Адаптивна підвіска регульована avs lexus. Адаптивна підвіска, підвищений комфорт або біль голови. Адаптивна гідропружинна підвіска

Тема: адаптивна підвіска

Приклад: Toyota Land Cruiser Prado

Для сучасного позашляховика активна підвіска – не престижна опція, а нагальна потреба. Якщо дотриматися термінологічної точності, то більшість сучасних підвісокзі словом Active у назві слід відносити до напівактивних. Робота активної системи не ґрунтується на енергії взаємодії коліс із дорогою. Наприклад, гідравлічна активна підвіска, запропонована Коліном Чепменом, засновником Lotus, регулювала висоту кожного колеса за допомогою гідроциліндрів та індивідуальних високошвидкісних насосів. Слідкуючи за найменшими змінами положення кузова за допомогою датчиків, машина заздалегідь піднімала або виставляла «лапи». Підвіска була випробувана на автомобілі Lotus Excel 1985 року, але в серію не пішла через надзвичайну складність та енергетичну ненажерливість.

Елегантніше рішення було випробувано на всюдиході HMMWV. Електромагнітна підвіска ECASS являє собою чотири соленоїди, кожен з яких штовхає колесо вниз або дозволяє йому піднятися вгору. Принадність ECASS полягає в рекуперації енергії: при «стисканні» соленоїд працює як генератор, запасаючи енергію в акумуляторної батареї. Незважаючи на успіх експерименту, ECASS так і залишиться концептуальною розробкою – для серійного виробництва технологія надто складна.

Напівактивна підвіска будується за традиційною схемою. Пружними елементами виступають ресори, пружини, торсіони або пневмоциліндри. Електроніка управляє характеристиками амортизаторів, за частки секунди роблячи їх м'якшими чи твердими. Комп'ютер по черзі відкриває або закриває клапани у гідравлічній системі. Чим менше отвори, через які проходить рідина всередині амортизатора, тим сильніше демпфує коливання підвіски.

Гідравлічний оркестр

Позашляховик Toyota LC Prado оснащується адаптивною підвіскою AVS (Adaptive Variable Suspension), що дозволяє водієві вибрати режим роботи: м'який Comfort, середній Normal або жорсткий Sport. У кожному із трьох діапазонів комп'ютер постійно змінює характеристики кожного амортизатора. Система реагує на накази електроніки за 25 мс. Це означає, що на швидкості 60 км/год характеристики підвіски повністю змінюються кожні 25 см шляху. Підвіска працює в тісній взаємодії із системою стабілізації курсової стійкості. Їхні загальні датчики повідомляють комп'ютеру про розвиток ковзання або прагнення кузова перевернутися.

Великим позашляховикамадаптивна підвіска життєво потрібна. На серйозному бездоріжжі позашляховика потрібні великі ходи підвісок, а значить, м'які пружини. Щоб не спасувати на швидкісній трасі, високому автомобілю, навпаки, необхідні жорсткі налаштування.

На задній осі LC Prado встановлені пневмоциліндри, що дозволяють водієві вибирати висоту автомобіля. На нерівній дорозі автомобіль можна підняти на 4 см над задньою віссю, збільшивши дорожній просвіт (режим Hi). Щоб полегшити посадку чи навантаження, машину можна опустити на 3 см (режим Lo). Режим Hi призначений для руху на малих швидкостях, досягши 30 км/год автомобіль автоматично перейде в Normal.

Однак регулювання кліренсу – не головне завдання пневмоциліндрів. По-перше, газ, що знаходиться всередині них, має яскравіше виражену прогресивну характеристику, ніж сталева пружина, і на невеликих ходах підвіска працює набагато м'якше.

По-друге, пневмоциліндри автоматично компенсують завантаження автомобіля завжди підтримуючи однаковий дорожній просвіт.

Інженери Toyota відмовилися і від традиційного компромісу в галузі налаштування стабілізаторів поперечної стійкості, Застосувавши систему кінетичної стабілізації підвіски KDDS Кожен стабілізатор LC Prado з'єднаний з рамою гідроциліндра. Циліндри з'єднані у єдиний гідравлічний контур. Поки рідина вільно циркулює всередині контуру, стабілізатори практично не працюють. У такому режимі підвіска демонструє максимальний хід, необхідний бездоріжжя. У швидкісних поворотах клапани перекривають гідравлічний контур, жорстко зв'язуючи стабілізатори з кузовом та перешкоджаючи крену. На прямий гідроакумулятор, включений у контур, допомагає підвісці скрадувати дрібні нерівності дороги.

