что это и как ее установить своими руками

Ни для кого не является секретом тот факт, что подвеска – это одна из самых важных деталей любого автомобиля. Эта конструкция подразумевает выполнение широкого ряда задач, связанных с контролем движения, а также обеспечения комфортабельного перемещения, как транспорта, так и водителя. Существует большое количество различных видов автомобильных подвесок, среди которых различаются механические, пневматические, гидравлические и пр. конструкции. На данный момент все более широкое распространение получает так называемая электромагнитная подвеска. Это современное устройство, созданное по последним технологиям, все чаще встречается в автомобильном обиходе. В статье мы расскажем обо всех плюсах и минусах ЭМ-подвески, а также о перспективах развития подобных технологий.

Что такое электромагнитная подвеска автомобиля.

Автомобильная подвеска – это особая конструкция, состоящая из компонентов и механизмов, основная роль которых заключается в связи транспортного средства с плоскостью дороги, по которой происходит движение. Проще говоря, подвеска исполняет роль связующего звена между кузовом и плоскостью, по которой передвигается машина.

Основные элементы магнитной подвески.

Каждая электромагнитная подвеска состоит из определенного набора компонентов, обеспечивающих выполнение главной ее задачи:

• Упругие конструкции, обладающие возможностью приема и передачи приложенных по вертикали сил.
• Направляющие конструкции, формирующие схему движения колес транспорта, а также обеспечивающие связь колесного ряда между собой. Направляющие также отвечают за прием и передачу сил, приложенных по горизонтали.
• Амортизирующие элементы, основная задача которых заключается в понижении силы колебаний кузова при перемещении на плоскости дороги.

Обычные представители современных подвесок состоят из множества элементов, каждый из которых может выполнять широкий ряд задач. Но в то же время это поразительно сложные механизмы, каждая составляющая которого обладает уникальными свойствами. Такой подход к технологиям производства подвесок обеспечивает хороший прирост в показателях управляемости, комфортабельности и устойчивости транспортного средства.

ЭМ-подвески также обладают всеми вышеперечисленными компонентами, только в более совершенном, технологически улучшенном их варианте. Магнитная подвеска – это особый механизм, основой которого является электрический двигатель. Двигатель обладает двумя режимами хода, обеспечивающихся наличием упругого и демпфирующего элемента. За переключение между ними отвечает особый микроконтроллер. За счет подобной конструкции ЭМ-подвеска способна исполнять роль обычного автомобильного амортизатора.

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.

Производители

Как и любые другие изделия автомобильной промышленности, электромагнитные амортизаторы производятся несколькими разными концернами. Помимо маркетингового названия, в основе устройств от различных производителей лежит разная технология. Существуют три лидирующие компании, производящие электро подвески, каждая из которых выпускает изделия, работающие по отличному от других принципу. Мы подробно остановимся на всех трех компаниях и рассмотрим каждый продукт.

Электромагнитная подвеска Bose.

История данной технологии начинается в далеком 1980 году. Именно в начале 80-ых годов прошлого века, выдающийся профессор Амар Боуз, преподающий в университете на кафедре электромагнитных явлений, создал свое первое изделие. Им было проведено бесчисленное количество расчетов, и, после систематического анализа данных, получена оптимальная форма и характеристики автомобильной подвески. Так как профессор Амар Боуз по совместительству являлся главой компании Bose, его исследования позволили создать новый тип подвесок, эксплуатирующих принципы электромагнетизма. Опыты выдающегося ученого привлекли широкое внимание общественности и прямым образом повлияли на весь рынок автомобильной промышленности.

Подвеска Bose, доукомплектованная и усовершенствованная компанией, считается эталоном magnetic-подвески. Они, согласно проведенным испытаниям, практически на сто процентов справляются с возложенными задачами – нивелируют уровень любых возникающих колебаний. Основным компонентом продукта от организации Bose стал линейный электродвигатель, осуществляющий работу в двух режимах:

• В качестве упругой составляющей.
• В качестве демпфирующей составляющей.

Постоянные магниты, входящие в конструкцию, обеспечивают произведение возвратно-поступательных движений по всей длине обмотки статора. Такая технология не только надежно защищает автомобиль от колебаний в плоскости, но и позволяет повысить его управляемость до невообразимого уровня.

«SKF» на электромагнитных амортизаторах.

Данное изделие, обладающее высокими показателями простоты и надежности, впервые увидело свет в Швеции. В качестве основного элемента конструкции SKF используется особая капсула, составляющие которой – это особые электромагниты, магнитные амортизаторы.

При движении транспортного средства, главный компьютер получает данные с датчиков, установленных на колесах, считывая их характеристики в режиме реального времени. Тот же компьютер отвечает за передачу сигналов, изменяющих текучесть демпфирующей конструкции. Также изделие SKF подразумевает наличие пружин, внесенных в конструкцию для того, чтобы нивелировать колебания в случае отключения главного компьютера.

«Delphi» с однотрубным магнитным амортизатором.

Основным компонентом продукта компании Delphi стал однотрубный электромагнитный амортизатор. Его внутренняя часть состоит из специального магнитного вещества (suspension), размеры которого колеблются в периоде от 3 до 12 микрон. Таких деталей в изделии примерно 30%, остальную часть занимает электромагнит в виде головки поршня и специальное покрытие, препятствующее выливанию вещества наружу. Управление электромагнитом также осуществляется с электронного узла, автоматическим образом.

В момент задействования магнитного поля на вещество, находящееся внутри амортизатора, происходит следующее: частицы субстанции принимают особую, упорядоченную структуру. Благодаря этому повышается показатель вязкости субстанции, с помощью чего и переключается режим работы.

Можно ли установить электромагнитную подвеску своими руками.

Однозначно – нет. Такая технология предполагает использование достаточно внушительного количества производственных сил и техник. В устройстве всех деталей расположены особо чувствительные компоненты, установка и настройка которых является нетривиальной задачей. За подобный продукт и его установку придется отдать достаточное количество денег, но технология однозначно того стоит. Изделие изначально предусматривалось для работы с сегментом машин более высокого класса, чем эконом.

