Адаптивная регулируемая подвеска avs lexus. Адаптивная подвеска, повышенный комфорт или головная боль. Адаптивная гидропружинная подвеска

Тема: адаптивная подвеска

Пример: Toyota Land Cruiser Prado

Для современного внедорожника активная подвеска — не престижная опция, а насущная необходимость. Если соблюсти терминологическую точность, то большинство современных подвесок со словом Active в названии следует относить к полуактивным. Работа активной системы не основывается на энергии взаимодействия колес с дорогой. К примеру, гидравлическая активная подвеска, предложенная Колином Чепменом, основателем Lotus, регулировала высоту каждого колеса с помощью гидроцилиндров и индивидуальных высокоскоростных насосов. Отслеживая малейшие изменения положения кузова с помощью датчиков, машина заблаговременно поднимала или выставляла «лапы». Подвеска была испытана на автомобиле Lotus Excel 1985 года, но в серию не пошла из-за чрезвычайной сложности и энергетической прожорливости.

Более элегантное решение было опробовано на вездеходе HMMWV. Электромагнитная подвеска ECASS представляет собой четыре соленоида, каждый из которых толкает колесо вниз или же позволяет ему подняться вверх. Прелесть ECASS заключается в рекуперации энергии: при «сжатии» соленоид работает как генератор, запасая энергию в аккумуляторной батарее. Несмотря на успех эксперимента, ECASS так и останется концептуальной разработкой — для серийного производства технология слишком сложна.

Полуактивная подвеска строится по традиционной схеме. Упругими элементами выступают рессоры, пружины, торсионы или пневмоцилиндры. Электроника управляет характеристиками амортизаторов, за доли секунды делая их более мягкими или жесткими. Компьютер поочередно открывает или закрывает клапаны в гидравлической системе. Чем меньше отверстия, через которые проходит жидкость внутри амортизатора, тем сильнее он демпфирует колебания подвески.

Гидравлический оркестр

Внедорожник Toyota LC Prado оснащается регулируемой адаптивной подвеской AVS (Adaptive Variable Suspension), позволяющей водителю выбрать режим работы: мягкий Comfort, средний Normal или жесткий Sport. В каждом из трех диапазонов компьютер постоянно меняет характеристики каждого амортизатора. Система реагирует на приказы электроники за 2,5 мс. Это значит, что на скорости 60 км/ч характеристики подвески полностью меняются через каждые 25 см пути. Подвеска работает в тесном взаимодействии с системой стабилизации курсовой устойчивости. Их общие датчики сообщают компьютеру о развитии скольжения или стремлении кузова перевернуться.

Большим внедорожникам адаптивная подвеска жизненно необходима. На серьезном бездорожье джипу нужны большие ходы подвесок, а значит, мягкие пружины. Чтобы не спасовать на скоростной трассе, высокому автомобилю, напротив, необходимы жесткие настройки.

На задней оси LC Prado установлены пневмоцилиндры, позволяющие водителю выбирать высоту автомобиля. На неровной дороге автомобиль можно приподнять на 4 см над задней осью, увеличив дорожный просвет (режим Hi). Чтобы облегчить посадку или погрузку, машину можно опустить на 3 см (режим Lo). Режим Hi предназначен для движения на малых скоростях, при достижении 30 км/ч автомобиль автоматически перейдет в Normal.

Однако регулировка клиренса — не главная задача пневмоцилиндров. Во‑первых, газ, находящийся внутри них, имеет более ярко выраженную прогрессивную характеристику, нежели стальная пружина, и на небольших ходах подвеска работает намного мягче.

Во-вторых, пневмоцилиндры автоматически компенсируют загрузку автомобиля, всегда поддерживая одинаковый дорожный просвет.

Инженеры Toyota отказались и от традиционного компромисса в области настройки стабилизаторов поперечной устойчивости, применив систему кинетической стабилизации подвески KDDS. Каждый стабилизатор LC Prado соединен с рамой посредством гидроцилиндра. Цилиндры соединены в единый гидравлический контур. Пока жидкость свободно циркулирует внутри контура, стабилизаторы практически не работают. В таком режиме подвеска демонстрирует максимальный ход, необходимый на бездорожье. В скоростных поворотах клапаны перекрывают гидравлический контур, жестко связывая стабилизаторы с кузовом и препятствуя крену. На прямой гидроаккумулятор, включенный в контур, помогает подвеске скрадывать мелкие неровности дороги.

