Электромагнитная подвеска автомобиля: устройство, принцип работы, установка

Инновационная магнитная подвеска BOSE

Но самый значимый и весомы вклад в развитие магнитных подвесок сделал хозяин одноименной компании Амар Боуз, который является, кроме того, профессором американского технического университета. Мистер Боуз предложил, прямо скажем, не революционную технологию, но до него никто еще не добивался таких результатов.

Подвеска автомобиля по его конструкции должна иметь отдельный линейный двигатель, который имеет несколько режимов работы и работает в зависимости от выбранного либо как упругий, либо как демпфирующий элементы. В корпусе расположен шток на котором закреплены электромагниты. Шток совершает возвратно поступательные движения по оси статора, что также имеется в корпусе.

Данная конструкция позволяет эффективно гасить колебания, что возникают из-за характерных неровностей дороги. Также с такой подвеской можно представить себе всю полноту контроля над машиной. К примеру, при резком уходе в вираж правильно настроенный бортовой компьютер перераспределит нагрузку на заднее колесо со стороны поворота.

А наоборот, заходя в поворот, компьютер может перенести нагрузку на передние колеса. Как становится понятно -контроль над подвеской полный. Также есть возможность работы такой подвески в режиме генератора энергии, так что можно установить отдельный аккумулятор для питания подвески, и расход бензина не увеличится.

источник http://autodont.ru/suspender/ustrojstvo-magnitnyx-podvesok

Устройство узла

Теперь перейдем к тому, что входит в ходовую часть автомобиля. Этот агрегат образован несколькими механизмами и элементами. При этом каждой составляющей отводится своя роль. Но все вместе преследуют единую цель — свести к минимуму (насколько это возможно) колебания, тряску, включая остальные негативные воздействия при движении транспортного средства. А ведь не всегда дорога идеально ровная.

Самому водителю нет необходимости в точности знать устройство и принцип работы всей «подвески», а также постигать азы ремонтного дела. Однако в случае чего эти знания позволят самостоятельно устранить некоторые поломки. Присутствуют некоторые моменты, где водитель способен справиться своими силами. А вот сложные проблемы лучше поручить мастерам, поскольку здесь требуются соответствующие навыки, которые найдутся далеко не у каждого автолюбителя.

Теперь пора узнать, как устроена ходовая часть автомобиля и какие детали присутствуют в этом агрегате.

Остов

Это основа всего узла, к которому крепятся все остальные детали. При этом это может быть несущий кузов или же рама. И чем прочнее материал, из которого изготавливается основа, тем лучше транспорт переносит условия бездорожья. Все остальное обычно закрывается профильным листом, который стоек к развитию коррозионного процесса.

Подвеска

Устройство включает как переднюю, так и заднюю подвеску со своими элементами. Она призвана для смягчения неровностей, а также гашения колебаний. Без них уж точно не обойтись при наездах на неровности дорожного полотна. Это достигается благодаря жесткому соединению кузова (или рамы) с другими деталями, включая колеса.

Как раз этот агрегат отвечает за необходимый уровень комфорта при движении машины. Благодаря ему водитель и пассажиры не ощущают сильных толчков от неровностей дороги, как скажем, если сравнивать с поездкой в телеге, запряженной лошадиной силой.
Существует два типа подвески:

• зависимая;
• независимая.

Зависимый тип обычно характерен для задней подвески, тогда как независимая конструкция — это уже прерогатива передней. Что касается срока службы, то у подвески он немалый. Но опять-таки продолжительность работы подвески в каждом конкретном случае во многом зависит от характера эксплуатации. То есть манеры езды, периодичности проверки и технического обслуживания ходовой части автомобиля, включая остальные факторы.

Мост

У этого узла, а обычно их несколько, не одна роль:

• Во-первых, отвечает за соединение двух колес.
• Во-вторых, выполняет опорную функцию основанию машины.
• В-третьих, удерживает вес машины.

Как можно заметить, мосты выполняют важные задачи и подвергаются значительной нагрузке. Поэтому для их изготовления используется только прочный материал. Также эти они должны проходить соответствующую обработку, чтобы противостоять воздействию агрессивных внешних условий. В особенности речь идет о коррозии. Это основополагающий фактор появления основных неисправностей ходовой части.

