Авто с адаптивной подвеской
Адаптивная подвеска, повышенный комфорт или головная боль
Назначение
История
Как уже упоминалось, первое авто с адаптивной подвеской удалось создать в 1954 году, и уже через год новинка появилась на автосалоне Парижа. Конструкция узла произвела фурор среди знатоков автомобильного мира. Для тех времен машина с гидропневматической подвеской казалась чудом. Вне зависимости от числа пассажиров или заполнения багажника, авто сохраняло первоначальный клиренс и показывало плавность перемещения. Появилась возможность вывешивать колеса без применения домкрата.
Внимания заслуживала и функция, дающая возможность регулировать клиренс автомобиля. Для Франции с ее проселочными дорогами такая опция была весьма полезна. Адаптивная подвеска повысила уровень безопасности даже при движении по сильным ухабам.
Прошло четыре года и машины марки Ситроен были оборудованы обновленной подвеской Hydractive 2. Еще через семь лет (в 2000 году) мир увидел адаптивную подвеску Hydractive 3. Новая конструкция отличалась уникальными характеристиками и была разделена с тормозной системой (во второй «части» тормоза и подвеска взаимодействовали друг с другом).
Гидропневматическая подвеска устанавливается не только на машины Ситроен. Новую технологию перехватили и такие бренды, как Роллс-Ройс, Бентли, Мерседес и другие. В последние 5-10 лет этот список пополнился рядом других моделей.
Устройство
Адаптивная подвеска состоит из группы узлов, каждый из которых несет свою функциональную нагрузку:
2. Емкость для рабочей смеси расположена над гидроэлектронным узлом. В автомобилях с адаптивной подвеской Гидрактив 3 примеряется жидкость LDS, имеющая ярко оранжевый цвет. До этого использовалась зеленая жидкость LHM.
4. Упругий узел, работающий на гидропневматическом принципе, представляет собой металлическую шарообразную конструкцию. Внутри расположена эластичная мембрана, над которой находится азот (сжатый газ). Под перегородкой содержится специальный состав, передающий давление системе. При этом газ, как наполнитель, играет роль упругого элемента.
Регулятор жесткости монтируется на обеих подвесках. При этом возможно два режима:
Система управления адаптивной подвеской состоит из следующих узлов:
В автомобилях марки Ситроен смонтировано 2-4 датчика позиции кузова. Что касается второго входного устройства (углового датчика руля), то он предает данные о скорости проворачивания и направлении рулевого колеса.
Специальный переключатель дает возможность регулировать жесткость и высоту кузова вручную;
Принцип действия
Элементы конструкции взаимодействуют по следующему алгоритму:
Альтернативные варианты
Преимущества и недостатки
Преимущества:
Минусы адаптивных подвесок:
Итоги
Активная подвеска современного автомобиля
Комфорт в автомобиле для многих главней всего, но иногда хочется воплотить спортивный и комфортный тип езды в одном. Для этого инженеры создали активную подвеску. Расскажем о принципе работы и устройстве системы. Комфорт в автомобиле для многих главней всего, но иногда хочется воплотить спортивный и комфортный тип езды в одном. Для этого инженеры создали активную подвеску. Расскажем о принципе работы и устройстве системы.
При посадке и недолгой езде в автомобиле любой человек в первую очередь задумывается о комфорте, жесткая ли подвеска или мягкая. Некоторые предпочитают мягкую подвеску, другие же любят спортивный вариант, но объединить несколько разнообразных подвесок в одной можно благодаря активной подвеске автомобиля.
Как результат, в зависимости от стиля езды и выбранной конфигурации автомобиль может превратиться как в спорткар, так и в элегантный, мягкий седан. Каждый производитель имеет в своем арсенале подобный механизм, дорабатывают его по своему и как правило устанавливают на автомобили премиум класса.