Устанавливаемая в современных автомобилях подвеска является компромиссом между комфортом, устойчивостью и управляемостью. Подвеска с повышенной жесткостью, гарантирует минимальный уровень крена, соответственно гарантирует комфорт и устойчивость.

Мягкая подвеска характеризуется более плавным ходом, при этом при выполнении маневров, происходит раскачивание автомобиля, которая приводит к повышению неустойчивости и ухудшению управляемости.

Поэтому автоконцерны стремятся разрабатывать новейшие конструкции активной подвески.

Термин «активная» подразумевает такую подвеску, основные параметры которой изменяются в процессе эксплуатации. Внедренная в нее электронная система позволяет изменять нужные параметры в автоматическом режиме. Конструкцию подвески можно разделить по ее элементам, у каждого из которых изменяются следующие параметры:

Некоторые типы конструкции используется воздействие сразу на несколько элементов. Чаще всего в активной подвеске применяются амортизаторы с изменяемой степенью демпфирования. Такая подвеска имеет название адаптивная подвеска. Часто данный тип именуется полуактивной подвеской, ввиду того, что в ней не присутствуют дополнительные приводы.

Для изменения демпфирующей способности амортизаторов, задействуются два метода: первый - применение электромагнитных клапанов, а также наличие специальной жидкости магнитно-реологического типа. Ею наполнен сам амортизатор. Управление степенью демпфирования каждого амортизатора индивидуально и осуществляется электронным блоком управления.

Известными конструкциями подвески вышеописанного адаптивного типа являются:

Adaptive Chassis Control, DCC (Volkswagen);
Adaptive Damping System, ADS (Mersedes-Benz);
Adaptive Variable Suspension, AVS (Toyota);
Continuous Damping Control, CDS (Opel);
Electronic Damper Control, EDC (BMW).

Вариант активной подвески, в которой реализованы специальные упругие элементы считается наиболее универсальным. Он позволяет постоянно поддерживать необходимую высоту кузова и жесткость системы подвески. Но с точки зрения конструктивных особенностей, она более жесткая. Стоимость ее значительно выше, как и ремонт. Помимо традиционных пружин в ней установлены гидропневматические и пневматические упругие элементы.

Подвеска Active Body Control, ABC от Mercedes-Benz регулирует уровень жесткости с использованием гидропривода. Для его работы в стойку амортизатора под высоким давлением нагнетается масло, а на соосно расположенную пружину воздействует гидравлическая жидкость.

Блок управления гидравлическими цилиндрами амортизаторов получает данные от 13 различных датчиков, в числе которых датчики продольного ускорения, положения кузова, давления. Наличие системы АВС практически исключает возникновение кренов кузова при поворотах, торможении и ускорении. При повышении скорости авто более 60 км/час система в автоматическом режиме понижает автомобиль на 11 мм.

В основу пневматической подвески входит пневматически упругий элемент. Благодаря ему становится возможным изменение высоты кузова относительно дорожного полотна. Давление нагнетается в элементы посредством специального электродвигателя с компрессором. Жесткость подвески при этом изменяется с помощью демпфируемых амортизаторов. Именно по такому принципу и создана подвеска Airmatic Dual Control от Mercedes-Benz, в ней используется система Adaptive Damping System.

Элементы гидропневматической подвески позволяют регулировать высоту кузова и жесткость подвески. Подвеска регулируется с помощью гидропривода высокого давления. Гидросистема работает от электромагнитных клапанов. Одной из современных примеров такой подвески считается система Hydractive третьего поколения, устанавливаемая на автомобили производства компании Citroёn.

К отдельной категории подвесок активного типа относят конструкции, в составе которых присутствую стабилизаторы поперечной устойчивости . Они в данном случае и отвечают за жесткость подвески. Двигаясь прямолинейно, стабилизатор не включается, ходы подвески увеличиваются. Таким образом, управляемость на неровной дороге улучшается. При выполнении поворотов или стремительном изменении направления движения, жесткость стабилизатора увеличивается, тем самым предотвращается возникновение кренов кузова.

Наиболее распространенными видами подвески являются:

Dynamic Drive от BMW;
Kinetic Dynamic Suspension System, KDSS от Toyota.

Интересный вариант активной подвески устанавливается на автомобили Hyundai. Это система активного управления геометрией подвески (Active Geometry Control Suspension, AGCS). В ней реализована возможность изменения длины рычагов. Они влияют на показатели схождения задних колес. При движении прямо и выполнении маневров на небольшой скорости, система подбирает минимальное схождение. При выполнении маневров на большой скорости приводит к увеличению схождения, благодаря чему улучшается управляемость. Система AGCS взаимодействует с системой курсовой устойчивости.

