает газ. При обратном ходе подвески газ в упругом элементе 6 расширяется и выталкивает жидкость в гидроцилиндр 5. Амортизаторный узел 8, замедляя перемещение жидкости из упругого элемента в гидроцилиндр и обратно, демпфирует колебания кузова при движении автомобиля. Такая конструкция работает намного «мягче» классического амортизатора, в связи с чем, плавность хода автомобилей с гидропневматической подвеской существенно выше, чем автомобилей с другими видами подвесок. Схема расположения элементов гидропневматической подвески Hydractive 3-го поколения на автомобиле Citroеn С5 приведена на рисунке 2.8. Встроенный гидроэлектронный блок управления (рисунок 2.9) состоит из следующих основных элементов: - электронного блока управления подвеской 1; - электродвигателя привода жидкостного насоса 3; - аксиально-поршневого жидкостного насоса с пятью поршнями; - четырёх электромагнитных клапанов: по два на ось (по одному на впуск и выпуск); - двух запорных клапанов, предотвращающих осадку подвески; - предохранительного клапана.  Рисунок 2.8 – Схема расположения элементов гидропневматической подвески на автомобиле Citroёn С5: 1 – встроенный гидроэлектронный блок управления; 2 – пневмо-гидравлический упругий элемент (ПГУЭ); 3 и 5 – регуляторы жёсткости передней и задней подвески с гидроаккумуляторами; 4 и 6 – передний и задний регуляторы (механические или электронные) положения кузова (по высоте); 7 – коммутационный блок; 8 – датчик положения (угла поворота) рулевого колеса; 9 – бачок для гидравлической жидкости; 10 – педали подачи топлива и тормоза; электрические соединения – жёлтого цвета; гидравлические магистрали – красного цвета  Рисунок 2.9 – Схема гидроэлектронного блока управления подвеской: 1 – электронный блок управления; 2 – гидравлический блок; 3 – электродвигатель привода жидкостного насоса; 4 – вход жидкостного насоса Функционально электронный блок управления подвеской устанавливает и автоматически переводит работу подвески из режима «Comfort» в режим «Sport» в зависимости от выбранного водителем стиля вождения автомобиля, подстраивая степень жёсткости подвески и демпфирования колебаний подвеской. При этом электронный блок управления обрабатывает следующие параметры, получаемые от датчиков: - скорость движения автомобиля; - величины углов поворота и мгновенную угловую скорость рулевого колеса; - продольные и боковые ускорения автомобиля; - скорость или частоту колебаний подвески; - положение педали подачи топлива; - давление в тормозной системе. В память электронного блока управления заложен ряд предельных параметров и их сочетаний, определенных на основе испытаний автомобилей Citroen. Эти данные сравниваются с получаемой от датчиков информацией, и электронный блок управления выбирает соответствующий режим работы подвески. Причем, гидравлическая система подвески включается немедленно (время срабатывания менее 0,05 с), опережая динамическую реакцию автомобиля, что особенно важно, например, при движении с высокой скоростью по извилистой дороге. Если водитель нажимает на кнопку принудительного включения режима «Sport», то электронный блок управления переводит работу подвески в этот режим только при наличии параметров для такого перехода. Так, например, при разгоне в режиме «Sport» для уравнивания давления в элементах передней и задней подвески автомобиля автоматически включается режим «Comfort». В результате обеспечивается возможность постоянного комфортабельного движения и лишь временного перевода подвески в режим «Sport» при соответствующих условиях (резкие повороты, торможения, движение по разбитым дорогам) для лучшей управляемости и безопасности движения. Принципиальная схема работы гидропневматической подвески передней оси автомобиля Citroеn С5 в режимах «Sport» (а) и «Comfort» (б) представлена на рисунке 2.10.  