Встановлюється в сучасних автомобіляхпідвіска є компромісом між комфортом, стійкістю та керованістю. Підвіска з підвищеною жорсткістю гарантує мінімальний рівень крену, відповідно гарантує комфорт і стійкість.

М'яка підвіска характеризується більш плавним ходом, при цьому при виконанні маневрів відбувається розгойдування автомобіля, що призводить до підвищення нестійкості та погіршення керованості.

Тому автоконцерни прагнуть розробляти нові конструкції активної підвіски.

Термін "активна" має на увазі таку підвіску, основні параметри якої змінюються в процесі експлуатації. Впроваджена до неї електронна системадозволяє змінювати потрібні параметри автоматичному режимі. Конструкцію підвіски можна розділити на її елементи, у кожного з яких змінюються наступні параметри:

Деякі типи конструкції використовують вплив відразу на кілька елементів. Найчастіше в активній підвісці застосовуються амортизатори зі змінним ступенем демпфування. Така підвіска має назву адаптивна підвіска. Нерідко цей тип називається напівактивною підвіскою, тому що в ній немає додаткових приводів.

Для зміни демпфуючої здатності амортизаторів, задіяно два методи: перший - застосування електромагнітних клапанів, а також наявність спеціальної рідинимагнітно-реологічного типу Нею наповнений сам амортизатор. Управління ступенем демпфування кожного амортизатора індивідуальне та здійснюється електронним блоком управління.

Відомими конструкціями підвіски вищеописаного адаптивного типу є:

• 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).

Варіант активної підвіски, у якій реалізовані спеціальні пружні елементи, вважається найбільш універсальним. Він дозволяє постійно підтримувати необхідну висоту кузова та жорсткість системи підвіски. Але з погляду конструктивних особливостейвона більш жорстка. Вартість її значно вища, як і ремонт. Крім традиційних пружин у ній встановлені гідропневматичні та пневматичні пружні елементи.

Підвіска Active Body Control, ABC від Mercedes-Benz, регулює рівень жорсткості з використанням гідроприводу. Для його роботи у стійку амортизатора під високим тиском нагнітається олія, а на співвісно розташовану пружину впливає гідравлічна рідина.

Блок управління гідравлічними циліндрами амортизаторів отримує дані від 13 різних датчиків, серед яких датчики поздовжнього прискорення, положення кузова, тиску. Наявність системи АВС практично виключає виникнення кренів кузова при поворотах, гальмуванні та прискоренні. При підвищенні швидкості авто більше 60 км/год. система в автоматичному режимі знижує автомобіль на 11 мм.

В основу пневматичної підвіски є пневматично пружний елемент. Завдяки йому стає можливою зміна висоти кузова щодо дорожнього полотна. Тиск нагнітається елементи за допомогою спеціального електродвигуна з компресором. Жорсткість підвіски при цьому змінюється за допомогою амортизаторів, що демпфуються. Саме за таким принципом і створено підвіску Airmatic Dual Control від Mercedes-Benz, у ній використовується система Adaptive Damping System.

Елементи гідропневматичної підвіски дозволяють регулювати висоту кузова та жорсткість підвіски. Підвіска регулюється за допомогою гідроприводу високого тиску. Гідросистема працює від електромагнітних клапанів. Однією з сучасних прикладів такої підвіски вважається система Hydractive третього покоління, яка встановлюється на автомобілі виробництва компанії Citroеn.

До окремої категорії підвісок активного типу відносять конструкції, у складі яких присутні стабілізатори поперечної стійкості. Вони в даному випадку відповідають за жорсткість підвіски. Рухаючись прямолінійно, стабілізатор не вмикається, ходи підвіски збільшуються. Таким чином, керованість на нерівній дорозі покращується. При виконанні поворотів або стрімкій зміні напрямку руху, жорсткість стабілізатора збільшується, тим самим запобігає виникненню кренів кузова.

Найбільш поширеними видами підвіски є:

• Dynamic Drive від BMW;
• Kinetic Dynamic Suspension System, KDSS від Toyota.

Цікавий варіант активної підвіски встановлюється на автомобілі Hyundai. Це система активного керування геометрією підвіски (Active Geometry Control Suspension, AGCS). У ній реалізовано можливість зміни довжини важелів. Вони впливають на показники сходження задніх коліс. Під час руху прямо і виконання маневрів на невеликій швидкості, система підбирає мінімальне сходження. При виконанні маневрів на великій швидкості призводить до збільшення сходження, завдяки чому покращується керованість. Система AGCS взаємодіє із системою курсової стійкості.