Для чего устанавливают активную подвеску
Ходовая часть машины достаточно важный и основной элемент всей конструкции, но в каждой марке она устроена по-своему. Если же говорить более детально, то благодаря жесткой подвеске достигается минимальный крен автомобиля, в результате получаем хорошую устойчивость и управляемость на дороге. Обратно жесткой, мягкая активная подвеска задаст автомобилю плавный ход. Минусом будет опасность резких маневров, уменьшится управляемость и устойчивость машины.
Это и является причиной, почему многие производители стали разрабатывать активные подвески для своих автомобилей, различной конструкции и предназначения. Приставка «активная» говорит о том, что параметры подвески могут меняться во время её эксплуатации. Зачастую эти параметры можно менять автоматически. Чаще всего в такой активной подвеске используются амортизаторы с возможностью регулировки степени демпфирования. Чаще такую подвеску тогда называют адаптивной или полуактивной, так как в ней не используют дополнительные приводы.
Для того, чтоб понять какова разница между обычной подвеской и активной, наверное, лучше проехать или хотя бы посмотреть со стороны. На неровной дороге такая подвеска достаточно хорошо заметна и отличается по работе. Даже не опытный водитель сразу почувствует отличие при езде в автомобиле.
Элементы активной подвески
Как и любой другой механизм, адаптивная подвеска состоит из нескольких составных. Основой всей подвески считаются амортизаторы, в данном случае они могут регулировать жесткости подвески. Далее в списке значится упругий элемент, он так же отвечает за жесткость и высоту кузова.
Если речь идет о жесткости, то не обойтись без стабилизатора поперечной устойчивости. Последними по списку можно считать рычаги, они могут быть разной длины и отвечают за схождение колес. В зависимости от производителя автомобиля этот список может меняться.
Вся суть деталей оптимально настроить подвеску под пожелания водителя. Чтоб создать максимальный комфорт во время поездки. Во всех активных подвесках используется воздействие на несколько элементов. Некоторые производители устанавливают спаренные элементы, чтоб максимально достичь заданного эффекта.
Системы активной подвески в различных автомобилях
С учетом современного прогресса технологий в сфере строения автомобилей, активной подвеской обзавелся почти каждый производитель. В каждой марке автомобиля активная подвеска названа по-своему:
Но все же это еще не весь список, достаточно того, что с прогрессом автомобилей, производители меняют названия и дорабатывают уже существующие системы.
Такую отдельную группу можно сделать из систем:
Стоит понимать, что в зависимости от названия и назначения принцип работы у одного и того же производителя может отличаться, для этого рассмотрим более детально несколько активных подвесок от разных производителей. Как видим, один и тот же тип активной подвески может использоваться разными производителями. При этом механическая часть может быть устроена аналогично.
Принцип работы активных подвесок
Во время подстройки активной подвески способности амортизатора могут настраиваться в двух направлениях, зависимо от типа самого механизма. Первый это использование электромагнитных клапанов в стойке амортизатора. Второй вариант – применение магнитно-реологической специальной жидкости, чтоб наполнить амортизатор.
За счет электроники можно регулировать уровень демпфирования для каждого из амортизаторов отдельно. Таким образом достигаются разные степени жесткости активной подвески автомобиля. Если степень демпфирования высокая, то подвеска будет жесткой, при низкой степени демпфирования подвеска наоборот будет мягкой.
В такой активной подвеске, в качестве упругого элемента инженеры решили использовать классические пружины, в сочетании с гидропневматическими и пневматическими элементами.
Активная подвеска ABC от Mercedes-Benz использует гидравлический привод для регулировки жесткости пружин. Он обеспечивает нагнетание масла под высоким давлением в стойку амортизатора, а гидравлическая жидкость гидроцилиндра в свою очередь воздействует на пружину, соосно установленную с амортизатором.