Плюсы и минусы магнитных подвесок

Как и любое другое изделие, ЭМ подвеска обладает своими характеристиками и качествами. При установке подобной конструкции на свою машину вы получаете достаточно внушительный прирост, в плане ее управляемости. Также стоит отметить такие преимущества:

• Более мягкий, плавный ход.
• Высокая скорость отклика бортового компьютера, что также повышает уровень управляемости.
• Экономия потребляемой энергии.
• Многофункциональность – есть возможность выбрать между автоматическим и механическим режимом работы.

Основной негативный фактор, о котором стоит упомянуть, заключается в наличии и установке на автомобиль программного обеспечения. Ставить дополнительное ПО придется отдельно. На данный момент малое количество машин, вышедших из-под конвейера, обладают подобной конструкцией, включающей магнитную подвеску автомобиля. Также в качестве минуса стоит упомянуть высокую стоимость подобного «апгрейда» ходовой части.

Перспективы появления магнитных подвесок на серийных авто и развития технологии.

На данный момент времени появление такого элемента конструкции как ЭМ подвеска позволило всей автомобильной промышленности совершить огромный рывок. Подобные устройства гарантируют новую эру повышенных ходовых характеристик машин. Несмотря на то, что такие изделия пока еще не применяются в качестве конструкции передней подвески, уже можно с уверенностью сказать, что с их помощью можно расширить возможности автомобилей.

Заключение

С созданием ЭМ-амортизатора повысился интерес ко всем технологиям, в основе которых лежит принцип электромагнетизма. Некоторые модели изделия также способны исполнять роль генератора, позволяющего преобразить все неровности дорог в настоящую и полноценную энергию. Сложно представить, но каждая кочка, яма или выбоина позволит машине пополнять запасы энергии и, к примеру, увеличивать продолжительность хода. Смотря на подобные технологии, можно с уверенностью сказать, что будущее действительно уже не за горами!

Ученые создали магнитный амортизатор — журнал За рулем

Ученые из голландского университета Eindhoven совместно с фирмой SKF разработали новый тип электромагнитных амортизаторных стоек.

electromagneticsuspension

Идея электромагнитной подвески, суть которой сводится к использованию поля между двух магнитов, не нова. Применение подобных технологий в течение последних двух десятилетий активно разрабатываются Lotus, Infititi и Mercedes-Benz, хотя до серийного производства пока ни один из образцов не дошел. Зато активные амортизаторы, заправленные специальной жидкостью, изменяющей вязкость под воздействием электромагнитного поля, достигли широкой популяризации и доступны на некоторых моделях гольф-класса.

bose-electromagnetic-6_460x0w

Однако два года назад в идею полностью электромагнитной подвески вдохнула новые силы разработка профессора Массачусетского технологического института Амара Боуз (основателя Bose Corporation), который создал электромагнитные стойки, в которых роль как упругого элемента, так и демпфера выполняли статоры, чьим неподвижным элементом являлись сами стойки, а роторы находились в каждом из колес. Весь комплекс получал сигналы от центрального контроллера, который анализировал данные различных датчиков и сенсоров и на основе их создавал алгоритм работы магнитного поля каждой стойки. Неоспоримый плюс этой системы в скорости реакции — намного быстрее любой гидравлики. А минус — большие энергозатраты на обслуживание электромагнитов.

Голландские же исследователи намерены решить эту проблему за счет использования электромагнитной «капсулы» только в качестве демпфера, а функция упругого элемента осталась за обычной пружиной. Капсула состоит из электромагнитного актуатора, управляющего блока и батареи. Общая потребляемая энергия системы 500 Вт — вдвое меньше, чем, скажем, у кондиционера. Более того, разработчики заверяют, что батареи могут заряжаться от дорожной вибрации — энергии сжатия, которая у обычного амортизатора уходит в тепло. Центральный контролер анализирует данные акселерометров и других сенсоров, заранее увеличивая или уменьшая жесткость активной энергопоглощающей капсулы. В случае выхода из строя электроники, подвеска не проседает, а продолжает работать как обычная пружинная, только без амортизатора. По заверениям разработчиков, дорожные исследования показали улучшение управляемости и комфорта.

Патентом на изобретение обладает шведский производитель SKF, который и планирует в ближайшее время предложить его автопредприятиям.

Ученые создали магнитный амортизатор

Ученые из голландского университета Eindhoven совместно с фирмой SKF разработали новый тип электромагнитных амортизаторных стоек.

Ученые создали магнитный амортизатор

электромагнитный амортизатор — патент РФ 2496035

Изобретение относится к машиностроению. Амортизатор содержит цилиндрический корпус (1), заполненный магнитореологической жидкостью. В корпусе установлен шток (4) с магнитным поршнем (5). Канал в штоке соединяет между собой штоковую и бесштоковую полости цилиндра. Крышка (3) с уплотнителем (10) содержит магнитный элемент (7). В крышке и магнитном элементе выполнены каналы, соединяющие полость корпуса со штоковой полостью. Катушки индуктивности (8, 9) охватывают корпус. Одна из катушек индуктивности выполнена из блока полых проводников с возможностью их заполнения магнитореологической жидкостью и выполняет функции концентрации магнитного потока в замкнутом контуре. Достигается упрощение конструкции, повышение надежности и производительности амортизатора. 4 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

Изобретение относится к транспортному машиностроению, а именно к подвеске транспортных средств. Электромагнитный амортизатор может быть использован для гашения колебательных движений подвижного состава и преобразования энергии колебания в электрическую энергию. Из уровня техники известна возможность выработки электроэнергии посредством индукции.