Перш ніж починати говорити про такий механізм, як адаптивна підвіска, потрібно розібратися, що таке підвіска. Вона створювалася для того, щоб бути буфером між кузовом машини та дорогою.

Якби автомобіль не мав підвіски, то всі удари, стрибки та інші нерівності передавалися б прямо на кузов, що дуже погано вплинуло б на загальний стан транспорту.

Серед елементів підвіски є пружина. Коли колеса зустрічаються з нерівністю, вона бере на себе майже всю енергію від зіткнення і стискається. Але після стискання пружина відштовхне енергію назад, що призводить до похитування автомобіля. І відразу після цього в роботу включаються амортизатори, створені для того, щоб, так би мовити, поглинати всю енергію за рахунок опору. Також варто сказати, що амортизатори цю енергію перетворюють на теплову.

Особливості підвіски адаптивної

Виробники різних марок автомобілів виготовляють чимало підвісок, які поділяються на різні варіанти за тими чи іншими функціями. Адаптивна підвіска відома більшості автомобілістів як активна підвіска. А в чому полягає принцип дії такої підвіски? Вона може підлаштуватися під умови, що є на дорозі.

Примітно також те, що при необхідності водія жорсткість цієї підвіски може бути змінена за допомогою блоку управління, який розміщується в салоні.

Абревіатуру avs використовують лише такі марки, як Lexus і Toyota. Але це зовсім не означає, що інші марки не виробляють цей механізм. Вони просто називають ці підвіски по-своєму, і це важливо враховувати, адже часто автомобілісти плутаються в такій ситуації.

Сам собою цей механізм дуже складний у плані конструкції. Для його створення відбираються найкращі спеціалісти. А якщо щось з такою підвіскою піде не так, краще поїхати в сервіс і звернутися до фахівців.

Варіанти підвісок

А зараз потрібно розглянути найцікавіші варіанти такої підвіски. І першою на черзі буде система демпфування амортизатора. Зараз у магазинах реалізують підвіску у двох варіантах:

• магнітно-реологічна рідина;
• електромагнітний клапан із регуляцією.

Варіант, що містить рідину, ґрунтується на дії електричного струму. Рідина потрібно купувати спеціальну, а саме ту, в якій є невеликі частинки металу. І коли буде створюватися електромагнітне поле, ці металеві елементи вишикуються в строгому порядку. А в другому випадку, коли на клапан почнеться дія, прохідні отвори або скорочуватимуться, або збільшуватимуться, таким чином змінюючи жорсткість підвіски.

Другий варіант – адаптивна підвіска від марки BMW. Вона називається Dynamic Drive. Якщо цей механізм встановлюється на BMW, показники комфорту будуть дуже хорошими, але не факт, що це буде так само добре і на інших марках автомобілів. Датчики, які розташовуються як спереду, так і ззаду кузова, можуть за частки секунди зреагувати і відрегулювати потрібну стійку. А це, у свою чергу, повністю прибере клювання при гальмуванні або сильні нахили під час повороту. Випробування показали, що ця система дуже добре реагує під час якоїсь екстреної зупинки. У процесі їзди водій може вибрати один із трьох варіантів пересування: нормальний, комфортний та спортивний.

Також вартим уваги варіантом можна назвати систему динамічного управління. Таку систему найчастіше можна побачити на автомобілях Opel. Примітним є те, що можна відрегулювати кожну стійку окремо. У нових поколіннях автомобілів адаптивна підвіска від цього виробника надає 4 варіанти пересування: м'який, спортивний, динамічний та комфортний. Також варто сказати, що при зміні режимів система змінює не тільки амортизаторні характеристики, але й динамічну стабілізацію разом із кермовим керуванням.

Для автомобілів Porshe було створено активну підвіску. Вона, порівняно з попередніми, дуже розумна, адже повністю пов'язує всі механізми з головним комп'ютером. Активна система перед тим, як прийняти рішення виконання, враховує показання з усіх датчиків, швидкість, кут повороту і навіть тиск у шинах. Після того, як вся інформація зібрана, система дає команду клапанам на стійках.

Будь-який автомобіль оснащується підвіскою - рух без неї був би досить скрутним і некомфортним. Як основний елемент у простій підвісці виступає пружина, що приймає на себе основний удар від зустрічі колеса з дефектами дорожнього покриття. В цей момент вона стискається, але потім відбувається віддача поглиненої енергії, і для її поглинання передбачено амортизатор. Режим роботи стандартної підвіски завжди однаковий.

