3 Адаптивные (активные) подвески

Адаптивная (активная) подвеска – регулируемая подвеска, в которой степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от состояния дорожного покрытия, параметров движения, а также по желанию водителя. Эта подвеска позволяет уменьшить до минимума крены кузова (рамы) при различных режимах движения автомобиля (разгон, торможение, поворот, буксировка прицепа).

Среди самых простых устройств, в которых сопротивление амортизатора изменяется в зависимости от амплитуды перемещения штока (или поршня), являются устройства Monroe Sensa-trac и Sachs Vario, которые, правда, не относятся к адаптивным. Реализуется это благодаря специальным продольным пазам, имеющим максимальное сечение в средней части цилиндра и сходящим на нет вверху и внизу. Каждый паз представляет собой дополнительный канал, позволяющий амортизаторной жидкости обойти поршневой клапанный узел. Таким образом, при работе подвески с малой амплитудой сопротивление перемещению поршня и степень демпфирования амортизатора низкие, а при её работе с высокой амплитудой, – значительно более высокие. Данный тип амортизаторов выпускается в однотрубном и двухтрубном исполнении. Они нашли преимущественное применение в рессорных подвесках малотоннажных грузовых автомобилей, а также в системах подрессоривания кабин грузовых автомобилей. Несомненным плюсом конструкции является возможность установки таких амортизаторов взамен нерегулируемых (стандартных) и отсутствие необходимости в различных элементах управления. Вместе с тем, подобные устройства не применяются в подвесках автомобилей, для которых желательно, чтобы изменение жесткости имело прямую зависимость от осевой нагрузки.

3.1 Устройство адаптивных подвесок

Адаптивные подвески включают регулируемые амортизаторы и систему управления.

Регулируемые амортизаторы служат для изменения степени демпфирования подвески. Под степенью демпфирования понимается быстрота затухания колебаний, которая зависит от характеристики амортизаторов и величины подрессоренных масс.

Чаще всего регулирование демпфирующих свойств амортизаторов осуществляется с помощью электромагнитных регулировочных клапанов или путём изменения проходного сечения клапана в поршне амортизатора. В электромагнитных клапанах проходное сечение изменяется в зависимости от величины воздействующего тока. Чем больше ток, тем меньше проходное сечение клапана и соответственно выше степень демпфирования амортизатора (жёсткая подвеска). С другой стороны, чем меньше ток, тем больше проходное сечение клапана, ниже степень демпфирования (мягкая подвеска). Регулировочные клапаны устанавливаются на каждый амортизатор и могут располагаться внутри него или снаружи в отдельной камере.

Система управления обеспечивает обычное или электронное регулирование степени демпфирования амортизаторов. В последнем случае, она включает входные датчики, электронный блок управления и исполнительные устройства.

В работе системы управления адаптивной подвеской используются следующие входные датчики (см. рисунок 1.18):

- клавиша управления системой регулирования характеристики амортизаторов (настройки демпфирования);

- датчики дорожного просвета или положения кузова (рамы) относительно дорожной поверхности;

- датчики ускорений кузова;

- датчики ускорений колёс автомобиля.

С помощью клавиши осуществляется ручное регулирование характеристики амортизаторов (выбор режимов работы адаптивной подвески). Датчики обеспечивают её автоматическое регулирование.

Датчики дорожного просвета или положения кузова (рамы) относительно опорной поверхности фиксируют величину ходов подвесок при сжатии и отбое. Они отслеживают текущее положение кузова (рамы) автомобиля в процессе его движения: при разгоне, торможении и поворотах.

Датчики ускорений кузова (рамы) и колёс определяют величину ускорений кузова (рамы) и колёс автомобиля в вертикальной плоскости. Показания этих датчиков характеризуют качество дорожного покрытия. Чем больше неровностей на дороге, тем выше ускорения колёс и активнее колебания кузова (рамы) автомобиля.

Сигналы от датчиков поступают в электронный блок управления, где в соответствии с заложенной программой происходит их обработка и формирование управляющих воздействий на исполнительные устройства – регулировочные клапаны каждого амортизатора. В своей работе электронный блок управления использует информацию и взаимодействует с другими блоками управления: системы управления двигателем, систем ESP, ABS и других.

В конструкциях адаптивных подвесок, как правило, предусмотрено три режима работы: нормальный («Normal»), спортивный («Sport») или комфортный («Comfort»).

Режимы выбираются водителем в зависимости от потребности. В каждом режиме осуществляется автоматическое регулирование степени демпфирования амортизаторов в пределах многопараметровой характеристики (рисунок 3.1). В идеальном случае регулирование осуществляется таким образом, как будто кузов автомобиля, как бы «плывёт» над опорной поверхностью, практически не повторяя её неровности. В этом случае достигается максимальная комфортабельность движения автомобиля.

Многопараметровые характеристики зависимости сопротивления амортизаторов от условий движения автомобиля записаны в памяти электронного блока управления.

Рисунок 3.1 – Многопараметровая характеристика амортизатора

Высокая степень демпфирования имеет место при малых управляющих токах, а низкая – при больших токах.

В качестве примеров ниже приведены отдельные конструкции и принципы работы адаптивных (обычных и электронных) систем управления демпфированием амортизаторов.