Рисунок 2.10 – Схема гидропневматической подвески передней оси автомобиля: а – режим работы «Sport» (на электромагнитный клапан подаётся электропитание); б – режим работы «Comfort» (на электромагнитный клапан электропитание не подаётся): 1 – предохранительный клапан-распределитель; 2 – регулятор положения кузова; 3 – электромагнитный клапан; 4 – регулятор жесткости; 5 – гидравлический цилиндр; 6 – основной ПГУЭ; 7 – дополнительный ПГУЭ (гидроаккумулятор); 8 – основной амортизаторный клапан; 9 – дополнительный амортизаторный клапан; 10 – золотник регулятора жёсткости; 11 – соединительная магистраль; 12 – пружина При работе подвески жидкость, вытесняемая поршнем из гидроцилиндра 5, проходит через встроенный основной амортизаторный клапан 8. С колесом автомобиля связан шток поршня, который передает усилия на поршень через упорную пяту. Гидроцилиндр изолирован от окружающей среды кожухом. Дополнительный пневмогидравлический упругий элемент (ПГУЭ) (гидроаккумулятор) 7 позволяет изменять массу газа основного ПГУЭ каждого колеса и, таким образом, регулировать гибкость подвески. Дополнительные амортизаторные клапаны 9 изменяют сечение отверстий, через которое проходит жидкость и тем самым влияют на уровень демпфирования колебаний подвески. По командам электронного блока управления регулятор жесткости 4 при помощи электромагнитного клапана 3 подключает или отключает гидроаккумулятор 7 и два амортизаторных клапана 9, выбирая режим подвески: «Comfort» (три ПГУЭ, четыре амортизаторных клапана на ось) или «Sport» (два ПГУЭ, два амортизаторных клапана на ось). В режиме «Comfort» (см. рисунок 2.10, б), обеспечивающем хорошую плавность хода, подключается электропитание электромагнитного клапана 3, и его золотник под воздействием давления жидкости, поступающей от гидроэлектронного блока (высокое давление), перекрывает возвратную (сливную) магистраль в бачок. При этом давление на нижнюю и верхнюю части золотника 10 регулятора жёсткости 4 одинаково и равно давлению, создаваемому гидроэлектронным блоком. Золотник 10 под воздействием пружины 12 оставляет открытой соединительную магистраль 11 между левым и правым гидроцилиндрами 5 и подключает к ним дополнительный ПГУЭ (гидроаккумулятор) 7. С помощью основных амортизаторных клапанов 8 поддерживается необходимое давление для обеспечения эффективного демпфирования колебаний. Возникающие крены автомобиля компенсируются работой встроенных в соединительную магистраль клапанов-демпферов 9. В режиме «Sport» (см. рисунок 2.10, а), обеспечивающем хорошую устойчивость и управляемость, электропитание на электромагнитный клапан 3 не подаётся, и его золотник перемещается под действием возвратной пружины и перекрывает подачу жидкости от гидроэлектронного блока, но открывает магистраль в сливной бачок. При этом на нижнюю часть золотника 10 регулятора жёсткости 4 воздействует давление, существующее в бачке для рабочей жидкости, а на верхнюю часть – давление гидроаккумулятора 7. Под действием разности давлений, и преодолевая усилие пружины 12, золотник 10 перемещается и перекрывает соединительную магистраль 11, а также отключает гидроаккумулятор 7 от гидроэлектронного блока. В результате жёсткость подвески существенно возрастает. Датчик угла поворота и угловой скорости рулевого колеса информирует о достижении предельных значений этих параметров. В этот момент происходит переход в режим «Sport». Подвеска остается в данном режиме до тех пор, пока угол поворота рулевого колеса не будет ниже предельного значения. В результате подвеска становится жёстче: крены кузова уменьшаются, и повышается устойчивость автомобиля. Датчик скорости автомобиля информирует о ее значении, когда электронный блок анализирует данные других датчиков, определяя целесообразность перевода подвески в режим «Sport», а также для обеспечения большей чувствительности к поворотам рулевого колеса на большой скорости или к кренам (колебаниям) кузова на малой скорости движения автомобиля. Техническое обслуживание гидропневматической подвески включает, главным образом: - замену рабочей жидкости (синтетической – каждые 100…120 тыс. км, минеральной – 50…60 тыс. км пробега) одновременно с очисткой или заменой фильтров; - замену вышедших из строя упругих элементов: гидропневматических камер – каждые 200 тыс. км, «сфер» – 100…120 тыс. км пробега или повышение в них давления газа до требуемого уровня. - очистку гидросистемы от химических отложений – каждые 120 тыс. км пробега; При эксплуатации автомобилей с гидропневматическими подвесками запрещается: - движение своим ходом и на буксире с неисправной гидравлической системой подвески; - движение хотя бы с одним вышедшим из строя («пустым») упругим элементом или гидроаккумулятором, что может привести к гидроудару и полному отказу гидравлической системы подвески; - пускать двигатели других автомобилей (давать «прикурить») от штатной аккумуляторной батареи, так как это приведёт к выходу из строя электронной системы. 