3.1.6 Адаптивные подвески в конструкциях современных автомобилей
В настоящее время адаптивные подвески используются многими автопроизводителями [13]. Кроме конструкций адаптивных подвесок, представленных выше, необходимо упомянуть системы, устанавливаемые на автомобили:
1. Mercedes-Benz: гидравлическая система АВС (Active Body Control) – активного управления положением кузова, пневмоподвеска Airmatik Dual Control с системой ADS II (Adaptive Damping System) – адаптивного демпфирования, регулирующая демпфирующие свойства амортизаторов.
2. BMW: адаптивная подвеска Adaptive Drive, к которой относятся системы регулирования демпфирующих свойств амортизаторов EDC (Electronic Damper Control) и снижения кренов кузова автомобиля Dynamic Drive (активные стабилизаторы поперечной устойчивости).
Система EDC обеспечивает три режима работы («Normal», «Comfort» или «Sport») и автоматически регулирует демпфирующие свойства амортизаторов, изменяя проходное сечение клапанов.
В системе Dynamic Drive (рисунок 3.17) в разрез обычного стабилизатора поперечной устойчивости включён мощный и быстродействующий гидромотор. При прямолинейном движении автомобиля гидромотор не включается и стабилизатор не работает. При движении на поворотах, которые электронный блок управления распознает по сигналам датчика поперечных ускорений, гидромотор включается и закручивает правую и левую части стабилизатора. Чем круче поворот, тем сильнее гидропривод закручивает части стабилизатора. В результате уменьшаются крены кузова.
Рисунок 3.17 – Активный стабилизатор
1 – стабилизатор; 2 – резинометаллический шарнир стабилизатора; 3 – удерживающая скоба стабилизатора; 4 – стойка крепления; 5 – пружинный энергоаккумулятор; 6 – клапан сброса
3. Porsche: система PDCC (Porsche Dynamic Chassis Control), управляющая гидроприводами стабилизаторов поперечной устойчивости и обеспечивающая минимальные крены кузову в дополнение к системе активного управления подвеской PASM – Porsche Active Suspension Management (см. подраздел 3.1.2).
4. Nissan: системы CDC (Continuous Damping Control) – непрерывного управления демпфирующими свойствами амортизаторов и НВМС (Hydraulic Body Motion Control) – гидравлического управления положением кузова, изменяющая характеристики амортизаторов с целью уменьшения его кренов.
5. Toyota и Lexus: адаптивная подвеска AVS (Adaptive Variable Suspension), регулирующая демпфирующие свойства амортизаторов, которые изменяются каждые 2,5 мс, пневмоподвеска AHC (Active Height Control), обеспечивающая изменение клиренса, и система KDSS (Kinetic Dynamic Suspension System) [14], управляющая гидроприводами стабилизаторов поперечной устойчивости и обеспечивающая минимальные крены кузову.
3.1.6.1 Гидравлическая система Active Body Control
Гидравлическая система Active Body Control (рисунок 3.18) устанавливается на автомобили Mercedes-Benz с 1999 г. и стала одной из первых систем в мировом автомобилестроении, которая управляется микропроцессором. В настоящее время устанавливается на модели S 500 и 600 и модели CL-класса.
Рисунок 3.18 – Передняя подвеска автомобиля с системой Active Body Control
По конструкции система отличается от гидропневматической подвески Hydractiv автомобиля Citroеn С5, но обладает практически такими же преимуществами. Её основные гидравлические и электронные компоненты показаны на рисунках 3.19 и 3.20.
Рисунок 3.19 – Гидравлические компоненты системы Active Body Control:
1 – радиально-поршневой насос; 2 – бачок для гидравлической жидкости; 3 и 4 – амортизаторные стойки передней и задней подвески; 5 – гидроаккумулятор высокого давления; 6 – радиатор охлаждения гидравлической жидкости; 7 – клапанный узел распределения давления; 8 – накопитель жидкости в обратной магистрали (для снижения пиков давления в обратной магистрали); 9 – блоки клапанов передней и задней осей; 10 – предохранительный клапан (для ограничения давления в системе)
Основными элементами подвески в этой системе являются специальные амортизаторные стойки (рисунки 3.21 и 3.22), содержащие обычную пружину и двухтрубный амортизатор с газовым подпором (или однотрубный гидропневматический амортизатор), и опорные регулируемые гидроцилиндры, расположенные сверху пружин. Плунжер (поршень) 7 гидроцилиндра (см. рисунок 3.21) воздействует на пружину 2. Он перемещается давлением гидравлической жидкости от радиально-поршневого насоса (рисунок 3.23) и двух гидроаккумуляторов.