Адаптивна регульована підвіска AVS влаштована дещо інакше - вона здатна підлаштовуватися під конкретні дорожні умови. Жорсткість можна змінювати за допомогою блоку керування, розташованого в салоні. Така система дозволяє поліпшити керованість авто, знизити витрати пального та зношування гуми. Так, при їзді рівною магістралі доречною буде жорстка підвіска, що забезпечує стійкість авто при маневруванні на великих швидкостях. При русі на малої швидкостіза вибоїнами, комфорт збільшується разом із зниженням жорсткості.

Регулювальна система в адаптивній підвісці

Кожен автовиробник, встановлюючи адаптивну підвіску у свої машини, називає її по-різному, але сенс цього не змінюється. Ступінь жорсткості активної підвіски підлягає регулюванню лише двома способами:

• за допомогою клапанів з електромагнітним керуванням;
• за допомогою рідини, що має магнітно-реологічні властивості.

Електромагнітний клапан здатний змінювати свій прохідний отвір в залежності від сили струму, що надходить до нього. При необхідності зробити підвіску жорсткішою на клапан потрібно подати струм високої напруги, що суттєво уповільнює циркуляцію робочої рідини, і підвіска стає максимально жорсткою. При подачі струму малої напруги підвіска робиться максимально м'якою, оскільки гідравлічна рідина має можливість щодо вільної циркуляції.

Підвіска на основі магнітно-реологічної рідини функціонує дещо інакше. Сама рідина, що містить спеціальні металеві частинки, здатна змінювати свої властивості під впливом електромагнітного поля. У підвісці встановлені спеціальні амортизатори, які містять традиційних клапанів - їх замінюють спеціальні канали для циркуляції рідини. Мають амортизатори і вмонтовані в корпус котушки, що генерують електромагнітне поле, під впливом якого змінюються властивості рідини, що дозволяє змінювати параметри демпфування.

Режими роботи

Регулювання ступеня жорсткості адаптивної підвіски транспортного засобу відбувається практично повністю автоматично. Вся регулювальна система складається з наступних основних елементів:

• блок керування;
• вхідні пристрої - датчики дорожнього просвітута прискорення кузова;
• виконавчі пристрої - клапани та котушки самих амортизаторів.

Як правило, система має і перемикач режимів, розташований в салоні, що дозволяє людині вибрати кращий режим жорсткості відповідно до конкретних умов. При русі блок управління постійно зчитує сигнали від усіх датчиків, аналізує ступінь ходу амортизаторів і крени кузова, що виникають. Кількість датчиків може відрізнятися залежно від марки авто, але їх має бути мінімум два – попереду та ззаду.

Поступивши сигнали обробляються, і формуються сигнали для виконавчих пристроїв відповідно до обраної водієм програмою, яких, як правило, три - нормальний, комфортний та спортивний. Для більш коректного функціонування адаптивної підвіски її керуючий блок постійно "співпрацює" з іншими системами автомобіля: кермом, КПП, системою управління двигуном. Цим досягається найчіткіше функціонування активної підвіски.

Переваги активної підвіски

Будь-який автомобіль, оснащений адаптивною підвіскою, має чимало переваг перед авто зі стандартним варіантом. До основних плюсів адаптивної підвіски необхідно віднести такі:

• значно збільшений комфорт для водія та пасажирів;
• менший знос гуми;
• відмінна керованість автомобіля на високій швидкості, при здійсненні різких маневрів;
• зменшений гальмівний шлях на будь-якому дорожньому покритті.

За швидкість реакції підвіски відповідають датчики. Саме вони постійно відстежують положення кузова, яке змінюється при різкому прискоренні/гальмуванні, при вході в поворот, особливо крутий. Рівень демпфування елементів підвіски при втраті кузова свого правильного положення негайно змінюватиметься. Цим досягається постійна підтримка виключно горизонтального положення кузова, що дозволяє зберігати повний контроль над автомобілем. Докладніше про роботу такої системи можна переглянути на відео:

Важливим аспектом у роботі системи активної підвіски стало її взаємодію Космосу з іншими системами авто. Так, зміна режиму роботи підвіски не тільки змінює характеристики самих амортизаторів, але самостійно змінюються параметри педалі газу, керма, системи динамічної стабілізації. Це дозволяє не тільки отримати більш безпечний, але й простіший в управлінні автомобіль. Залежно від конкретного виробника, підвіска, що регулюється, може враховувати і завантаженість ТЗ.

Будь-яке авто, оснащене активною підвіскою, має на дорозі чимало переваг у порівнянні зі стандартними варіантами. При цьому багато автовиробників передбачають автоматичне налаштування роботи підвіски в стандартному режимі - водієві немає необхідності постійно перемикати режими, система сама налаштує оптимальну жорсткість залежно від кількості нерівностей на дорозі, ступеня прискорення, та низки інших параметрів.