В свою очередь управление над гидроцилиндрами стоек амортизаторов осуществляет электронная система, с помощью 13 разных датчиков. Это и положение кузова автомобиля. Ускорение машины поперечное, вертикальное и продольное, а так же датчик давления. Так же сюда входит блок управления датчики исполнительных устройств в большей части электромагнитные клапаны.В результате работы активной подвески, система исключает различные крены кузова при разных условиях (поворот, торможение или ускорение). При этом стоит отметить, что достигнув скорости 60 км/час и выше, система понижает клиренс автомобиля на 11 мм., а для аэродинамического сопротивления это немалые показатели.
Как уже говорили выше, по типу элементов есть гидропневматические и пневматические. Гидропневматические элементы, как правило, используются в активной гидропневматической подвеске. Такой вариант подвески позволяет изменять жесткость и высоту кузова в зависимости от пожелания водителя и условий движения. В основе такой активной подвески лежит привод высокого давления на основе гидравлики. Управление ж этим всем осуществляется за счет электромагнитных клапанов. Современную такую систему третьего поколения можно увидеть на автомобилях марки Citroen, под названием Hydractive. Проще говоря, работа такой подвески достигается за счет накачивания гидравлической жидкости (чаще всего это масло) в определенные механизмы.
Если же активная подвеска построена на пневматических, упругих элементах, то её относят к пневматической подвеске. Такие элементы обеспечивают регулировку клиренса кузова относительно дорожного покрытия. Благодаря пневматическому приводу (электродвигателю с компрессором) создается давление в пневматических элементах. Для того, чтоб отрегулировать жесткость подвески, инженеры решили использовать амортизаторы с возможностью регулировки степени демпфирования. Чаще всего такую подвеску можно встретить в автомобилях марки Mercedes-Benz, с маркировкой Airmatic Dual Control и адаптивной системой Adaptive Damping System.
Другими словами давление в подвеске регулируется за счет воздуха, который накачивается в определенные механизмы, если же есть где то пробоина в этих механизмах, то эффекта работы подвески не будет. Автомобиль попросту сядет дном на землю. В сравнении с гидропневматической подвеской, обычная пневматика при поломке почти сразу остановит движение автомобиля.
Но как говорили можно выделить еще и третью группу активной подвески. В ней меняется жесткость стабилизатора поперечной устойчивости. За счет прямолинейного движения стабилизатор поперечной устойчивости попросту выключается, а за счет этого увеличивается ход подвески. Лучше отрабатываются неровности на дороге, в результате достигается плавность хода и высокий комфорт для водителя и пассажиров.
Если же автомобиль резко изменяет направление движения или входит в поворот, то жесткость стабилизатора увеличивается относительно воздействующих сил. За счет такой работы предотвращаются крены кузова. Это те самые активные подвески KDSS (Toyota) и DD от BMW.
Наверное, самой интересной на сегодняшний день можно считать подвеску от Hyundai, именуемую как AGCS (Active Geometry Control Suspension). Система активного управления геометрией подвески позволяет сменить длину рычагов, в результате изменится схождение задних колес. Для того, чтоб сменить длину рычага применяется электронный привод.
Входя в поворот и ускоряясь по прямой, электроника делает схождение колес минимальным. При входе в поворот на высокой скорости или частой перестройке с полосы на полосу, схождение задних колес увеличивается. В результате автомобиль будет куда более устойчив и лучше управляемый.
Стоимость ремонта подвесок
Цена ремонта подвески зависит в первую очередь марки автомобиля. В частности, чем новей автомобиль, тем дороже его ремонт. Некоторые водители прибегают не к ремонту, а к частичной реставрации, вышедших из строя частей.
Зачастую выходят из строя активные части пневматической подвески, так как нагрузки во время маневров и перегрузок движения автомобиля никто не отменял, разве что если ездить максимально аккуратно и на близкие расстояния.
Стартовая цена ремонта начинается от 200$, а дальше нужно смотреть по деталям, которые вышли из строя. Пневмобалоны стоят порядка 150$, а пневмоамортизатор на Mercedes-Benz ML-Class 2005-2011 годов около 1100$.