Крепиться мосты могут непосредственно к рамной конструкции, что актуально в отношении грузового транспорта. Другой вариант — к кузову, что подходит большинству легковушек.

Колеса

Они воспринимают все неровности дорожного полотна и первыми страдают от любой попавшейся кочки, ямы или возвышенности

Чем бережнее водитель будет относиться к своему железному коню с должным вниманием, избегая грубого обращения с ним, тем дольше будут служить детали подвески, включая колеса

Дополнительные элементы

Помимо всего перечисленного выше «подвеска» включает другие необходимые составляющие, без которых она бы также не функционировала бы. Речь идет о следующих деталях, узлах и механизмах:

• амортизаторы;
• рычаги;
• шаровые опоры;
• тормозные узлы;
• пружины;
• сайлентблоки;
• пыльники.

Все эти элементы также выполняют сугубо свои обязанности. Большинство возможных неисправностей ходовой части автомобиля обусловлено как раз ими. При этом некоторые из этих деталей заслуженно удостаиваются звания расходного материала, поскольку спустя определенное время подлежат обязательной замене, дабы агрегат работал исправно и как можно дольше.

Виды электромагнитных подвесок

С тех пор, как стало возможным использование электроники в использовании управления подвеской, конструкторы многих фирм стали заниматься разработкой уникальных систем в этом направлении и на сегодняшний день наиболее преуспели три:

• Bose;
• SKF;
• Delphi.

Bose электромагнитная подвеска

Изобретатель системы Bose известный математик и разработчик акустических систем, доктор Amar Bose. Еще 30 лет назад он начал разработку системы электронной подвески, а в настоящее время такие подвески уже реальность.

На серийных автомобилях они не используются ввиду их дороговизны, но на спортивных и VIP автомобилях довольно популярны.

Bose электромагнитная подвеска профессора Боуза работает как линейный электродвигатель, шток которого выполняет роль якоря. Якорь совершает возвратно-поступательные движения возле статора, расположенного в корпусе амортизатора.

Управление подвеской полностью осуществляет Электронный блок управления.

Амортизационный узел bose электромагнитной подвески позволил исключить упругий элемент, жидкостный амортизатор и поперечный стабилизатор. Все эти функции стал выполнять один элемент.

Блок управления подает напряжение на линейный электродвигатель, на штоке появляется сила, которая выталкивает шток с усилием до 380 кг. На четыре колеса в сумме приходится более 1,5 т., а это вес средней малолитражки.

С такой подвеской автомобиль выдерживает постоянный клиренс (высота автомобиля над дорогой), не зависимо от нагрузки.

Bose электромагнитная подвеска выполняет и роль пружины и роль амортизатора, то есть берет на себя нагрузку и демпфирующую отдачу. А также исключает по определению стабилизатор, потому что механически выравнивать левое с правым колесом нет необходимости, делает это электроника.

ЦПУ (центральный пульт управления) посылает на каждое колесо то напряжение, которое нужно в той или иной дорожной обстановке.

Автомобиль не делает продольных «клевков» при торможении и при разгоне. Не дает боковой крен. Благодаря идеальному распределению опорных сил, автомобиль становится максимально послушным и удивительно комфортным.

Проходя по неровностям дороги, этот линейный электродвигатель выполняет обратную функцию, то есть работает не как электродвигатель, а как генератор. Он преобразует возвратно-поступательные движения в электрическую и подает её обратно в электрическую сеть автомобиля.

Система SKF

Конструкция шведской компании SKF несколько иная. Они создали капсулу в которой расположены два электромагнита один против другого.По сути дела, это такая же стойка МакФерсон, только вместо гидравлического амортизатора установлена капсула с электромагнитами, управляющими из ЦПУ электронными мозгами.

Ток подается на магниты подается от ЦПУ исходя из дорожных условий и мгновенно изменяет его силу в зависимости от изменяющихся условий. Колесные датчики анализируют каждый бугорок и подают сигнал на центральный блок управления.

Конечно подвеска имеет классический вид, имеет пружину в подвеске, что явилось подстраховкой, когда вдруг электронная система выйдет из строя или по каким-то другим причинам будет отключена. Так же, автомобиль не будет проседать при длительной стоянке с отключенным аккумулятором.