Прежде чем начинать говорить о таком механизме, как адаптивная подвеска, нужно разобраться, что же такое подвеска. Она создавалась для того, чтобы быть буфером между кузовом машины и дорогой.

Если бы автомобиль не имел подвески, то все удары, скачки и прочие неровности передавались бы прямиком на кузов, что очень плохо повлияло бы на общее состояние транспорта.

Среди элементов подвески есть пружина. Когда колеса встречаются с неровностью, она принимает на себя практически всю энергию от столкновения и сжимается. Но после сжимания пружина оттолкнёт энергию обратно, что приводит к покачиванию автомобиля. И сразу после этого в работу включаются амортизаторы, которые созданы для того, чтобы, так сказать, поглощать всю энергию за счёт сопротивления. Также стоит сказать, что амортизаторы эту энергию превращают в тепловую.

Особенности подвески адаптивной

Производители разных марок автомобилей изготавливают немалое число подвесок, которые разделяются на различные варианты по тем или иным функциям. Адаптивная подвеска известна большинству автомобилистов как активная подвеска. А в чём же заключается принцип действия такой подвески? Она может подстроиться под условия, которые имеются на дороге.

Примечательно также то, что при необходимости для водителя жесткость этой подвески может быть изменена при помощи блока управления, который размещается в салоне.

Стоит сказать, что аббревиатуру avs используют лишь такие марки, как Lexus и Toyota. Но это вовсе не значит, что другие марки не производят данный механизм. Они просто называют эти подвески по-своему, и это важно учитывать, ведь нередко автомобилисты путаются в такой ситуации.

Сам по себе этот механизм очень сложный в плане конструкции. Для его создания отбираются лучшие специалисты. А если что-то с такой подвеской пойдёт не так, то лучше поехать в сервис и обратиться к специалистам.

Варианты подвесок

А сейчас нужно рассмотреть самые интересные варианты такой подвески. И первой на очереди будет система демпфирования амортизатора. Сейчас в магазинах реализуют подвеску в двух вариантах:

магнитно-реологическая жидкость;
электромагнитный клапан с регуляцией.

Вариант, содержащий жидкость, основывается на действии электрического тока. Жидкость нужно покупать специальную, а именно ту, в которой присутствуют небольшие частицы металла. И когда будет создаваться электромагнитное поле, эти металлические элементы выстроятся в строгом порядке. А во втором случае, когда на клапан начнется воздействие, проходные отверстия будут либо сокращаться, либо увеличиваться, таким образом меняя жесткость подвески.

Второй вариант – адаптивная подвеска от марки BMW. Она называется Dynamic Drive. Если этот механизм устанавливается на BMW, то показатели комфорта будут очень хорошими, но не факт, что это будет так же хорошо и на других марках автомобилей. Датчики, которые располагаются как спереди, так и сзади кузова могут за доли секунды среагировать и отрегулировать нужную стойку. А это, в свою очередь, полностью уберёт клевки при торможении или же сильные наклоны во время поворота. Испытания показали, что эта система очень хорошо реагирует во время какой-нибудь экстренной остановки. В процессе езды водитель может выбрать один из трёх вариантов передвижения: нормальный, комфортный и спортивный.

Также заслуживающим внимания вариантом можно назвать систему динамического управления. Такую систему чаще всего можно увидеть на автомобилях марки Opel. Примечательным является то, что есть возможность отрегулировать каждую стойку по отдельности. В новых поколениях автомобилей адаптивная подвеска от этого производителя предоставляет 4 варианта передвижения: мягкий, спортивный, динамический и комфортный. Также стоит сказать, что при изменении режимов система меняет не только амортизаторные характеристики, но и динамическую стабилизацию вместе с рулевым управлением.

Для автомобилей Porshe была создана активная подвеска. Она, по сравнению с предыдущими, очень «умная», ведь полностью связывает все механизмы с главным компьютером. Активная система, перед тем как принять решение исполнения, учитывает показания со всех датчиков, скорость, угол поворота и даже давление в шинах. После того как вся информация собрана, система даёт команду клапанам на стойках.

Любой автомобиль оснащается подвеской - движение без нее было бы достаточно затруднительным и некомфортным. В качестве основного элемента в простой подвеске выступает пружина, принимающая на себя основной удар от встречи колеса с дефектами дорожного покрытия. В этот момент она сжимается, но затем происходит отдача поглощенной энергии, и для ее поглощения предусмотрен амортизатор. Режим работы стандартной подвески всегда одинаков.