Адаптивна підвіска (інше найменування напівактивна підвіска) – різновид активної підвіски, у якій ступінь демпфування амортизаторів змінюється в залежності від стану дорожнього покриття, параметрів руху та запитів водія. Під ступенем демпфування розуміється швидкість загасання коливань, що залежить від опору амортизаторів та величини підресорених мас. У сучасних конструкціях адаптивної підвіски використовується два способи регулювання ступеня демпфування амортизаторів:

• за допомогою електромагнітних клапанів;
• за допомогою магнітно-реологічної рідини.

При регулюванні за допомогою електромагнітного регулювального клапана змінюється його прохідний переріз залежно від величини струму, що впливає. Чим більший струм, тим менший прохідний переріз клапана і відповідно вищий ступінь демпфування амортизатора (жорстка підвіска).

З іншого боку, що менше струм, то більше вписувалося прохідний переріз клапана, нижче ступінь демпфування (м'яка підвіска). Регулювальний клапан встановлюється на кожен амортизатор і може розташовуватись усередині або зовні амортизатора.

Амортизатори з електромагнітними регулювальними клапанами використовуються в конструкції наступних адаптивних підвісок:

Магнітно-реологічна рідина включає металеві частинки, які при впливі магнітного поля вишиковуються вздовж його ліній. В амортизаторі, наповненому магнітно-реологічною рідиною, відсутні традиційні клапани. Замість них у поршні є канали, через які вільно проходить рідина. У поршень також вбудовані електромагнітні котушки. При подачі на котушки напруги частинки магнітно-реологічної рідини вишиковуються лініями магнітного поля і створюють опір руху рідини по каналах, чим досягається збільшення ступеня демпфування (жорсткості підвіски).

Магнітно-реологічна рідина використовується в конструкції адаптивної підвіски значно рідше:

• MagneRide від General Motors (автомобілі Cadillac, Chevrolet);
• Magnetic Ride від Audi.

Регулювання ступеня демпфування амортизаторів забезпечує електронна система управління, що включає вхідні пристрої, блок управління та виконавчі пристрої.

У роботі системи управління адаптивної підвіски використовуються такі вхідні пристрої: датчики дорожнього просвіту та прискорення кузова, перемикач режимів роботи.

За допомогою перемикача режимів роботи виконується налаштування ступеня демпфування адаптивної підвіски. Датчик дорожнього просвіту фіксує величину ходу підвіски на стиснення та відбій. Датчик прискорення кузова визначає прискорення кузова автомобіля у вертикальній площині. Кількість і номенклатура датчиків залежить від конструкції адаптивної підвіски. Наприклад, у підвісці DCC від Volkswagen встановлюється два датчики дорожнього просвіту та два датчики прискорення кузова попереду автомобіля та по одному – ззаду.

Сигнали від датчиків надходять в електронний блок управління, де відповідно до закладеної програми відбувається їх обробка та формування керуючих сигналів на виконавчі пристрої – регулювальні електромагнітні клапани або електромагнітні котушки. У роботі блок управління адаптивної підвіски взаємодіє з різними системами автомобіля: підсилювачем рульового управління, системою управління двигуном, автоматичною коробкою передач та іншими.

У конструкції адаптивної підвіски зазвичай передбачено три режими роботи: нормальний, спортивний та комфортний.

Режими вибираються водієм залежно від потреби. У кожному режимі здійснюється автоматичне регулювання ступеня демпфування амортизаторів у межах встановленої параметричної характеристики.

Показання датчиків прискорення кузова характеризують якість дорожнього покриття. Чим більше нерівностей на дорозі, тим активніше розгойдується кузов автомобіля. Відповідно до цього система управління налаштовує рівень демпфування амортизаторів.

Датчики дорожнього просвіту відстежують поточну ситуацію під час руху автомобіля: гальмування, прискорення, поворот. При гальмуванні передня частина автомобіля опускається нижче за задню, при прискоренні – навпаки. Для забезпечення горизонтального положення кузова регульований ступінь демпфування передніх та задніх амортизаторівбуде відрізнятись. При повороті автомобіля внаслідок інерційної сили одна зі сторін завжди виявляється вищою за іншу. У разі система управління адаптивної підвіски роздільно регулює праві і ліві амортизатори, що досягається стійкість при повороті.

Таким чином, на підставі сигналів датчиків блок управління формує сигнали для кожного амортизатора окремо, що дозволяє забезпечити максимальну комфортність і безпеку для кожного з вибраних режимів.