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.

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.

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.

Благодаря анализу информации от других датчиков, вроде бокового датчика ускорения (данные о движении на повороте) и продольного датчика (информация о продольном торможении или ускорении), приводы могут перемещаться так, чтобы всегда обеспечивать максимальную устойчивость.

Активная подвеска обеспечивает комфортное движение, и в этом залог ее будущего. Так как цены на комплектующие падают, система скоро станет достоянием большого количества транспортных средств. Ожидается, что в ближайшем будущем активной подвеской могут быть оборудованы даже внедорожники.