2.3 Гидропневматическая система поддержания уровня кузова легкового автомобиля Nivomat Система автоматического поддержания уровня кузова Nivomat производства ZF Sachs применяется в конструкциях легковых автомобилей и минивэнов. Система состоит из гидропневматических агрегатов Nivomat с функцией амортизаторов на задней оси, которые обеспечивают в автоматическом режиме поддержание уровня кузова или дорожного просвета легковых автомобилей независимо от их загрузки и буксирования прицепа. Достоинства системы Nivomat: - повышенная безопасность: лучшая управляемость и тормозные свойства благодаря постоянной высоте центра масс и постоянному положению кузова автомобиля при любой загрузке и наличии прицепа; - повышенная комфортабельность: меньшее напряжение и утомляемость водителя при управлении автомобилем; - меньший расход топлива благодаря поддержанию уровня аэродинамических свойств автомобиля. - бóльшая ходимость шин: система поддержания уровня кузова предотвращает изменение углов развала колес и обеспечивает более равномерную нагруженность шин; - простота установки: агрегаты Nivomat устанавливаются на места обычных стандартных амортизаторов. При этом не требуются дополнительная бортовая электронная система, гидросистема с насосом или пневмосистема с модулем подачи воздуха. 2.3.1 Конструкция и принцип работы агрегата Nivomat Агрегат Nivomat по внешнему виду ничем не отличается от стандартного (штатного) амортизатора или стойки подвески с пружиной и устанавливается вместо них. Он выполняет одновременно функции упругого (пружины) и демпфирующего элементов. Агрегат представляет собой экономичное высокотехнологичное гидропневматическое изделие высокого давления. В одном компактном блоке объединены амортизатор, а также все элементы для поддержания уровня кузова или дорожного просвета (упругий элемент, насос, резервуар с амортизаторной жидкостью, аккумулятор сжатого газа, регулятор высоты кузова). Для поддержания стандартного (номинального) уровня кузова система Nivomat использует энергию, образующуюся от относительного перемещения колёс и кузова автомобиля при движении по неровной дороге. Как известно, в обычном газонаполненном амортизаторе при достаточно высоком давлении газа 1,5…2,0 МПа (максимум до 3,0 МПа) выталкивающая сила на штоке относительно невелика — 150…200 Н (15…20 кгс), но и этого достаточно, чтобы приподнять кузов незагруженного легкового автомобиля дополнительно на 10…20 мм. Если же увеличить давление газа до 10…15 МПа, то усилие на штоке возрастет многократно и будет сравнимо с усилием, которое развивает основной упругий элемент – пружина или рессора. Если же давление газа изменять, то и усилие на штоке будет изменяться. На этом и основан принцип работы агрегата Nivomat. По конструкции он напоминает двухтрубный амортизатор с газовым подпором. В заполненном амортизаторной жидкостью цилиндре (рисунок 2.11) движется полый шток агрегата с поршнем 6, имеющим обычные для амортизатора калиброванные отверстия и клапаны. Полость 4 рабочего цилиндра соединена с компенсационной полостью 5, в которую при ходе сжатия перетекает жидкость, вытесняемая штоком.
Рисунок 2.11 – Агрегат Nivomat: 1 – заборная трубка: 2 – плунжер; 3 – резервуар для жидкости; 4 – рабочий цилиндр агрегата; 5 – компенсационная полость; 6 – поршень; 7 – перепускное отверстие в плунжере; 8 – диафрагма; 9 – профилированный винтовой канал; 10 – полость сжатого газа; 11 – впускной клапан насоса; 12 – гильза; 13 – зазор между гильзой и штоком; 14 – нагнетательный (выпускной) клапан насоса; 15 – насосная камера Полость 10 сжатого газа расположена в компенсационной полости. В неё закачан газ под давлением 10…15 МПа, который отделён от жидкости эластичной диафрагмой 8. В полости 3 (резервуаре) – содержится жидкость под низким давлением. Встроенный насос состоит из жестко закрепленного в корпусе плунжера 2, гильзы 12, являющейся внутренней поверхностью полого штока агрегата и двух клапанов 11 и 14. Внутри плунжера выполнено осевое сверление, соединяющее заборную трубку 1 с впускным клапаном насоса 11, а снаружи нарезан профилированный винтовой канал 9, выполняющий роль регулятора высоты кузова. Характеристика упругости упругого элемента подвески – график, показывающий изменение нагрузки на элемент Р в зависимости от его деформации ƒ (рисунок 2.12).  |
