Що таке і як влаштована адаптивна підвіска

Одним із способів удосконалення автомобільної підвіски є використання у ній функції адаптації під характер дороги, швидкість пересування чи стиль їзди. Реалізувати таке можливо із застосуванням електронного обладнання та швидкодіючих електромагнітних, пневматичних та гідравлічних виконавчих механізмів. Один і той же автомобіль при оперативній зміні характеристик підвіски може набувати окремих здібностей шосейного спорткара, позашляховика або легкої вантажівки. Або просто значно покращити комфорт для пасажирів.

Основи організації адаптації

Для отримання властивості підлаштовуватися під зовнішні дії або команди водія підвіска має набути активного характеру. Пасивні механізми завжди однозначно реагують на ті чи інші дії. Активні здатні змінювати свої характеристики. Для цього в них є керуючий електронний блок, що представляє собою комп'ютер, що збирає інформацію від датчиків та інших систем автомобіля, що приймає вказівки від водія і після обробки виконавчим пристроям, що задає режим.

Як відомо, підвіска складається з пружних елементів, пристроїв, що демпфують, і направляючого апарату. Теоретично можна керувати всіма цими складовими, але практично цілком достатньо змінювати властивості демпферів (амортизаторів). Це відносно легко робити з прийнятною швидкодією. Хоча якщо швидкість реакції не потрібна, наприклад регулювання підлягає паркувальний режим, зміна кліренсу або статичної жорсткості, то цілком можливо адаптувати конфігурацію підвіски по всіх її компонентах.

Для оперативної адаптації потрібно врахувати безліч вхідних параметрів:

• дані про нерівності дорожнього покриття, як поточних, так і майбутніх;
• швидкість руху;
• напрямок, тобто кут повороту керованих коліс та кутове прискорення автомобіля в цілому;
• положення та швидкість обертання рульового колеса;
• вимоги водія за даними аналізу його стилю керування, а також введені у ручному режимі;
• становище кузова щодо дороги, параметри його зміни у часі;
• сигнали датчиків радарного типу, що аналізують стан покриття перед автомобілем;
• поздовжні та поперечні прискорення автомобіля, режими роботи двигуна та гальмівної системи.

Програма керуючого блоку містить алгоритми реагування на всі сигнали і накопичення інформації. Команди надходять у типовому випадку на електрокеровані амортизатори всіх коліс, індивідуально на кожне, а також активні муфти стабілізаторів поперечної стійкості. Або на пристрої, що їх замінюють при роботі в складі підвісок, повністю керованих гідравлікою, а також найбільш високотехнологічних продуктів, що працюють виключно на електромагнітній взаємодії. В останньому випадку швидкодія настільки висока, що від роботи підвіски можна досягти практично ідеальної поведінки.

склад системи

В комплекс входять пристрої, що забезпечують роботу з регулювання демпфуючих властивостей та динамічної жорсткості, а також мінімізують крен кузова:

• контролер підвіски з мікропроцесором, пам'яттю та схемами введення-виведення;
• активні механізми парування крену (керовані стабілізатори поперечної стійкості);
• комплекс датчиків;
• амортизатори, що допускають електронне керування жорсткістю.

Органами управління панелі приладів, найчастіше це бортовий інтерактивний дисплей, водій може задати один з режимів роботи за своїми перевагами. Дозволяється переважати комфорт, спортивність або позашляхові здібності, а також більш просунуте індивідуальне налаштування функцій із запам'ятовуванням режиму. Накопичена адаптація може бути оперативно скинута на вихідні установки.

Вимоги до поперечних стабілізаторів завжди відрізняються суперечливістю. З одного боку, їх призначення полягає у забезпеченні мінімальних кренів кузова. Але так підвіска набуває характеру залежності, а значить знижується комфорт. Під час руху поганими дорогами більш цінною властивістю буде ще більша свобода окремих коліс для досягнення максимальної артикуляції осей. Тільки так для забезпечення постійного контакту шин з покриттям будуть використані всі запаси ходів підвіски. Стабілізатор з постійною жорсткістю, який зазвичай є простим прутиком з пружинної сталі, що працює за принципом торсіону, однаково добре служити в усіх умовах не зможе.

В активних підвісках стабілізатор виконується розрізним з можливістю електронного регулювання. Для керування наведеною жорсткістю можна використовувати різні принципи. Одні виробники застосовують преднатяг закручування електродвигуном з редуктором, інші гідравлічний спосіб, встановлюючи гідроциліндри на стабілізатор або його кріплення до кузова. Можлива повна імітація штанги стабілізатора індивідуальними гідроциліндрами, що працюють паралельно з пружними елементами.

регульовані амортизатори

Звичайний амортизатор має властивість зміни своєї динамічної жорсткості залежно від швидкості та прискорення руху штока. Досягається це системою клапанів, що дроселюють, через які перетікає амортизаційна рідина.

Для оперативного контролю перепускних дроселів можливі два шляхи - встановлення електромагнітних клапанів золотникового типу або зміна властивостей рідини в магнітному полі. Виробники застосовують обидва способи, другий рідше, оскільки для нього буде потрібна спеціальна рідина, що змінює свою в'язкість в магнітному полі.

Основні експлуатаційні відмінності адаптивних підвісок

Активні підвіски із властивістю адаптації надають можливості програмного керування споживчими якостями автомобіля на будь-яких дорогах:

• кузов завжди зберігає задане положення щодо дороги, відхилення від якого визначаються лише швидкодією системи адаптації;
• колеса мають максимально досяжний постійний контакт з покриттям;
• рівень прискорень у салоні від нерівностей значно нижчий, ніж за традиційної підвіски, що підвищує комфорт поїздки;
• автомобіль краще управляється та більш стабільний на високих швидкостях;
• Найбільш просунуті системи можуть передбачати наїзди на нерівності, скануючи дорогу перед колесами і заздалегідь підлаштовуючи амортизатори.

Недолік, як і у всіх складних систем, один – висока складність та пов'язані з цим показники надійності та вартості. Тому адаптивні підвіски використовуються в преміум-сегменті або як опціональне обладнання.

Алгоритми роботи та набір обладнання постійно ускладнюються та вдосконалюються. Основна мета розробок в області активних підвісок, що адаптуються, полягає в досягненні максимального спокою кузова автомобіля, що б не відбувалося з колесами і пов'язаними з ними безпружинними масами. При цьому всі чотири колеса повинні постійно зберігати контакт із дорогою, утримуючи автомобіль на заданій траєкторії.