Известен, например, гидравлический амортизатор (патент РФ № 2084721, МПК F16F 9/53, 1997), содержащий корпус, заполненный магнитореологической жидкостью, установленный в нем цилиндр с днищем, имеющим каналы, крышку с уплотнителем и катушки индуктивности. Внутри цилиндра помещен поршень со штоком. Поршень и днище выполнены из ферримагнитного материала, а катушки индуктивности выполнены таким образом, что одна из них охватывает цилиндр, а другая корпус.

Недостатком амортизатора является отсутствие замкнутого силового контура, что снижает технологические возможности амортизатора, как преобразователя электрической энергии.

Известен магнитный амортизатор (патент РФ № 2286491, МПК F16F 6/00, 2005), содержащий корпус, шток и два ряда постоянных магнитов, который содержит установленный на штоке и состоящий из двух половин поршень с каналами, соединяющими верхнюю и нижнюю гидравлические полости. Между половинками поршня размещена, выполненная в виде короткозамкнутого витка, обмотка электромагнита. Два ряда постоянных магнитов размещены на наружной поверхности корпуса и обращены друг к другу разноименными полюсами.

Недостатком известного амортизатора является сложность конструкции и невысокая производительность.

Известен также амортизатор (патент DE № 19647031, МПК Н02K 35/00, 1997), выполняющий функцию линейного генератора для выработки энергии, в котором амортизатор содержит поршень, размещенный в цилиндре, снабженный постоянным магнитом и катушками индуктивности, размещенными на защитном кожухе. Цилиндр и защитный кожух выполнены из нейтрального материала.

Недостатком такого амортизатора являются ограниченные технологические возможности и невысокая производительность.

Наиболее близким по конструкции и достигаемому результату является патент РФ № 2204067, МПК F16F 6/00, 2003 (прототип), где гидравлический амортизатор содержит корпус, заполненный магнитореологической жидкостью. В нем установлен цилиндр с магнитным днищем, каналами и штоком с магнитным поршнем. На корпусе и цилиндре установлены катушки индуктивности. Крышка с уплотнителем содержит магнитный элемент. Магнитный элемент и крышка имеют каналы, входящие в полость корпуса и обеспечивающие замкнутый поток магнитореологической жидкости.

Недостатком известного амортизатора является то, что он применим для двухтрубной схемы амортизаторов, имеет невысокую эксплуатационную надежность и низкую производительность.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение технического уровня амортизатора и надежности за счет упрощения конструкции.

Задача решается за счет того, что амортизатор выполнен из одной трубы цилиндрической формы, являющейся корпусом, содержащим крышку и днище, а на нем установлены две катушки индуктивности, причем одна из катушек выполнена из блока полых проводников, заполненного магнитореологической жидкостью на основе силикона, обеспечивающей замкнутый магнитный поток с рассеиванием не более 5%, и одновременно объединяющей функции двухтрубной и однотрубной систем, а крышка и днище содержат магниты различной коэрцитивной силы.

Сущность изобретения заключается в следующем.

Электромагнитный амортизатор, содержащий цилиндрический корпус, заполненный магнитореологической жидкостью, установленный в нем шток с магнитным поршнем, делящим цилиндр на штоковую и бесштоковую полости, и каналом в штоке, соединяющим эти полости между собой, крышку с уплотнителем и катушки индуктивности, охватывающие цилиндрический корпус. Одна из катушек индуктивности, охватывающая корпус, выполнена из блока полых проводников, соединяющего между собой верхнюю и нижнюю (штоковую и бесштоковую) полости цилиндра. На катушке из блока полых проводников размещена катушка индуктивности, выполненная из проводника сплошного сечения. Крышка корпуса с уплотнителем и днище содержат магнитные элементы. Блок, крышка и днище имеют каналы, входящие в полость корпуса и обеспечивающие замкнутый поток магнитореологической жидкости. Амортизатор может быть снабжен дополнительным гидрогазовым компенсатором, связанным с корпусом посредством трубопровода. Гидравлические полости цилиндра и полости проводников катушки индуктивности заполнены магнитореологической жидкостью на силиконовой основе. Кожух амортизатора выполнен из немагнитного материала и служит защитным экраном для предотвращения рассеивания магнитного потока в атмосферу.

Выполнение одной катушки из блока полых проводников, заполненных магнитореологической жидкостью, позволяет упростить конструкцию амортизатора и интенсифицировать магнитный поток. Протекание магнитного потока происходит в замкнутом силовом контуре: поршень — магнит крышки — полые проводники катушки — магнит днища — поршень и образует сложное взаимодействие магнитных полей (поршня, магнитов крышки и днища и полей, наведенных катушками), которое усиливает или уменьшает сопротивление перетеканию магнитореологической жидкости. Наведенные токи в катушках отводятся через клеммы на кожухе. Описанная конструкция амортизатора повышает его технический уровень, надежность и производительность.

Электромагнитный амортизатор иллюстрируется графическими материалами.

На фиг.1 показан общий вид амортизатора.

На фиг.2 — поперечное сечение А-А в штоковой полости.

На фиг.3 — поперечное сечение Б-Б в области днища.

На фиг.4 — схема электромагнитного амортизатора.

На фиг.5а, 5б — поршень с лабиринтным и прямым проходом магнитореологической жидкости.

На фиг.6 — электромагнитный амортизатор с дополнительным гидрогазовым компенсатором.

Сравнительная оценка показателей предлагаемого и известного электромагнитного амортизатора представлена в таблице.

Электромагнитный амортизатор содержит корпус 1 цилиндрической формы, днище 2, крышку 3, шток 4, установленный на нем поршень 5 с магнитным элементом и дроссельными каналами. Поршень 5 разделяет гидравлическую полость цилиндра на верхнюю А и нижнюю Б части. Днище 2 и крышка 3 содержат постоянные магниты, соответственно 6 и 7. На корпусе 1 установлена, сформированная общим блоком, катушка индуктивности 8, выполненная из полых проводников и соединяющая между собой полости А и Б. На катушке 8 размещена катушка индуктивности 9, выполненная из проводника сплошного сечения.