Система Delphi

Компания Delphi придумала систему, которая напоминает обычный однотрубный амортизатор, только наполненный необычной жидкостью. Эта жидкость магнито-реологическая, то есть жидкость с магнитными частицами, размер которых составляет десять микрон и меньше.

Жидкость эта составляет одну треть от основного объема. Электромагнит расположен в головке поршня амортизатора и управляется ЦПУ.

Когда подается соответствующее напряжение на электромагнит, магнитные частицы активизируются и собираются, под воздействием магнитных полей, в структуры, которые меняют вязкость жидкости, соответственно меняя режим работы амортизаторов.

Также, как и в системе SKF, и в отличии от системы Bose, вид подвески напоминает классический вид и имеет упругий элемент.

Вот как продвинулась наука, мои дорогие читатели, и как фантастично работают новые изобретения. Вопрос другой, когда мы сможем ездить на автомобилях с такой подвеской.

Главное это скоро будет! Я верю в это и не перестаю удивляться гениальности человеческой мысли.

До встречи на блоге! Делитесь знаниями с близкими и удачи на дорогах!

Кстате, очень интересные статьи: Адаптивная подвеска, Пневматическая подвеска, Торсионная подвеска.

Перечень работ при проверке агрегата

Что входит в диагностику? Вне зависимости от типа такой процедуры действия при этом выполняются одни и те же. Многие из этих манипуляций по силам выполнить самим владельцам, не привлекая со стороны опытного работника

Однако профессионал справится с работой лучше, поскольку важно осмотреть множество деталей, выявить изъяны и огрехи

Но что конкретно осматривает работник СТО в ходе детального осмотра любого транспортного средства? Тщательному обзору подлежат эти элементы:

• шины с дисками;
• подшипник ступицы;
• шаровые опоры;
• тормозная система;
• стабилизаторы, торсионы, рессоры и т. д.;
• ШРУС;
• рычаги с сайлентблоками;
• амортизаторы с пружинами.

Несмотря на то, что некоторые диагностические манипуляции владелец железного коня способен выполнить самостоятельно, мастер выдает заключение касательно дальнейшей эксплуатации узла, механизма или детали, исходя из технического состояния. И только он определяет, что входит в ремонт ходовой части.

В качестве заключения

Как уже можно догадаться весь комплекс узлов, механизмов и деталей (что спереди, что сзади) представляет собой важный узел, который нуждается в регулярной диагностике и проведении нужных операций. Соответственно без обслуживания и ремонта подвески автомобиля, когда это необходимо просто не обойтись!

Только при исправном состоянии элементов подвески гарантируется безопасное использование транспортного средства без вреда для окружающих участников дорожного движения. Поэтому следует регулярно оценивать техническое состояние подвески спереди и сзади автомобиля. То есть не только, когда для этого найдется повод, а хотя бы каждый год. Такой подход к собственной машине обеспечит узлам, механизмам, деталям продолжительный ресурс.

К расходным материалам это не относится, поскольку их замена, это часть ТО

Но и здесь важно не допускать слишком частой их замены, что больно ударяет по семейному бюджету

История создания электромагнитной подвески

Одним из примеров применения энергии электромагнитного поля является электромагнитная подвеска, которая является одним из видов подвесок автомобиля и нашла активное применение в наши дни.

Мало кто знает, но первые научные труды, объясняющие принцип действия магнитного поля, пришли к нам еще раньше, чем был применен двигатель внутреннего сгорания. Первое упоминания о диковинном приспособлении использующее физические законы, ранее неподвластные человек, принадлежат теоретическим трудам английского физика и изобретателя Майкла Фарадея. Этот легендарный ученный еще в 1862 году первый объяснил и заложил будущий фундамент для размышлений многих умов по всему земному шару.

Вторым прародителем создания электромагнитной теории является еще один британский ученный Джеймс Клерк Максвелл. Хотя основной его пласт лишь косвенно объяснил принцип воздействия электромагнитного поля в природе, его работы во многом предопределят развитие этого течения, а также всей физики в частности. Однако первых практических успехов в конструировании автомобилестроения на основе электромагнитного воздействия удалось добиться лишь в 1982 году. Тогда был построен первый прототип поезда, использующий магнитную подушку. Магнитоплан M-Bahn был поистине уникальным отображением идей великих умов, однако применение его в широкой области было невозможным из-за несовершенности.