Насос оборудован встроенным демпфером пульсаций для поглощения колебаний давления в гидравлической системе. Со стороны колеса пружина опирается на чашку (диск) 6, которая закреплена на корпусе 5 амортизатора, а со стороны кузова автомобиля – на плунжер 7 гидроцилиндра.
Рисунок 3.20 – Электронные компоненты системы Active Body Control:
1 – дисплей; 2 – клавиши регулирования уровня кузова и переключения режимов «Comfort» или «Sport»; 3 – датчик перемещения плунжера гидроцилиндра; 4 – датчик уровня кузова; 5 – датчик вертикальных ускорений кузова; 6 – датчик продольных ускорений кузова; 7 – датчик боковых ускорений кузова; 8 – датчик температуры жидкости в гидроприводе; 9 – датчик давления в гидроприводе; 10 – электронный блок управления; 11 – кнопка включения «стоп- сигнала»; 12 – блоки клапанов передней и задней осей
а) б)
Рисунок 3.21 – Схема работы амортизаторной стойки системы Active Body Control:
а – режим «Sport»,пружина нагружена плунжером;
б – режим «Comfort», пружина разгружена:
1 – гидроцилиндр; 2 – пружина; 3 – шток амортизатора; 4 – поршень амортизатора; 5 – корпус амортизатора; 6 – чашка пружины; 7 – плунжер (поршень) гидроцилиндра
|
Рисунок 3.22 – амортизаторная стойка: 1 – крышка подшипника; 2 – гидравлическая магистраль; 3 – пружина; 4 – чехол; 5 – буфер; 6 – шток поршня; 7 – амортизатор; 8 – донный клапан |
При нарастании давления в гидроцилиндре системы Active Body Control плунжер сжимает пружину до определённого предела (см. рисунок 3.21, а), и её жёсткость увеличивается, а ход уменьшается (режим «Sport»). При снижении давления в гидроцилиндре пружина возвращается в номинальное положение (см. рисунок 3.21, б), и её жёсткость снижается, а ход увеличивается (режим «Comfort»).
Управление подвеской осуществляется электронным блоком управления, объединённым с гидроприводом высокого давления (давление до 20 МПа). Он получает входные сигналы от 15 датчиков и генерирует сигналы, необходимые для управления элементами гидравлического привода.
Уровень кузова автомобиля регулируется автоматически в зависимости от его текущей скорости. При увеличении скорости автомобиля до определённой величины кузов опускается на 10 мм, что улучшает аэродинамику автомобиля, а при снижении – возвращается на номинальный уровень. Для движения по неровным дорогам или с цепями противоскольжения водитель клавишей управления может установить повышенный на 10 мм уровень кузова.
Система Active Body Control ограничивает частоту колебаний кузова, обеспечивая хорошую плавность хода.
Такая система позволяет отказаться от стабилизаторов поперечной устойчивости, что связано с её быстродействием и эффективностью, а изменение жесткости упругих элементов дает возможность существенно ограничивать крены кузова, «клевки» при торможении и опускание задней части при разгоне (на 60 % эффективнее, чем у модели W220), что положительно влияет на устойчивость и управляемость автомобиля.
Рисунок 3.23 – Радиально-поршневой насос:
1 – радиальный поршень (7 поршней, расположенные в форме звезды); 2 – обратный клапан; 3 – всасывающий клапан-ограничитель; 4 – демпфер пульсаций; 5 – кулачок; 6 – приводной вал; 7 – фланец привода для ременного шкива
Гидравлический привод системы Active Body Control работает параллельно с пружиной и обычным амортизатором, поэтому при выходе из строя этой системы сохраняется возможность движения автомобиля.
Система Active Body Control имеет ресурс не менее 400…500 тыс. км пробега.