Електромагнітна підвіска автомобіля: пристрій, принцип роботи, установка

Підвіска – найважливіший елемент будь-якого автомобіля. Саме цей вузол забезпечує зв'язок між кузовом машини і дорогий. Підвіска забезпечує багато завдань. Це не тільки забезпечення комфортних умов для пересування водія і пасажирів. Від її типу і стану залежить маневреність автомобіля, керованість і безпеку в цілому. Зараз існує безліч різновидів ходових частин. Зазвичай на легкових автомобілях використовують незалежну підвіску з гідравлічними амортизаторами і гвинтовими пружинами. Кількість і форма важелів можуть змінюватися (а іноді ззаду стоїть нерозрізна балка). Але сьогодні ми поговоримо про зовсім інший, інноваційної електромагнітної підвісці автомобіля. Варто зазначити, що явище електромагнітного поля було вивчено ще з часів Фарадея і Максвела. Проте в автомобілебудуванні його почали освоювати лише у 80-х роках минулого століття.

Функції

Які функції виконує електромагнітна підвіска? В першу чергу це з'єднання несучого елемента автомобіля (кузова) з колесами і дорогою. Наступна функція – це сприйняття і передача на несучу систему сил, що виникають при взаємодії коліс з дорожнім покриттям. Таким чином, вона забезпечує плавність ходу автомобіля. Фахівці відзначають, що на відміну від класичної підвіски, електромагнітна більш якісно поглинає нерівності.

Пристрій електромагнітної підвіски

Вона складається з двох компонентів: Пружні складові. Їх завдання – сприймати ударні навантаження в вертикальній площині і передавати їх далі на гасять елементи. Напрямні. Вони служать для сприйняття поздовжніх і бічних ударів. Амортизатори. Є якимсь демпфером, який згладжує всі удари від підвіски. На звичайних підвісках може йти в зборі з пружною пружиною (так звана стійка МакФерсона). У чому відмінність електромагнітної підвіски від звичайної? Головний фактор – це електродвигун. Він може виступати в ролі демпфуючого і пружного елемента одночасно. У випадку ж з класичної підвіскою кожен елемент відповідає за свою функцію – важелі переміщують колесо у вертикальному напрямку, амортизатор гасить коливання, а пружина підтримує необхідний кліренс і пружність ходової частини. На електромагнітної підвісці замість амортизатора передбачений той самий електродвигун, що управляється мікроконтролером. Така схема пристрою дозволяє забезпечити автомобілю високий рівень керованості, стійкості і комфортабельності.

Як працює?

Принцип роботи електромагнітної підвіски полягає в залежності магнітного та електричного поля (тобто використовується принцип електромагнетизму). Вся система управляється за допомогою бортового комп'ютера, який щомиті зчитує показання з коліс і на кожне посилає відповідний сигнал. Демпфуючі властивості забезпечуються завдяки маленькому двигуну, який розміщений на кожному з коліс автомобіля. Фахівці кажуть, що пристрій електромагнітної підвіски значно простіше класичної. Адже тут немає робочих рідин, зайвих сайлентблоков і пружин. Однак установка електромагнітної підвіски – дороге задоволення. Адже ідея реалізована не до кінця і практикувалася тільки на випробувальних полігонах.

Переваги

Фахівці відзначають цілий ряд переваг даної підвіски: Надійність. В конструкції немає зайвих елементів – гасіння коливань здійснюється за рахунок електромагнітної індукції, без будь-яких пружин і гідравлічних амортизаторів. Безпека. «Лексус ЛЗ», який був узятий в якості досвідченого зразка, практично не кренился в поворотах. Більш того, при різкому гальмуванні передні подушки автоматично вирівнювали кузов в горизонтальному положенні. Це виключає можливість заносу та аварійної ситуації. Комфорт. За рахунок розумного застосування комп'ютера машина могла заздалегідь передбачати нерівності. Таким чином, хід підвіски був максимальним, а кузов залишався в горизонтальному положенні. Машина не розгойдувалася на ямах і зберігала свою траєкторію руху. Економічність. У будь-який момент водій може перевести підвіску механічний режим роботи. Таким чином, при зворотному ході електромагніту вироблятиметься електроенергія.