Гидравлические полости А и Б, а также полые проводники блока катушки 8 заполнены магнитореологической жидкостью на силиконовой основе с намагниченностью до 70 кА/м. Крышка 3 имеет уплотнение 10. Снаружи днище 2 и крышка 3 охвачены кожухом 11, который, выполняя функцию защитного экрана, совместно с катушкой 8 обеспечивает рассеивание магнитного потока не более чем на 5%. Корпус 1 электромагнитного амортизатора может быть связан посредством трубопровода с дополнительным гидрогазовым компенсатором 12 для работы в условиях тропического климата или иных тяжелых условиях эксплуатации. Электромагнитный амортизатор также может быть выполнен с поршнями 5 с прямым и лабиринтным проходом магнитореологической жидкости (иметь мягкую и жесткую характеристики) (фиг.5а; 5б).

Магнитные элементы в крышке, поршне и днище амортизатора подобраны таким образом, чтобы обеспечить потребные усилия сжатия и отбоя и соответствуют величине остаточной магнитной индукции и коэрцитивной силы в соотношении 3:2:1.

Электромагнитный амортизатор работает следующим образом.

В нейтральном положении поршня 5 со штоком 4 амортизатора, при отсутствии сжимающих или растягивающих усилий, вызванных неровностями дороги, напряжение в катушках 8 и 9 равно нулю. При сжатии поршень 5 перемещается вниз, вытесняя магнитореологическую жидкость из полости Б в полость А через каналы в магните 7, полый проводник катушки 8 и каналы магнита 6, часть жидкости перемещается в полость А через калиброванные отверстия поршня 5. Сопротивление перетеканию магнитореологической жидкости, создаваемое ориентированными магнетиками, магнитами 6,7 и поршнем 5, обеспечивает усилие при сжатии 550-750 Н. Одновременно с этим происходит изменение магнитного потока, силовые линии которого пересекают обмотки катушек индуктивности 8 и 9 и в них индуктируется ЭДС. Протекание магнитного потока происходит в замкнутом силовом контуре: поршень 5-магнит 6- внутри обмотки катушки 8 — магнит 7 — поршень 5. Образуется мощный магнитный поток с рассеиванием не более 5%. Происходит сложное взаимодействие магнитных полей (поршня 5, магнитов 6,7 и полей, наведенных катушками 8 и 9), усиливая или уменьшая сопротивление перетеканию магнитореологической жидкости. Наведенные токи в катушках 8 и 9 отводятся через клеммы на кожухе 11 (на чертеже не показано). При растяжении, вызываемом отдачей рессоры, поршень 5 перемещается вверх, преодолевая сопротивление магнитореологической жидкости в полости А. Сопротивление перетеканию жидкости при растяжении соответствует 1800-2200 Н, при этом направление тока в катушках индуктивности 8 и 9 меняется на противоположное.

За счет выполнения одной из катушек индуктивности из блока полых проводников, соединяющей между собой обе части гидравлической полости, концентрируется сильный магнитный поток в области катушек, увеличивая аккумулирование электроэнергии, которая в конечном счете снимается и отводится через клеммы на кожухе на потребители и т.о., повышается производительность, а за счет простоты конструкции амортизатора увеличивается его надежность.

Таким образом, задача, стоящая перед изобретением, решена В экспериментальном цехе ООО «Ренотех-плюс» изготовлен и испытан опытный образец предлагаемого амортизатора. Оценка технического уровня предлагаемого изобретения представлена в таблице.

Таблица
Преобразователи электрической энергии	Максимальная мощность преобразователя, Вт	Коэффициент использования материалов, Вт/кг
Двухтрубной системы (прототип)	105	42
Однотрубной системы с блоком полых проводников (предлагаемый амортизатор)	145	96

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Электромагнитный амортизатор, содержащий цилиндрический корпус, заполненный магнитореологической жидкостью, установленный в нем шток с магнитным поршнем, делящим цилиндр на штоковую и бесштоковую полости, и каналом в штоке, соединяющим между собой эти полости, крышку с уплотнителем, содержащую магнитный элемент, причем в крышке и магнитном элементе выполнены каналы, соединяющие полость корпуса со штоковой полостью, и катушки индуктивности, охватывающие корпус, отличающийся тем, что одна из катушек индуктивности выполнена из блока полых проводников с возможностью их заполнения магнитореологической жидкостью и выполняет функции концентрации магнитного потока в замкнутом контуре.

2. Электромагнитный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что магнитный поршень имеет дополнительные дроссельные отверстия с лабиринтным проходом магнитореологической жидкости.

3. Электромагнитный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что в крышке, поршне и днище амортизатора установлены магнитные элементы с различными коэрцитивными силами, значение которых составляет соответственно 3:2:1.

4. Электромагнитный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что наружный кожух выполнен из немагнитного материала и служит экраном для предотвращения рассеивания магнитного потока в атмосферу.

5. Электромагнитный амортизатор по п.1, отличающийся тем, что к корпусу может быть присоединен дополнительный гидрогазовый компенсатор.

устройство, принцип работы, установка :: SYL.ru

Подвеска – важнейший элемент любого автомобиля. Именно этот узел обеспечивает связь между кузовом машины и дорогой. Подвеска обеспечивает много задач. Это не только обеспечение комфортных условий для передвижения водителя и пассажиров. От ее типа и состояния зависит манёвренность автомобиля, управляемость и безопасность в целом. Сейчас существует множество разновидностей ходовых частей. Обычно на легковых автомобилях используют независимую подвеску с гидравлическими амортизаторами и винтовыми пружинами. Количество и форма рычагов могут меняться (а иногда сзади стоит цельная балка). Но сегодня мы поговорим о совершенно другой, инновационной электромагнитной подвеске автомобиля.

Стоит отметить, что явление электромагнитного поля было изучено еще со времен Фарадея и Максвелла. Однако в автомобилестроении его начали осваивать лишь в 80-х годах прошлого века.