Адаптивная регулируемая подвеска AVS устроена несколько иначе - она способна подстраиваться под конкретные дорожные условия. Жесткость можно изменять посредством блока управления, расположенного в салоне. Такая система позволяет улучшить управляемость авто, снизить расход топлива и износ резины. Так, при езде по ровной магистрали уместной будет жесткая подвеска, обеспечивающая устойчивость авто при маневрировании на больших скоростях. При движении на малой скорости по ухабам, комфорт увеличивается вместе с понижением жесткости.

Регулировочная система в адаптивной подвеске

Каждый автопроизводитель, устанавливая адаптивную подвеску в свои машины, называет ее по-разному, но смысл от этого не меняется. Степень жесткости активной подвески подлежит регулировке всего двумя способами:

посредством клапанов с электромагнитным управлением;
при помощи жидкости, обладающей магнитно-реологическим свойствами.

Электромагнитный клапан способен изменять свое проходное отверстие в зависимости от силы тока, поступающего к нему. При необходимости сделать подвеску более жесткой на клапан нужно подать ток высокого напряжения, что существенно замедляет циркуляцию рабочей жидкости, и подвеска делается максимально жесткой. При подаче тока малого напряжения, подвеска делается максимально мягкой, поскольку гидравлическая жидкость имеет возможность относительно свободной циркуляции.

Подвеска на основе магнитно-реологической жидкости функционирует несколько иначе. Сама жидкость, содержащая особые металлические частицы, способна менять свои свойства под воздействием электромагнитного поля. В подвеске установлены особые амортизаторы, которые не содержат традиционных клапанов - их заменяют специальные каналы для циркуляции жидкости. Имеют амортизаторы и вмонтированные в корпус катушки, генерирующие электромагнитное поле, под воздействием которого меняются свойства жидкости, что и позволяет изменять параметры демпфирования.

Режимы работы

Регулировка степени жесткости адаптивной подвески ТС происходит практически полностью автоматически. Вся регулировочная система состоит из следующих основных элементов:

блок управления;
входные устройства - датчики дорожного просвета и ускорения кузова;
исполнительные устройства - клапаны и катушки самих амортизаторов.

Как правило, система имеет и переключатель режимов, расположенный в салоне, позволяющий человеку выбрать предпочтительный режим жесткости, в соответствии с конкретными условиями. При движении блок управления постоянно считывает сигналы от всех датчиков, анализирует степень хода амортизаторов и возникающие крены кузова. Количество датчиков может отличаться в зависимости от марки авто, но их должно быть минимум два - впереди и сзади.

Поступившие сигналы обрабатываются, и формируются сигналы для исполнительных устройств в соответствии с выбранной водителем программой, которых, как правило, три - нормальный, комфортный и спортивный. Для более корректного функционирования адаптивной подвески ее управляющий блок постоянно "сотрудничает" с другими системами авто: рулем, КПП, системой управления двигателем. Этим достигается наиболее четкое функционирование активной подвески.

Достоинства активной подвески

Любой автомобиль, оснащенный адаптивной подвеской, имеет немало преимуществ перед авто со стандартным ее вариантом. К числу основных плюсов адаптивной подвески необходимо отнести следующие:

значительно увеличенный комфорт для водителя и пассажиров;
меньший износ резины;
отличная управляемость автомобиля на высокой скорости, при совершении резких маневров;
уменьшенный тормозной путь на любом дорожном покрытии.

За скорость реакции подвески отвечают датчики. Именно они постоянно отслеживают положение кузова, которое меняется при резком ускорении/торможении, при вхождении в поворот, особенно крутой. Уровень демпфирования элементов подвески при потере кузовом своего правильного положения будет немедленно меняться. Этим достигается постоянное поддержание исключительно горизонтального положения кузова, которое позволяет сохранять полный контроль над автомобилем. Подробнее о работе такой системы можно посмотреть на видео:

Важным аспектом в работе системы активной подвески стало ее взаимодействие с другими системами авто. Так, изменение режима работы подвески не только меняет характеристики самих амортизаторов, но самостоятельно меняются настройки педали газа, руля, системы динамической стабилизации. Это позволяет не только получить более безопасный, но и более простой в управлении автомобиль. В зависимости от конкретного производителя, регулируемая подвеска может учитывать и загруженность ТС.

Любое авто, оснащенное активной подвеской, имеет на дороге немало преимуществ, по сравнению со стандартными вариантами. При этом, многие автопроизводители предусматривают автоматическую настройку работы подвески в стандартном режиме - водителю нет необходимости постоянно переключать режимы, система сама настроит оптимальную жесткость в зависимости от количества неровностей на дороге, степени ускорения, и ряда других параметров.

