Регулируемые подвески. Регулируемые и активные подвески содержание 1 Пневматические подвески
 Скачать 6.64 Mb.
|
|
Рисунок 3.9 – Амортизаторная стойка автомобиля Ferrari F 55 с однотрубным амортизатором с магнитореологической жидкостью: 1 – газовая полость; 2 – полость с магнитореологической жидкостью; 3 – электромагнитная катушка; 4 – поршень амортизатора В режиме «Normal», когда жидкость менее вязкая, подвеска при движении по неровным дорогам обеспечивает хорошую плавность хода и комфортабельность. В режиме «Sport» жидкость более вязкая, и подвеска обеспечивает хорошее сцепление колёс с дорогой, управляемость и устойчивость. Разработчики предусмотрели программный алгоритм защиты от перегрева амортизаторов. В итоге заявленный ресурс амортизаторов системы составляет не менее 300 тыс. км.   Рисунок 3.10 – Схема работы магнитореологического амортизатора: 1 – шток амортизатора; 2 – зона высокой напряжённости магнитного поля; 3 – электро-магнитная катушка; 4 – зона магнитореологического эффекта; 5 – поршень амортизатора; 6 – линии магнитного поля; 7 – корпус амортизатора Амортизаторы с магнитореологической жидкостью по конструкции проще всех других амортизаторов, но из-за высокой стоимости жидкости, имеющей требуемый (достаточно широкий) температурный диапазон работы, и стоимость амортизаторов в настоящее время достаточно высока. Кроме того, в подвесках с такими амортизаторами не требуется установка стабилизаторов поперечной устойчивости.   а) б) Рисунок 3.11 – Эпюры скорости истечения ламинарного потока магнитореологической жидкости через калиброванное отверстие в поршне амортизатора: 1 – магнитореологическая жидкость; 2 – эпюра скорости при отсутствии магнитного поля; 3 - эпюра скорости при воздействии магнитного поля 3.1.5 Адаптивная пневматическая подвеска автомобиля Audi Q7 3.1.5.1 Элементы адаптивной пневмоподвески автомобиля В адаптивной подвеске автомобиля Audi Q7 (рисунок 3.12) используются рукавные пневмоэлементы, интегрированные в пневматические стойки с регулируемыми двухтрубными амортизаторами с газовым подпором для каждого колеса (рисунок 3.13). Манжета 5 пневмоэлемента концентрически охватывает корпус амортизатора 7, являющийся поршнем 2, и направляется по нему. Изменение жесткости упругого элемента по ходу подвески обеспечивается комбинацией контура поршня и формы наружной направляющей. Каждый из пневмоэлементов оснащен клапаном поддержания остаточного давления 8, установленным непосредственно на его штуцере для подвода воздуха. Этот клапан не позволяет снижаться давлению воздуха в упругом элементе ниже 0,35 МПа. Благодаря этому облегчается монтаж амортизаторных стоек подвески и их хранение. Корпус упругого элемента служит не только направляющей для его манжеты, но и защищает её вместе с гофрированным чехлом 4 от загрязнения и повреждений.  Рисунок 3.12 – Схема расположения элементов адаптивной пневмоподвески на автомобиле Audi Q7: 1 – электронный блок управления; 2 и 5 – ресиверы; 3 и 8 – пневматические стойки; 4 и 7 – датчики дорожного просвета задние и передние, соответственно; 8 – датчики ускорения кузова передние и задний (не показан); 9 – модуль подачи воздуха и блок электромагнитных клапанов; 10 – клавиша управления системой регулирования дорожного просвета Система управления адаптивной пневматической подвеской с регулируемыми амортизаторами (система CDC) автомобиля Audi Q7 включает: - электронный блок управления системой регулирования дорожного просвета автомобиля; - распределительный блок с четырьмя электромагнитными клапанами управления пневмоэлементами, выпускным клапаном, клапанами ресиверов и встроенным датчиком давления; - электромагнитные клапаны регулирования демпфирующих свойств амортизаторов, встроенные в амортизаторы (см. рисунок 3.8, а); - модуль подачи воздуха (рисунок 3.14) с осушителем и датчиком температуры; - два ресивера; - трубопроводы от компрессора к пневмоэлементам и ресиверам; - четыре датчика дорожного просвета на каждую подвеску, измеряющие величины дорожного просвета и ускорений неподрессоренных масс; - три датчика ускорения кузова.   