Видео принцип работы активных подвесок:
Как работает адаптивная регулируемая подвеска в автомобиле
Подвеске автомобиля приходится выполнять свои задачи по комфорту езды и обеспечению управляемости в самых различных дорожных условиях. Из-за этого почти все её свойства и численные характеристики приходится выбирать по соображениям компромисса, что не позволяет достичь идеала в принципе.
Помочь в такой ситуации может лишь усложнение подвески добавлением в неё свойства адаптации к текущим условиям. Это делает подвеску активной, хотя адаптация – лишь частный случай активных подвесок как класса.
Что такое адаптивная подвеска в автомобиле
Адаптации подлежат три основных свойства подвески:
Самые сложные системы изменяют все три характеристики, но чаще всего адаптации подлежат лишь амортизаторы.
Принцип работы
Для комфортной езды подвеска должна быть максимально мягкой, но при этом страдает её энергоёмкость, поскольку возможности по изменению рабочих ходов очень ограничены общей геометрией направляющего аппарата и конструкцией кузова автомобиля.
Во многих случаях энергоёмкость не будет критичной, поэтому ею можно частично пожертвовать, уменьшив жёсткость. Обычно это делается изменением свойств амортизаторов, хотя с использованием пневматики и гидравлики можно снять и часть статической упругости.
Управляемость автомобиля улучшается с использованием более жёстко работающих амортизаторов, так пятно контакта шин с дорогой становится более стабильным.
Пропадает и нежелательная раскачка кузова, во время которой колёса непредсказуемо разгружаются, теряя свои сцепные свойства.
Похожий эффект проявится и при увеличении жёсткости стабилизаторов поперечной устойчивости, что не даст кузову крениться в поворотах. Сделать стабилизатор управляемым достаточно сложно, но такое техническое решение существует и применяется.
Положительно скажется на езде и уменьшение клевков на торможениях и приседаний при разгоне. Минимизируется динамическое перераспределение веса между осями. Тяговое или тормозное усилие будет максимальным на всех четырёх колёсах.
Управлять свойствами можно вручную, задавая начальные характеристики с пульта водителя или автоматически по командам электронного блока управления, получающего сигналы от датчиков.
Устройство
Для изменения свойств амортизаторов существуют два основных способа – регулировка перепускных способностей их клапанов или вязкости рабочей жидкости.
В первом случае демпфирующая способность меняется с помощью встроенных в амортизаторы клапанов, под воздействием управляющего электрического тока регулирующих свою геометрию.
Уменьшение сечения ведёт к затруднению перетекания жидкости, что добавляет динамическую жёсткость и не позволяет быстро изменять текущую длину штока.
Воспринимается это как повышение жёсткости и энергоёмкости, машина резче реагирует на неровности. Возникающие паразитные колебания быстрее гасятся, пятно контакта эффективней стабилизируется.
Практически то же получится если оперативно изменять вязкость жидкости. Существуют специальные среды, которые таким образом реагируют на магнитные поля.
С увеличением напряжённости внешнего поля, создаваемого электромагнитом, специальная жидкость ориентирует содержащиеся в ней микрочастицы, препятствуя их свободному перетеканию через отверстия постоянного сечения. Способ работает, но применяется гораздо реже.
Усложнённые исполнения адаптивных подвесок могут включать в себя пневматические или гидропневматические элементы, работающие в качестве упругих элементов. Такие комплексы способны изменять дорожный просвет или сохранять его постоянство при загрузке автомобиля.
Обеспечение связей между колёсами по электрическим, пневматическим или гидравлическим магистралям ликвидирует клевки и крены в поворотах.
Достаточно лишь добавить жёсткости подвеске нагруженных колёс и сделать меньше давление на начавшие разгружаться. Электроника легко с этим справится, получив сигналы от соответствующих датчиков.