Функции

Какие функции выполняет электромагнитная подвеска? В первую очередь это соединение несущего элемента автомобиля (кузова) с колесами и дорогой. Следующая функция – это восприятие и передача на несущую систему сил, возникающих при взаимодействии колёс с дорожным покрытием. Таким образом, она обеспечивает плавность хода автомобилю. Специалисты отмечают, что в отличие от классической подвески, электромагнитная более качественно поглощает неровности.

Устройство электромагнитной подвески

Она состоит из двух компонентов:

• Упругие составляющие. Их задача – воспринимать ударные нагрузки в вертикальной плоскости и передавать их далее на гасящие элементы.
• Направляющие. Они служат для восприятия продольных и боковых ударов.
• Амортизаторы. Являются неким демпфером, который сглаживает все удары от подвески. На обычных подвесках может идти в сборе с упругой пружиной (так называемая стойка МакФерсона).

В чем отличие электромагнитной подвески от обычной? Главный фактор – это электродвигатель.

Он может выступать в роли демпфирующего и упругого элемента одновременно. В случае же с классической подвеской каждый элемент отвечает за свою функцию – рычаги перемещают колесо в вертикальном направлении, амортизатор гасит колебания, а пружина поддерживает необходимый клиренс и упругость ходовой части. На электромагнитной подвеске вместо амортизатора предусмотрен тот самый электродвигатель, управляющийся микроконтроллером. Такая схема устройства позволяет обеспечить автомобилю высокий уровень управляемости, устойчивости и комфортабельности.

Как работает?

Принцип работы электромагнитной подвески заключается в зависимости магнитного и электрического поля (то есть используется принцип электромагнетизма). Вся система управляется при помощи бортового компьютера, который ежесекундно считывает показания с колес и на каждое посылает соответствующий сигнал. Демпфирующие свойства обеспечиваются благодаря маленькому двигателю, который размещен на каждом из колес автомобиля.

Специалисты говорят, что устройство электромагнитной подвески значительно проще классической. Ведь здесь нет рабочих жидкостей, лишних сайлентблоков и пружин. Однако установка электромагнитной подвески – дорогое удовольствие. Ведь идея реализована не до конца и практиковалась только на испытательных полигонах.

Преимущества

Специалисты отмечают целый ряд преимуществ данной подвески:

• Надежность. В конструкции нет лишних элементов – гашение колебаний производится за счет электромагнитной индукции, без каких-либо пружин и гидравлических амортизаторов.
• Безопасность. «Лексус ЛС», который был взят в качестве опытного образца, практически не кренился в поворотах. Более того, при резком торможении передние подушки автоматически выравнивали кузов в горизонтальном положении. Это исключает возможность заноса и аварийной ситуации.
• Комфорт. За счет применения умного компьютера машина могла заранее предугадывать неровности. Таким образом, ход подвески был максимальным, а кузов оставался в горизонтальном положении. Машина не раскачивалась на ямах и сохраняла свою траекторию движения.
• Экономичность. В любой момент водитель может перевести подвеску в механический режим работы. Таким образом, при обратном ходе электромагнита будет вырабатываться электроэнергия.

Производители

Существует всего три компании, которые занимаются производством электромагнитных подвесок:

• SKF.
• «Дэлфи».
• «Боуз».

Об особенностях каждой из них – далее в нашей статье.

SKF

Эта подвеска разработана в Швеции. Отличается простой конструкцией и надежностью. Система состоит из двух электромагнитов. Когда машина двигается на скорости, блок управления анализирует показания с датчиков колес и изменяет текучесть демпфирующего компонента. Таким образом обеспечивается высокая плавность хода подвески. Кстати, в ходовой части SKF имеются и пружины – на случай если блок управления перестанет подавать сигналы на электродвигатель. Также винтовые пружины способствуют защите от проседания кузова при длительной стоянке автомобиля.

«Дэлфи»

Эта ходовая часть состоит из однотрубных амортизаторов. Каждый из них установлен на своем колесе. Амортизатор заполнен рабочим веществом с магнитными составляющими и самим электромагнитом. Вещество заполняет около 30 процентов всего объема амортизатора. Магнитные части имеют размер до 10 микрон. Для исключения риска слива магнитного вещества в конструкции имеется специальное покрытие. Головка поршня – это электромагнит. Он соединен с бортовым компьютером, который подает сигналы после сбора данных с датчиков.

Как работает подвеска «Дэлфи»? Принцип работы основан на упорядочении магнитных частиц вещества. Они выстраиваются в определённом порядке, благодаря чему меняется вязкость всей жидкости. Так обеспечивается ход амортизатора при наезде на неровность.

Основной плюс подвески «Дэлфи» — отзывчивость. Система реагирует на запрос от компьютера в 10 раз быстрее, чем аналоги с электромагнитными клапанами. Также «Дэлфи» отличается низким энергопотреблением благодаря 20-ваттной мощности. Подвеска универсальна и может ставиться на разную платформу автомобиля. В случае если прекратится подача сигнала на компьютер, система перейдет в режим гидравлики и будет работать как классический амортизатор.

«Боуз»

Разработана в 80 году американским профессором Амаром Боузом. Именно он производил расчеты и определял наилучшие параметры для инновационной автомобильной подвески. Корпорация «Боуз» стала лидером в разработке электромагнитных подвесок. Система в ходе испытаний показала наилучшие результаты, которые не сравнить с конкурентами. Так, линейный электродвигатель мог работать не только как упругий, но и как демпфирующий элемент. Постоянные магниты закреплены на штоке. Они производят возвратно-поступательные движения по всей длине статора. Это позволяет не только мягко поглощать неровности, но и улучшить управление автомобилем. Именно подвеска «Боуз» могла программироваться так, чтобы на момент выполнения маневра задействовалось соответствующее колесо.