Немецкий поезд на магнитной подушке — магнитоплан M-Bahn

Обратив внимание общественности на реализм подобного изобретения, многие инженеры, осознав, что полноценный «парящий» транспорт пока лишь остается мечтой, сконцентрировались на создании менее значимых, но практичных автомобильных конструкций. Как результат, в 1980-ых годах, компания Bose первая произвела электромагнитную подвеску автомобиля, применив необходимые расчёты и вычисления

В отличие от стандартной механической подвески, электромагнитная подвеска не может применяться отдельно на разные мосты, а работает в слаженной системе одновременно на двух.

Преимущества и недостатки магнитной подвески

О преимуществах таких подвесок разговор уже шел выше. Машина благодаря электромагнитной подвеске приобретает исключительную плавность хода и повышенный комфорт. К числу недостатков независимые эксперты относят отсутствие полной гарантии работы по-новому, в результате чего в них подчас приходится сохранять старые, механические или иные форматы организации плавности передвижения. Есть узкие места и отдельно у каждого из трёх брендов. К примеру, дальнейшее развитие подвески Bose тормозит отсутствие добротного программного обеспечения.

Электромагнитная подвеска — что за зверь, и с чем его едят

Главное отличие данной подвески от ее сестер — отсутствие вспомогательных элементов: торсионов, пружин, амортизаторов, стабилизаторов. Она представляет собой индивидуальную стойку на каждое колесо, управляемую электронным блоком и позволяющую контролировать состояние колес и кузова в режиме онлайн. Некоторые модели имеют стандартный комплект пружин и амортизаторов на случай неисправности автоматической системы. При отсутствии подачи электроэнергии, система автоматически переключается на механический режим через электромагниты.

Вместо привычных деталей магнитная подвеска оснащена электромагнитными клапанами или магнитно-реологической жидкостью. Основными ее компонентами являются:

• упругие детали, способные проводить силы, возникающие в вертикальной плоскости;
• элементы, отвечающие за перемещение колесной базы, взаимодействия колес и проводимость боковых и продольных сил;
• составляющие, направленные на гашение колебаний (амортизаторы).

В своей работе она отвечает за те же опции, что и ее вариации:

• обеспечивает гармоничную связь колес с кузовом;
• передает моменты и силы во время движения;
• гарантирует комфортное вращение колес относительно кузова;
• способствует плавности хода.

Чем проще подвеска, тем больше функций берет на себя каждый элемент. В современных конструкциях система распределения достаточно сложная и индивидуальная. Это обеспечивает более эффективное обеспечение безопасности, устойчивости, плавности хода и управляемости автомобилем.

Принцип работы электромагнитной подвески заключается во взаимодействии магнитного и электрического полей. Если механические конструкции осуществляют предназначение за счет пружин и других элементов, гидравлика — за счет рабочей жидкости, то здесь главную роль играют электромагниты. Управление ими происходит посредством электронного узла (через бортовой компьютер). Он снимает все данные со всего кузова, а затем направляет необходимые команды системе. Программа позволит анализировать не только состояние колес относительно кузова и дороги, но и характер дорожного полотна, а также уровень воздействия на автомобиль. Этот тип работы намного легче его механических и гидравлических вариаций.

Процесс протекает в дуэте с электродвижком, заменяющим обыкновенный амортизатор. Вопреки ожиданиям уровень электропотребления низкий из-за выработки электроэнергии во время обратного движения электромагнитов. Это делает подвеску экономичной.

Как работает магнитная подвеска

Современные механизмы, называемые магнитными подвесками, эксплуатируют принцип работы, в основе которого лежит явление электромагнетизма. Этот эффект описывает зависимость между двумя видами поля: электрического и магнитного.

Стандартные продукты, устанавливаемые на автомобилях, исполняют свою основную задачу благодаря таким элементам конструкции как пружины и упругие детали. Электромагнитные подвески, в качестве основных элементов, используют электромагниты. Именно из-за такого механического состава современные подвески и получили свое название.

Схема работы устройства заключается в создании особой системы управления (control system) путем установки на транспортное средство бортового компьютера. Данный компьютер, также именуемый электронным узлом, в real-time режиме снимает характеристики колесного ряда, и, в зависимости от них, посылает соответствующие команды. Управление осуществляется достаточно простым образом: схема намного проще по своей сути, чем те же пружины или гидравлические конструкции или маховик.