а) б) Рисунок 3.13 – Пневматические стойки: а – передней подвески; б – задней подвески: 1 – буфер сжатия; 2 – поршень упругого элемента; 3 – электромагнитный клапан регулирования демпфирующих свойств амортизатора; 4 – защитный чехол (пыльник); 5 – рукавный пневмоэлемент; 6 – корпус упругого элемента; 7 – амортизатор; 8 – клапан поддержания остаточного давления Электронный блок управления системой установлен в багажном отделении автомобиля ивыполняет следующие функции: - обрабатывает входные сигналы и обеспечивает управление клапанами пневмоэлементов, клапанами регулирования демпфирующих свойств амортизаторов, компрессором, а также вывод информации для водителя. - контролирует работу всей системы; - обеспечивает диагностирование всей системы; - обеспечивает связь с другими системами автомобиля (рисунок 3.15).  Рисунок 3.14 – Модуль подачи воздуха: 1 – осушитель воздуха; 2 – датчик температуры компрессора; 3 – компрессор; 4 – блок электромагнитных клапанов; 5 – виброизолятор; 6 – электродвигатель Модуль подачи воздуха (см. подраздел 1.1.2) обеспечивает максимальное давление в системе 1,65 МПа. Максимальная продолжительность включения компрессора определяется его температурой. Компрессор включается и нагнетает в ресиверы воздух при скорости движения выше 35 км/ч, когда давление в ресиверах падает примерно до 1,23 МПа. Пневмосистема подвески автомобиля нуждается в большем объеме воздуха, поэтому в ней используются два ресивера, которые обеспечивают: - регулирование дорожного просвета автомобиля без включения компрессора на стоянке и при движении со скоростью до 35 км/ч; - корректирование дорожного просвета автомобиля на стоянке (через 2, 5 и 10 ч); Ресиверы изготовлены из алюминия. Объём переднего ресивера составляет 5,2 л, а заднего – 4,8 л. Чтобы регулирование дорожного просвета обеспечивалось за счет накопленного в ресиверах запаса воздуха, его давление в ресиверах должно быть на 0,3 МПа (3 бара) выше, чем в пневмоэлементах.  Рисунок 3.15 – Обмен информацией между блоками управления системами автомобиля 3.1.5.2 Система регулирования дорожного просвета и демпфирующих свойств амортизаторов автомобиля Управление системой осуществляется посредством клавишного выключателя регулирования дорожного просвета автомобиля или в автоматическом режиме. Система регулирования дорожного просвета и демпфирующих свойств амортизаторов автомобиля обеспечивает следующие режимы: - «Automatic». Автомобиль имеет номинальный (заданный) дорожный просвет и настройку амортизаторов – среднюю между режимами «Comfort» и «Sport», то есть наиболее рациональную для движения по дорогам с твердым покрытием; - «Comfort». Автомобиль имеет номинальный дорожный просвет и настройку амортизаторов в режиме «Comfort»; - «Lift». Автомобиль имеет дорожный просвет на 60 мм больше номинального, настройку амортизаторов аналогичную режиму «Automatic» и ограниченную до 40 км/ч скорость движения; - «Offroad». Автомобиль имеет дорожный просвет на 25 мм больше номинального, настройку амортизаторов аналогичную режиму «Automatic» и ограниченную до 100 км/ч скорость движения. Автоматически включаются улучшающие тягу функции ESP; - «Dynamik». Автомобиль имеет дорожный просвет на 15 мм меньше номинального и настройку амортизаторов в режиме «Sport»; - «Магистраль». Автомобиль имеет дорожный просвет: спереди – на 28 мм и сзади – на 35 мм меньше номинального и настройку амортизаторов в режиме «Sport»; - «Погрузка багажа». Для удобства погрузки багажа задняя часть автомобиля опускается на 45 мм. Этот режим не предназначен для движения. Режимы «Automatic», «Comfort», «Lift», «Offroad» и «Погрузка багажа» выбираются водителем. При движении в режиме «Automatic» и достижении автомобилем скорости Va ≥ 120 км/ч электронный блок управления автоматически (через 30 с) устанавливает режим «Dynamik», обеспечивающий лучшую управляемость и устойчивость, а при достижении скорости Va ≥ 160 км/ч (через 20 с) – режим «Магистраль», обеспечивающий лучшую аэродинамику автомобиля. Аналогично, при снижении скорости автомобиля до Va ≤ 120 км/ч электронный блок управления автоматически (через 20 с) устанавливает режим «Dynamik», а при снижении скорости до Va ≤ 70 км/ч (через 120 с) – режим «Automatic». Для измерения ускорения кузова автомобиля (подрессоренных масс) используются три датчика ускорения кузова, установленные в колесных арках левого и правого передних колес и в левой задней части салона на высоте задней оси. Измерение величин дорожного просвета и ускорений неподрессоренных масс осуществляется четырьмя датчиками дорожного просвета. Если уровень кузова изменился в результате его загрузки или разгрузки, электронный блок управления включает систему регулирования, возвращающую кузов на номинальный уровень. При этом подача воздуха в пневмоэлементы осуществляется через соответствующие им электромагнитные клапаны, а выпуск – через выпускной клапан. Электронный блок управления также обрабатывает сигналы всех датчиков и оценивает по результатам этой обработки состояние опорной поверхности и характер движения автомобиля. В результате производится изменение характеристик каждого из амортизаторов в соответствии с рассчитанной интенсивностью демпфирования колебаний. Результаты измерений сравниваются с заданными величинами, сохраняемыми в памяти электронного блока управления. Двухтрубный амортизатор с газовым подпором (рисунок 3.16) оснащен встроенным в поршень электромагнитным клапаном, который позволяет изменять характеристику сопротивления амортизатора. При изменении силы тока, проходящего по обмотке 2 электромагнита, якорь 1 перемещается, золотник 4 изменяет проходное сечение клапана и, следовательно, изменяются демпфирующие свойства амортизатора. При малом управляющем токе (примерно 600 мА) обеспечивается большое сечение клапана и, следовательно, устанавливается низкая степень демпфирования, а при большом управляющем токе (1000…2000 мА) – высокая степень демпфирования. Это изменение в зависимости от состояния опорной поверхности и характера движения автомобиля происходит в течение нескольких миллисекунд. Благодаря высокой скорости распознавания и регулирования процессов демпфирования при ходах сжатия и отбоя характеристики сопротивления амортизаторов строго соответствуют условиям движения автомобиля в определённый момент времени.  Рисунок 3.16 – Электромагнитный клапан управления регулируемым амортизатором: 1 – якорь; 2 – обмотка электромагнита; 3 – разъём для подключения электромагнитного клапана к электронному блоку управления системой регулирования дорожного просвета автомобиля; 4 – золотник; 5 – поршень с поршневым клапанным узлом; 6 – донный клапанный узел; 7 – основная ступень клапана-регулятора; 8 – предварительная ступень клапана-регулятора 3.1.6 Адаптивные подвески в конструкциях современных автомобилей В настоящее время адаптивные подвески используются многими автопроизводителями [13]. Кроме конструкций адаптивных подвесок, представленных выше, необходимо упомянуть системы, устанавливаемые на автомобили: 1. Mercedes-Benz: гидравлическая система АВС (Active Body Control) – активного управления положением кузова, пневмоподвеска Airmatik Dual Control с системой ADS II (Adaptive Damping System) – адаптивного демпфирования, регулирующая демпфирующие свойства амортизаторов. 2. BMW: адаптивная подвеска Adaptive Drive, к которой относятся системы регулирования демпфирующих свойств амортизаторов EDC (Electronic Damper Control) и снижения кренов кузова автомобиля Dynamic Drive (активные стабилизаторы поперечной устойчивости). Система EDC обеспечивает три режима работы («Normal», «Comfort» или «Sport») и автоматически регулирует демпфирующие свойства амортизаторов, изменяя проходное сечение клапанов. В системе Dynamic Drive (рисунок 3.17) в разрез обычного стабилизатора поперечной устойчивости включён мощный и быстродействующий гидромотор. При прямолинейном движении автомобиля гидромотор не включается и стабилизатор не работает. При движении на поворотах, которые электронный блок управления распознает по сигналам датчика поперечных ускорений, гидромотор включается и закручивает правую и левую части стабилизатора. Чем круче поворот, тем сильнее гидропривод закручивает части стабилизатора. В результате уменьшаются крены кузова.  