Виробники

Існує всього три компанії, які займаються виробництвом електромагнітних підвісок: SKF. «Дэлфи». «Боуз». Про особливості кожної з них – далі в нашій статті.

SKF

Ця підвіска розроблена в Швеції. Відрізняється простою конструкцією і надійністю. Система складається з двох електромагнітів. Коли машина рухається на швидкості, блок управління аналізує показання з датчиків коліс і змінює плинність демпфуючого компонента. Таким чином забезпечується висока плавність ходу підвіски. До речі, в ходової частини SKF є й пружини – на випадок якщо блок управління перестане подавати сигнали на електродвигун. Також гвинтові пружини сприяють захисту від просідання кузова при тривалій стоянці автомобіля.

«Дэлфи»

Ця ходова частина складається з однотрубних амортизаторів. Кожен з них встановлено на своєму колесі. Амортизатор заповнений робочою речовиною з магнітними складовими і самим електромагнітом. Речовина заповнює близько 30 відсотків всього обсягу амортизатора. Магнітні частини мають розмір до 10 мікрон. Для виключення ризику зливу магнітного речовини в конструкції є спеціальне покриття. Головка поршня – це електромагніт. Він з'єднаний з бортовим комп'ютером, який подає сигнали після збору даних з датчиків. Як працює підвіска «Дэлфи»? Принцип роботи заснований на впорядкування магнітних частинок речовини. Вони шикуються в певному порядку, завдяки чому змінюється в'язкість всієї рідини. Так забезпечується хід амортизатора при наїзді на нерівність. Основний плюс підвіски «Дэлфи» - чуйність. Система реагує на запит від комп'ютера в 10 разів швидше, ніж аналоги з електромагнітними клапанами. Також «Дэлфи» відрізняється низьким енергоспоживанням завдяки 20-ватної потужності. Підвіска універсальна і може ставитися на різну платформу автомобіля. У разі якщо припиниться подача сигналу на комп'ютер, система перейде в режим гідравліки і буде працювати як класичний амортизатор.

«Боуз»

Розроблена в 80 році американським професором Амаром Боузом. Саме він проводив розрахунки і визначав найкращі параметри для інноваційної автомобільної підвіски. Корпорація «Боуз» стала лідером в розробці електромагнітних підвісок. Система в ході випробувань показала найкращі результати, які не порівняти з конкурентами. Так, лінійний електродвигун міг працювати не тільки як пружний, але і як демпфуючий елемент. Постійні магніти закріплені на штоку. Вони роблять зворотно-поступальні рухи по всій довжині статора. Це дозволяє не тільки м'яко поглинати нерівності, але і поліпшити керування автомобілем. Саме підвіска «Боуз» могла запрограмувати так, щоб на момент виконання маневру було задіяно відповідне колесо. Також ця ходова частина могла працювати як електрогенератори. Так, під час руху автомобіля по нерівностях всі коливання конвертувалися в електроенергію. Вона збиралася в акумуляторних батареях і могла використовуватися для подальшої роботи підвіски. Серед недоліків варто відзначити високу складність системи. Для її якісної роботи потрібно спеціальне програмне забезпечення. Воно до цих пір знаходиться в стадії розробки.

Чому широко не поширена електромагнітна підвіска?

Встановити собі на автомобіль таку систему хочуть багато автомобілістів. Але проблема в тому, що розробка вивчена не до кінця. За роки робіт так і не вдалося втілити цю підвіску в життя і запустити масштабне серійне виробництво. Багато говорять про високої собівартості, яка б значно позначилася на загальній ціновій політиці. Можливо, в майбутньому така система все-таки буде практикуватися на автомобілях. Адже електромагнітна підвіска Bose і її аналоги забезпечує кращу плавність ходу при використанні сили індукції. Тут немає складних важелів та втулок, які потрібно постійно змінювати і стежити за їх станом.

Висновок

Електромагнітна підвіска – справжній прорив в області автомобілебудування. В системі використовується зовсім інший, невластивий звичайним підвісок принцип роботи. Конструкція відрізняється високою надійністю і стійкістю до навантажень. Досі не вдалося зробити підвіску, яка гасила коливання краще, ніж електромагнітна.