Классификация подвесок

В основном подвески подразделяются на два больших типа: зависимые и независимые. Данная классификация определяется кинематической схемой направляющего устройства подвески.

Зависимая подвеска

Колеса жестко связаны посредством балки или неразрезного моста. Вертикальное положение пары колес относительно общей оси не изменяется, передние колеса – поворотные. Устройство задней подвески аналогичное. Бывает рессорная, пружинная или пневматическая. В случае установки пружин или пневмобаллонов необходимо применение специальных тяг для фиксирования мостов от перемещения.

Отличия зависимой и независимой подвески

Плюсы:

• простая и надежная в эксплуатации;
• высокая грузоподъемность.

Минусы:

• плохая управляемость;
• плохая устойчивость на больших скоростях;
• меньшая комфортабельность.

Независимая подвеска

Колеса могут изменять вертикальное положение относительно друг друга, оставаясь в той же плоскости.

Плюсы:

• хорошая управляемость;
• хорошая устойчивость автомобиля;
• большая комфортабельность.

Минусы:

• более дорогая и сложная конструкция;
• меньшая надежность при эксплуатации.

Полузависимая подвеска

Полузависимая подвеска или торсионная балка – это промежуточное решение между зависимой и независимой подвеской. Колеса по прежнему остаются связанными, однако существует возможность их небольшого перемещения относительно друг друга. Данное свойство обеспечивается за счет упругих свойств П-образной балки, соединяющей колеса. Такая подвеска в основном применяется в качестве задней подвески бюджетных автомобилей.

Виды магнитных подвесок

Сейчас магнитная подвеска эволюционирует по нескольким путям, названия которых соответствуют названиям их производителей: подвеска от Delphi, SKFи Боуза.

Начнем по порядку. Подвеска от Delphiпредставляет собой однотрубный амортизатор, в котором содержится магнитно-реологическая жидкость. Размер магнитных частиц достигает всего лишь 10 микрон. Амортизатор изнутри покрыт специальным составом, которой препятствует стягиванию этих частиц. Головка поршня, что перемещается по корпусу это, по сути своей, электромагнит, который полностью контролируется бортовым компьютером.

Под действием направленного влияния электромагнита микрочастицы могут выстраиваться в определенный позиции, тем самым изменяя вязкость жидкости и условия работы амортизатора. Тем самым подвеска автомобиля меняет характеристики своей работы.

Реакция подвески автомобиля составляет всего лишь 1 миллисекунду, что быстрее чем в технологиях основанных на электромагнитных клапанах. Мощность электричества необходимая для полноценной работы достигает всего 20 Вт. Если подвеска нарушена, либо в ней отсутствует питание то магнитные амортизаторы работают как обычные гидравлические. Этот факт показывает насколько такая подвеска автомобиля универсальна.

Виды магнитных подвесок

В настоящее время известны три крупных мировых бренда, выпускающие магнитные подвески:

• SKF;
• Delphi;
• Bose.

Остановимся на каждом из них более подробно.

Магнитная подвеска SKF

Электромагнитная подвеска, созданная шведской компанией, представлена в виде капсулы. Капсула состоит из двух электромагнитов. На основе данных со всех датчиков, собранных бортовым компьютером, корректируется жесткость демпфирующего элемента. Это позволяет выбрать оптимальный режим движения автомобиля.

Магнитная стойка SKF

Ключевой задачей, которая была поставлена перед шведскими специалистами при разработке своего варианта магнитной подвески, являлось достижение простоты и надежности конструкции.

В случае неисправности системы управления подвеска продолжает функционирование за счет пружины. Возможность перехода из автоматического режима в механический является главным преимуществом подвески SKF. Кроме того, позволяет избежать эффекта проседания при длительной стоянке машины.

Подвеска Delphi

Передний и задний магнитные амортизаторы Delphi

В варианте от Delphi подвеска представлена в виде однотрубного амортизатора, заполненного магнитно-реологической жидкостью. Размер магнитных частиц в составе не превышает десяти микрон. Особое покрытие, добавленное в раствор в пропорции “один к трем”, препятствует слипанию частиц между собой.