Также эта ходовая часть могла работать в качестве электрогенератора. Так, во время движения автомобиля по неровностям все колебания конвертировались в электроэнергию. Она собиралась в аккумуляторных батареях и могла использоваться для дальнейшей работы подвески.

Среди недостатков стоит отметить высокую сложность системы. Для ее качественной работы нужно специальное программное обеспечение. Оно до сих пор находится в стадии разработки.

Почему широко не распространена электромагнитная подвеска?

Установить себе на автомобиль такую систему хотят многие автомобилисты. Но проблема в том, что разработка изучена не до конца. За годы работ так и не удалось воплотить эту подвеску в жизнь и запустить масштабное серийное производство. Многие говорят о высокой себестоимости, которая бы значительно отразилась на общей ценовой политике. Возможно, в будущем такая система все-таки будет практиковаться на автомобилях.

Ведь электромагнитная подвеска Bose и ее аналоги обеспечивает наилучшую плавность хода при использовании силы индукции. Здесь нет сложных рычагов и сайлентблоков, которые нужно постоянно менять и следить за их состоянием.

Заключение

Электромагнитная подвеска – настоящий прорыв в области автомобилестроения. В системе используется совершенно иной, несвойственный обычным подвескам принцип работы. Конструкция отличается высокой надежностью и устойчивостью к нагрузкам. До сих пор не удалось сделать подвеску, которая бы гасила колебания лучше, чем электромагнитная.

Как устроены магнитные амортизаторы?

Развитие технологий в области машиностроения привело ко многим полезным открытиям, позволившим усовершенствовать транспортное средство. Возможно, изначально некоторые из них покажутся странными и ненужными, но, в конечном счете, их все равно начнут использовать в широкой практике. Именно таким новшеством является магнитный амортизатор, хотя первые разработки устройства появились еще в СССР . Давайте же ближе познакомимся с этим весьма любопытным вариантом автомобильного амортизатора.

1. Как устроен магнитный амортизатор?

Конструкция магнитного амортизатора включает в себя цилиндрический корпус, закрытый крышками с двух сторон. И корпус, и крышки изготовлены из немагнитного материала, причем одна из крышек дополнена специальной головкой крепления, а в отверстие второй вставлен шток, на конце которого находится головка крепления. Особенность амортизатора заключается в наличии внутри корпуса поршня, соединенного со штоком и изготовленного в форме магнитной шайбы с присутствующими в ней калиброванными каналами. Продольная ось каждого из этих каналов располагается параллельно продольной оси поршня.

Также в цилиндрический корпус заключена круглая неподвижная магнитная шайба, прикрученная с помощью болтов к крышке с головкой крепления, и несколько подвижных магнитных шайб с одинаковой конструкцией (установлены между поршнем и неподвижной магнитной шайбой). Каждая из подвижных шайб обладает калиброванными сквозными каналами, а их оси располагаются параллельно продольной оси амортизатора. Кроме того, с этой осью совпадает и вектор магнитной индукции, присутствующий у каждой круглой шайбы.

Все пары размещенных рядом круглых магнитных шайб повернуты друг к другу одноименными полюсами, за счет чего удается достичь возможности демпфирования больших по величине сил и обеспечить повышенную надежность и долговечность всей конструкции.

2. Принцип работы магнитного амортизатора

Вся работа магнитного амортизатора базируется на череде последовательных действий его составляющих элементов. Когда давление не воздействует на шток амортизатора, поршень находится в крайнем правом положении, в то время как подвижные магнитные шайбы размещаются на равноудаленных расстояниях друг от друга, а также от поршня и от неподвижной магнитной шайбы.

Как только на шток и на поршень начинает воздействовать нагрузка, последний несколько смещается влево и в ту же сторону, посредством магнитных полей смещая подвижные круглые магнитные шайбы. Соответственно, расстояние между ними тоже уменьшается, а силы магнитных полей, действующие между всеми шайбами, наоборот, возрастают.

Чем больше будет нагрузка на шток, тем дальше вглубь цилиндрического корпуса сместится поршень. Естественно, расстояние между всеми круглыми магнитными шайбами будет уменьшаться, а силы, мешающие передвижению поршня, наоборот, станут возрастать. Когда нагрузка на шток спадает, то, благодаря воздействию магнитных полей соответствующих шайб, все детали устройства магнитного амортизатора возвращаются на исходные позиции.

Исходя из этого, процесс демпфирования реализовывается посредством трения подвижных магнитных шайб о цилиндрический корпус, а также путем пропускания воздуха сквозь калиброванные каналы, и за счет создаваемых магнитных полей, сила воздействия которых возрастает при снижении расстояния между всеми шайбами.

3. Преимущества и недостатки магнитного амортизатора

Как и любое другое устройство, магнитный амортизатор имеет свои преимущества и недостатки. Прежде всего, к первой группе следует отнести простоту конструкции механизма (особенно заметно в сравнении с классическими устройствами), повышенный уровень надежности и долговечности всех деталей механизма, увеличение плавности демпфирования больших по величине сил, причем, регулируя количество подвижных магнитных шайб, есть возможность демпфирования больших или меньших величин. Кроме того, за счет упрощения конструкции подвески, потребность в стабилизаторах поперечной устойчивости отпадает сама собой, а качество контроля жесткости подвески возрастает в несколько раз.

Главным минусом новинки является ее цена, которая существенным образом влияет на возможность массового распространения устройства. Основным виновником такой ситуации является слишком высокая стоимость магнитореологических жидкостей, которые обладают устойчивостью к расслоению и довольно широким диапазоном рабочих температур.

Однако, несмотря на этот нюанс, многие специалисты из области машиностроения просто уверены, что будущее именно за этой конструкцией, так как ее преимущества в значительной мере превосходят указанный недостаток. Да и развитие технологий не стоит на месте, и кто знает, возможно, светилам науки удастся заменить слишком дорогие составляющие конструкции на более доступный аналог.