Схема
В состав активных или адаптивных подвесок входят датчики, устройство обработки и управления, исполнительные механизмы и пульт ручного управления:
Обычно водитель задаёт общий характер работы подвески, переключая такие её режимы, как спорт, комфорт, бездорожье и им подобные. Не исключена и более тонкая настройка через информационный дисплей мультимедиа-системы.
Виды адаптивных подвесок
В зависимости от сложности подвески подразделяются на изменяющие те или иные составные части конструкции:
У каждой автомобильной компании применяются разные сочетания контрольных функций электронного блока.
На какие авто ставятся
Одной из первых компаний, применивших адаптивную подвеску, стала Citroen с её знаменитой системой Hydractiv. Это многорежимная гидропневматика, подстраивающаяся под разные режимы движения. Но функции электроники были задействованы слабо в силу недостаточного её развития в начале второй половины 20 века.
Куда более мощной системой стала подвеска Adaptive Drive от BMW. По высокоскоростной шине данных с применением сервоприводов эта конструкция мгновенно реагирует на ситуацию, меняя характеристики амортизаторов и стабилизаторов. К
омпенсируются крены, раскачивания кузова, сокращается тормозной путь. Автомобили приобретают спортивный характер, сохраняя комфортабельность в обычных условиях.
Примерно так же работает система Аdaptive Chassis Control от VAG. Причём на более премиальных машинах Audi используется принцип применения магниторезистивной жидкости в амортизаторах.
В качестве опций адаптивные подвески сейчас доступны почти у всех производителей, включая относительно недорогие модели из Кореи и Японии.
Регулировка
Регулировать адаптацию можно с помощью органов управления с водительского места. Это сводится к примерному предсказанию условий работы. Для скоростных пробегов по автомагистралям лучше использовать спортивный режим, а по не очень качественным дорогам выбирать комфорт и бездорожье.
Возможно также вмешательство в отдельные элементы через бортовый компьютер. Механические регулировки доступны, но практически не используются, проще внести коррективы с дилерского сканера.
Например, создать чисто авторский набор параметров подвески и запомнить его в виде отдельного пользовательского режима. Подобно тому, как при настройке сидений машина запоминает конкретного водителя.
Неисправности
Наиболее часто встречаются отказы датчиков, что связано с их непрерывной работой и наличием механических считывающих контактов. Неполадки в датчиках достаточно легко диагностируются по кодам ошибки сканеров.
Регулярной замены требуют также адаптивные амортизаторы. В них возникают течи и поломки электроклапанов. Хотя в целом их надёжность ненамного хуже, чем у более традиционных узлов.
Гораздо хуже обстоят дела в подвесках с применением пневматики. Здесь может отказать компрессор, прохудиться пневмобаллоны и возникнуть коррозия управляющих магистралей.
Преимущества и недостатки
Несомненно, что у подобных подвесок недостаток лишь один – высокая цена при заказе данной опции и значительные затраты в случае поломки. Само обслуживание потребует персонала высокой квалификации, простой мастер по ходовой уже не справится. Управляемые элементы также обойдутся вдвое-втрое дороже обычных.
Но преимущества перевешивают. Прежде всего, это безопасность. Адаптация подвески позволит избежать аварий, связанных с потерей автомобилем управляемости. Машина будет цепляться за дорогу всегда и в любых условиях, предел её скоростных возможностей в поворотах качественно сдвигается в сторону увеличения.
Комфорт активных подвесок тоже способен удивить. Особенно это касается самых современных систем, когда машина способна распознать неровность, на которую она ещё не наехала колесом.
Шасси буквально облизывает любой профиль дороги в широких, но всё же разумных пределах. Водитель и пассажиры гораздо меньше устают и способны переносить дальние автомобильные путешествия.
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:
• способность самостоятельно в автоматическом режиме подстраиваться под любое дорожное покрытие;
• адаптация к стилю вождения;
• принудительная регулировка демпфирования;
• уменьшение кренов кузова и, следовательно, лучшая маневренность;
• 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.