Адаптивная подвеска (другое наименование полуактивная подвеска ) – разновидность активной подвески, в которой степень демпфирования амортизаторов изменяется в зависимости от состояния дорожного покрытия, параметров движения и запросов водителя. Под степенью демпфирования понимается быстрота затухания колебаний, которая зависит от сопротивления амортизаторов и величины подрессоренных масс. В современных конструкциях адаптивной подвески используется два способа регулирования степени демпфирования амортизаторов:

с помощью электромагнитных клапанов;
с помощью магнитно-реологической жидкости.

При регулировании с помощью электромагнитного регулировочного клапана изменяется его проходное сечение в зависимости от величины воздействующего тока. Чем больше ток, тем меньше проходное сечение клапана и соответственно выше степень демпфирования амортизатора (жесткая подвеска).

С другой стороны, чем меньше ток, тем больше проходное сечение клапана, ниже степень демпфирования (мягкая подвеска). Регулировочный клапан устанавливается на каждый амортизатор и может располагаться внутри или снаружи амортизатора.

Амортизаторы с электромагнитными регулировочными клапанами используются в конструкции следующих адаптивных подвесок:

Магнитно-реологическая жидкость включает металлические частицы, которые при воздействии магнитного поля выстраиваются вдоль его линий. В амортизаторе, заполненном магнитно-реологической жидкостью, отсутствуют традиционные клапаны. Вместо них в поршне имеются каналы, через которые свободно проходит жидкость. В поршень также встроены электромагнитные катушки. При подаче на катушки напряжения частицы магнитно-реологической жидкости выстраиваются по линиям магнитного поля и создают сопротивление движению жидкости по каналам, чем достигается увеличение степени демпфирования (жесткости подвески).

Магнитно-реологическая жидкость используется в конструкции адаптивной подвески значительно реже:

MagneRide от General Motors (автомобили Cadillac, Chevrolet);
Magnetic Ride от Audi.

Регулирование степени демпфирования амортизаторов обеспечивает электронная система управления, которая включает входные устройства, блок управления и исполнительные устройства.

В работе системы управления адаптивной подвески используются следующие входные устройства: датчики дорожного просвета и ускорения кузова , переключатель режимов работы.

С помощью переключателя режимов работы производится настройка степени демпфирования адаптивной подвески. Датчик дорожного просвета фиксирует величину хода подвески на сжатие и на отбой. Датчик ускорения кузова определяет ускорение кузова автомобиля в вертикальной плоскости. Количество и номенклатура датчиков различается в зависимости от конструкции адаптивной подвески. Например, в подвеске DCC от Volkswagen устанавливается два датчика дорожного просвета и два датчика ускорения кузова впереди автомобиля и по одному - сзади.

Сигналы от датчиков поступают в электронный блок управления, где в соответствии с заложенной программой происходит их обработка и формирование управляющих сигналов на исполнительные устройства – регулировочные электромагнитные клапаны или электромагнитные катушки. В работе блок управления адаптивной подвески взаимодействует с различными системами автомобиля: усилителем рулевого управления , системой управления двигателем , автоматической коробкой передач и другими.

В конструкции адаптивной подвески обычно предусмотрено три режима работы: нормальный, спортивный и комфортный.

Режимы выбираются водителем в зависимости от потребности. В каждом режиме осуществляется автоматическое регулирование степени демпфирования амортизаторов в пределах установленной параметрической характеристики.

Показания датчиков ускорения кузова характеризуют качество дорожного покрытия. Чем больше неровностей на дороге, тем активнее раскачивается кузов автомобиля. В соответствии с этим система управления настраивает степень демпфирования амортизаторов.

Датчики дорожного просвета отслеживают текущую ситуацию при движении автомобиля: торможение, ускорение, поворот. При торможении передняя часть автомобиля опускается ниже задней, при ускорении – наоборот. Для обеспечения горизонтального положения кузова регулируемая степень демпфирования передних и задних амортизаторов будет различаться. При повороте автомобиля вследствие инерционной силы одна из сторон всегда оказывается выше другой. В данном случае система управления адаптивной подвески раздельно регулирует правые и левые амортизаторы, чем достигается устойчивость при повороте.

Таким образом, на основании сигналов датчиков блок управления формирует управляющие сигналы для каждого амортизатора в отдельности, что позволяет обеспечить максимальную комфортность и безопасность для каждого из выбранных режимов.