Подписывайтесь на наши ленты в таких социальных сетях как, Facebook, Вконтакте, Instagram, Pinterest, Yandex Zen, Twitter и Telegram: все самые интересные автомобильные события собранные в одном месте.

Электронные амортизаторы для обычных авто — журнал За рулем

27 марта 2014 года

Пока еще не доехавший до нас универсал Honda Civic Tourer среди множества интересных новшеств получил и электронную регулировку жесткости амортизаторов заднего моста. Эта система, вполне достойная премиум-сегмента, может устанавливаться и на машины малого класса, владельцы которых готовы заплатить за комфорт «премиальную» цену.

Амортизаторы с регулируемой жесткостью выпускают практически все ведущие производители компонентов. Бюджетная альтернатива системам с электромагнитной регулировкой — амортизаторы, в которых регулировка жесткости производится механическим способом. Подобные системы можно разделить на обычные и спортивные. В первых настройка жесткости производится на снятом амортизаторе поворотом штока вокруг своей оси. Регулировка спортивных моделей осуществляется из-под капота и из багажника на стоящем автомобиле без выполнения дополнительных операций. В зависимости от автомобиля они могут быть либо масляными, либо — как правило- с газовым подпором. Модели таких амортизаторов выпускают фирмы Bilstein, Ohlins, KONI.

Амортизаторы с электронной регулировкой жесткости (Continuous Damping Control) до настоящего времени использовали в основном производители премиум-марок. Например, такие амортизаторы поставляются на конвейер как ОЕМ-деталь и являются частью системы в автомобилях BMW, Mercedes-Benz, Audi. Эта система используется и на Jeep Grand Cherokee SRT. В последнем случае поставщиком выступает немецкая Bilstein.

Принцип действия систем всех производителей, в основном, одинаков: блок управления электронной регулировки жесткости амортизаторов анализирует полученные сигналы и отдает команды на исполнительные механизмы, установленные на стойках амортизаторов, которые с помощью магнитных клапанов обеспечивают оптимальную работу подвески, в том числе устраняют клевок передней части автомобиля при торможении и до минимума снижают влияние выбоин и неровностей дорожного покрытия.

Использование регулируемых амортизаторов позволяет не только сохранять устойчивость автомобиля — регулировка параметров амортизаторов дает возможность сохранять горизонтальное положение шасси относительно дороги и максимальную степень сцепления всех четырех колес с по

Электромагнитная подвеска Bose — устройство и принцип работы

Видео, недавно опубликованное на страничке Carakoom в ВК вызвало у многих неподдельный интерес и к моему счастью, никто так и не смог привести достаточно информации, чтобы утолить голод знаний у страждующих умов. Так что лавры и звёздочки рассказичка заберу я. Итак, для тех, кто не знаком с электромагнитной подвеской вообще, рекомендую ознакомиться с ней в этом видео:

Доктор Amar Bose – крупный специалист и новатор, и работает не только над совершенствованием аудио-систем. Его профессиональный интерес уже давно (с четверть века назад) привлекла автомобильная техника – в первую очередь ходовая. Со свойственным ему нестандартным подходом он бросил на устройство подвески, как говорится, свежий взгляд – и увидел, как надо делать.

Упаковка

Слишком много в подвеске современной легковушки разнообразных деталей. Не говоря уже о направляющем аппарате (рычаги и шарниры), – упругие элементы, амортизаторы, поперечные стабилизаторы… На взгляд д-ра Bose, пришло время собрать все в единый узел, – что он и сделал.

В основе принципиально новой подвески – линейный электродвигатель. Ведь э-моторы делают не только на вращательное движение, но и на поступательное – для обрабатывающих станков с ЧПУ, для перспективных ж/д поездов на э-магнитной «подушке». В общем, ничего особенного; прикол в приложении линейного э-двигателя (ЛЭ) к автомобильному шасси. И получилось неслабо.

Мощный ЛЭ удачно вписывается на место телескопического амортизатора и заменяет собой и его, и пружину, и поперечный стабилизатор. Под контролем ЦПУ на э-двигатель подается напряжение, и на его штоке возникает выталкивающее усилие. Скажем, 375 кг; на 4-х штоках – 1500 кг; то есть, вес легковушки «гольф»-класса с нормальной нагрузкой [Без так называемых неподрессоренных частей подвески, которые для «гольф»-класса всяко тянут на 150 кг.]. Понятно, что ЛЭ поддерживают заданную высоту шасси – независимо от нагрузки. Как с нормальной (гидро)пневматической подвеской; так называемая статическая компенсация.

Кроме того, быстродействующие ЛЭ берут на себя и динамическую компенсацию: ограничивают боковой крен автомобиля [Поперечные стабилизаторы отпадают – за ненадобностью.], а также устраняют продольные «клевки» при разгоне и торможении. Они способны срабатывать хоть 100 раз в секунду – только подавай напряжение на обмотки статора. А ЦПУ контролирует каждый из 4-х ЛЭ индивидуально, и тут открываются удивительные возможности. Например, игра угловой жесткостью передней и задней подвески – по раздельности. Скажем, при входе в вираж ЛЭ запитываются так, что машина опирается по преимуществу на внешнее заднее колесо – и приобретает легкую избыточную поворачиваемость. Охотно заруливаем в поворот, и упор мягко переносится на внешнее переднее колесо. Выходим из виража с чуть-чуть недостаточной поворачиваемостью. Или еще как-то; вопрос настройки «софта».

Демпфер

Особенно ценно, что ЛЭ не только берут на себя функции упругих элементов подвески, но и гасят, демпфируют колебания [Забавно: здесь как бы возврат в прошлое, когда многолистовые рессоры выполняли роль упругих элементов подвески – и демпфировали ее колебания (как фрикционные амортизаторы). Как бы возврат, – но на насколько ином уровне техники!]. То есть, работают (под контролем того же ЦПУ) как амортизаторы – только электрические. При ходе колеса на неровностях ЛЭ действует уже не как э-двигатель, а в роли линейного альтернатора: поглощает кинетическую энергию, преобразует ее в электрическую – и закачивает бортовую э-сеть.