Поршень амортизатора, управляемый электронным блоком, содержит в себе электромагнит. При подаче управляющего сигнала образуется магнитное поле и частицы принимают упорядоченную структуру. Вязкость жидкости увеличивается. Режим меняется – он становится более жестким.

Главным преимуществом подвески является скорость реакции, не превышающая 1 м/с. Помимо этого при неисправности системы управления подвеска будет функционировать за счет гидравлического амортизатора. Это обеспечивает безопасность при управлении транспортным средством.

Электромагнитная подвеска Bose

Магнитная подвеска, разработанная ученым Арамом Боузом (да-да, именно тем, кто также производит премиальное музыкальное оборудование), является одной из самых популярных и обсуждаемых. В его трактовке устройство представлено линейным электродвигателем, который, в зависимости от режима движения, работает как упругий или демпфирующий элемент.

Отличительная особенность этой подвески – быстрота действия за счет работы магнитного штока. Амортизационный шток с установленными на нем постоянными  магнитами совершает возвратно-поступательные движения по длине обмотки статора, расположенного в корпусе. Устройство сглаживает колебания при движении на неровных участках дороги. Это обеспечивает повышение эффективности управления транспортным средством.

Стойки от Bose

Подвеска Bose предусматривает большой диапазон различных настроек:

• в процессе прохождения виража водитель может подобрать схему сигналов бортового компьютера таким образом, что опорным выступит заднее внешнее колесо;
• в повороте подвеска перенесет нагрузку на переднее внешнее колесо.

Это обеспечивает повышенный контроль над управлением транспортным средством независимо от типа покрытия дороги.

Еще одной особенностью подвески Bose является режим «электрогенератор». При движении автомобиля по прямой колебания, вызванные неровностью дороги, превращаются в электрическую энергию. При этом электроэнергия не рассеивается в пространстве, а концентрируется в аккумуляторных батареях для дальнейшего применения.

К сожалению, не весь потенциал подвески Bose реализован до конца. Процесс тормозит разработка программного обеспечения.

Виды подвесок автомобиля

Существует множество типов подвесок автомобиля. Так, например, известен магнитный подвес и другие подобные конструкции. Главным их отличием является критерий, заложенный в основу градации. Если рассматривать классификацию в зависимости от расположения направляющих, то подвески бывают:

• независимыми. В такой системе колеса друг от друга существуют автономно, за счет чего повышаются амортизационные характеристики конструкции. Применяют преимущественно на легковых авто;
• зависимыми. Производятся исключительно с жесткой балкой в конструкции, за счет чего достигается параллельное движение колес. Конструкция довольно простая, благодаря чему считается надежной и долговечной. Обычно применяют внутри грузовых машин или на задней оси «легковушек»;
• полунезависимыми. Конструкция подразумевает использование жесткой балки. Она ставится на кузов и фиксируется на нем посредством торсионов. Подобная схема позволяет добиться независимого положения подвески от кузова. Зачастую можно встретить на моделях компании ВАЗ.

Отдельный тип подвеса — активный. Схема конструкции подразумевает изменение параметров с помощью электронной системы управления. Таким образом, во время движения владелец авто может настраивать подвес так, как ему удобно. Среди параметров для настройки доступны:

• степень жесткости упругой детали;
• состояние стабилизатора;
• длины элементов, направляющих подвес.

Активная подвеска — это система, соединившая в себе механику и электронику. Однако модели, в каких установлена подобная конструкция, стоят значительно дороже.

Регулировка

За счет правильной регулировки системы владелец авто сможет обеспечить комфортную езду на любом типе дорог. Под регулировкой понимают выбор угла установки колес. Многие подобный метод называют еще «сход-развал».

Известно, что колеса стоят не перпендикулярно оси кузова и не параллельно дороги во время движения. В большинстве случаев выдержан небольшой угол, обеспечивающий наклон колеса и транспортного средства в обеих плоскостях.

Преимущества правильной регулировки:

• уменьшение сопротивления движению;
• снижение степени износа протектора;
• уменьшение расхода масла внутри двигателя.

Выполнить установку углов подвески автомобиля своими руками сложно, так как данная процедура требует наличия особого оборудования и хотя бы минимального опыта в проведении подобных работ. Рекомендуется за этим обращаться в автосервис или станцию технического обслуживания, где также могут провести акустическую диагностику по доступной цене.