Рисунок 3.17 – Активный стабилизатор 1 – стабилизатор; 2 – резинометаллический шарнир стабилизатора; 3 – удерживающая скоба стабилизатора; 4 – стойка крепления; 5 – пружинный энергоаккумулятор; 6 – клапан сброса 3. Porsche: система PDCC (Porsche Dynamic Chassis Control), управляющая гидроприводами стабилизаторов поперечной устойчивости и обеспечивающая минимальные крены кузову в дополнение к системе активного управления подвеской PASM – Porsche Active Suspension Management (см. подраздел 3.1.2). 4. Nissan: системы CDC (Continuous Damping Control) – непрерывного управления демпфирующими свойствами амортизаторов и НВМС (Hydraulic Body Motion Control) – гидравлического управления положением кузова, изменяющая характеристики амортизаторов с целью уменьшения его кренов. 5. Toyota и Lexus: адаптивная подвеска AVS (Adaptive Variable Suspension), регулирующая демпфирующие свойства амортизаторов, которые изменяются каждые 2,5 мс, пневмоподвеска AHC (Active Height Control), обеспечивающая изменение клиренса, и система KDSS (Kinetic Dynamic Suspension System) [14], управляющая гидроприводами стабилизаторов поперечной устойчивости и обеспечивающая минимальные крены кузову. 3.1.6.1 Гидравлическая система Active Body Control Гидравлическая система Active Body Control (рисунок 3.18) устанавливается на автомобили Mercedes-Benz с 1999 г. и стала одной из первых систем в мировом автомобилестроении, которая управляется микропроцессором. В настоящее время устанавливается на модели S 500 и 600 и модели CL-класса.  Рисунок 3.18 – Передняя подвеска автомобиля с системой Active Body Control По конструкции система отличается от гидропневматической подвески Hydractiv автомобиля Citroеn С5, но обладает практически такими же преимуществами. Её основные гидравлические и электронные компоненты показаны на рисунках 3.19 и 3.20.  Рисунок 3.19 – Гидравлические компоненты системы Active Body Control: 1 – радиально-поршневой насос; 2 – бачок для гидравлической жидкости; 3 и 4 – амортизаторные стойки передней и задней подвески; 5 – гидроаккумулятор высокого давления; 6 – радиатор охлаждения гидравлической жидкости; 7 – клапанный узел распределения давления; 8 – накопитель жидкости в обратной магистрали (для снижения пиков давления в обратной магистрали); 9 – блоки клапанов передней и задней осей; 10 – предохранительный клапан (для ограничения давления в системе) Основными элементами подвески в этой системе являются специальные амортизаторные стойки (рисунки 3.21 и 3.22), содержащие обычную пружину и двухтрубный амортизатор с газовым подпором (или однотрубный гидропневматический амортизатор), и опорные регулируемые гидроцилиндры, расположенные сверху пружин. Плунжер (поршень) 7 гидроцилиндра (см. рисунок 3.21) воздействует на пружину 2. Он перемещается давлением гидравлической жидкости от радиально-поршневого насоса (рисунок 3.23) и двух гидроаккумуляторов. Насос оборудован встроенным демпфером пульсаций для поглощения колебаний давления в гидравлической системе. Со стороны колеса пружина опирается на чашку (диск) 6, которая закреплена на корпусе 5 амортизатора, а со стороны кузова автомобиля – на плунжер 7 гидроцилиндра.  Рисунок 3.20 – Электронные компоненты системы Active Body Control: 1 – дисплей; 2 – клавиши регулирования уровня кузова и переключения режимов «Comfort» или «Sport»; 3 – датчик перемещения плунжера гидроцилиндра; 4 – датчик уровня кузова; 5 – датчик вертикальных ускорений кузова; 6 – датчик продольных ускорений кузова; 7 – датчик боковых ускорений кузова; 8 – датчик температуры жидкости в гидроприводе; 9 – датчик давления в гидроприводе; 10 – электронный блок управления; 11 – кнопка включения «стоп- сигнала»; 12 – блоки клапанов передней и задней осей  |