Совсем иной принцип гашения колебаний: вместо рассеивания их энергии в атмосфере через сильно греющиеся гидроамортизаторы – рекуперирование ее и запасание (в аккумуляторах). Причем ЦПУ может молниеносно изменять характеристики э-амортизаторов – каждого по отдельности и всех 4-х вместе. Достигается фантастическая плавность хода на покрытиях самого разного качества – при великолепном держании дороги и управляемости автомобиля. Тут на передний план выступает программное обеспечение ЦПУ: степеней свободы множество, возможности необозримы, но чтобы взять хоть часть их, нужно тонко настраивать управляющую электронику.
Схема системы Bose «квадро»

Что-то вроде пружинно-гидравлической системы ABC (Active Body Control – активное регулирование подвески) у седанов Mercedes S-класса – только быстродействие несравненно выше и возможности управления еще богаче. И практически полная интеграция в 4 ЛЭ – с проводами высокого напряжения (и больших амперов), ведущими к ним.

Но в отличие от ABC, подвеска Bose по-своему решает болезненный вопрос об отборе мощности. Дело в том, что мерседесовская система работает под высоким гидравлическим давлением (около 150 бар), которое поддерживается гидронасосом, отбирающим от двигателя немалую мощность. Заметный перерасход горючего – в конечном счете на обогрев атмосферы. ЛЭ требуют примерно такой же (электрической) мощности [Баланс примерно такой: в высокоактивном режиме 4 ЛЭ расходуют в общей сложности 20-25 кВт мощности. Немало; но они и возвращают в сеть (рекуперация) 16-20 кВт. В любом случае нужен мощный альтернатор с приводом от вала двигателя – и емкая батарея.], однако электроупругие элементы/амортизаторы не рассеивают энергию впустую, а всякий раз рекуперируют ее – возвращают обратно в бортовую сеть. Вообразите ситуацию: ветер раскачивает машину на стоянке, а ЛЭ тем самым вырабатывают э-энергию и подзаряжают батареи… Ветроэлектростанция.

Правда, ЛЭ расходуют э-энергию даже и тогда, когда машина неподвижна. Просто потому, что нужно держать ее вес [Напротив, пружинно-гидравлическая ABC не расходует энергию, пока машина неподвижна. Гидроопоры пружин блокируются клапанами, и высота упругих элементов фиксируется – как стопором. С другой стороны, ABC практически не способна рекуперировать потраченную энергию и при динамической компенсации интенсивно обогревает атмосферу.]; иначе говоря, э-магнитные упругие элементы оправданы, только если подвеска в самом деле «активная» и все время работает в режиме динамической компенсации. Тогда э-энергия расходуется на стабилизацию шасси – и тут же возвращается обратно, рекуперируется при гашении колебаний подвески. А вот пружинно-гидравлическая ABC лучше подходит для «пассивной», статической компенсации (поскольку рекуперирование в гидросистеме организовать трудно) – при изменениях нагрузки. В каждом особом случае свое решение.

В металле

Д-р Bose – профессиональный математик, и четверть века назад он начал работу с создания компьютерных моделей автомобильной подвески. А теперь испытания проходит вполне реальный Lexus LS400, оснащенный э-магнитной «квадро»-подвеской. Вместо телескопических амортизаторов – ЛЭ; в паре с ними в качестве вспомогательных упругих элементов работают торсионы. Они принимают на себя вес пустого автомобиля, – чтобы не расходовать зря э-энергию на поддержание шасси в статике. А также чтобы «лекс» не ложился (как «ситроены» с гидропневматикой) после длительной стоянки на дорогу. Здесь немало разного рода технических (и электротехнических) тонкостей, однако соль – в 4-х ЛЭ и быстродействующем ЦПУ с соответствующим программным обеспечением. Работы впереди еще много, но уже сейчас д-р Bose показывает впечатляющие результаты.

Два LS400 – в «штатном» исполнении и модифицированный с подвеской Bose – бок о бок на скорости выполняли стандартный маневр двойной «переставки» по неровной дороге. Зрителей поразило практически полное отсутствие у Bose-«лекса» кренов [Для «квадро»-подвески нетрудно задать и обратный крен в виражах – как у мотоциклов; вопрос настройки «софта». Тогда планка держания дороги и управляемости поднимается на новую высоту.] и «клевков» – по контрасту с машиной на заводской подвеске. Тут же LS400 с ЛЭ подлетел к трамплину посреди демонстрационной площадки и изящно исполнил прыжок с мягким приземлением. Водитель вышел и поклонился собравшимся, «лекс» рядом с ним тоже сделал реверанс. Публика рукоплескала.

По словам профессиональных «драйверов», э-магнитная подвеска дает уверенность в полном контроле над автомобилем. А когда тест-машина катится по неровной дороге, активное подавление резких толчков и вибраций заметно повышает плавность хода. В общем, LS400 с э-магнитной подвеской Bose гармонично сочетает разнородные качества: плавность хода, которая превосходит стандарты легковушек люкс-класса. И стабильность шасси на скоростях, характерная для спортивно-гоночных «табуреток».

Поражает, насколько органично подвеска Bose вписывается в образ перспективного автомобиля с его мощной бортовой электросетью – на тяговых э-аккумуляторах или водородных топливных элементах. Ему принадлежит обозримое будущее, – и д-р Bose безошибочно попадает в ведущие тенденции. Правда, обойдется стерео-подвеска недешево и поначалу ее получат только самые дорогие и претенциозные модели. И электростартер впервые появился когда-то на недешевом «кадиллаке» и казался вопиющей роскошью. А теперь покупатель «хэтчбека» Golf-класса воспринимает отсутствие климат-контроля и электростеклоподъемников («по кругу»!) как оскорбление. Все относительно, как учил нас великий Эйнштейн.