A mágneses felfüggesztés jellemzői és előnyei

Minden modern, még a legköltségvetőbb autó is felfüggesztéssel lesz felszerelve. Ez a rendszer képes kényelmes utat biztosítani különböző típusú felületeken. A kényelem mellett azonban a gép ezen részének a célja a biztonságos vezetés elősegítése is. Részletek arról, hogy mi a felfüggesztés, olvassa el külön áttekintésben.

Mint minden más automatikus rendszer, a felfüggesztést is frissítik. Különböző autóipari mérnökök erőfeszítéseinek köszönhetően a klasszikus mechanikai módosítások mellett már létezik pneumatikus kialakítás (olvassa el részletesen itt), hidraulikus és mágneses felfüggesztés és fajtáik.

Vizsgáljuk meg, hogyan működik a medálok mágneses típusa, azok módosításai, valamint az előnyök a klasszikus mechanikus szerkezetekkel szemben.

Mi a mágneses felfüggesztés

Annak ellenére, hogy az autó csillapító rendszerét folyamatosan fejlesztik, és kialakításában új elemek jelennek meg, vagy a különböző alkatrészek geometriája megváltozik, működése alapvetően ugyanaz. A lengéscsillapító lágyítja az útról a keréken át a karosszériába átterjedő ütéseket (a készülék részleteit, a lengéscsillapítók módosításait és hibáit ismertetik) külön). A rugó visszaállítja a kereket az eredeti helyzetébe. Ennek a munkarendnek köszönhetően az autó mozgását a kerekek állandó tapadása kíséri az útfelülettel.

Gyökeresen megváltoztathatja a felfüggesztés üzemmódját, ha adaptív eszközt telepít a gép platformjára, amely alkalmazkodik az úthelyzethez és javítja a jármű vezethetőségét, függetlenül attól, hogy jó vagy rossz az út. Ilyen szerkezetekre példa egy adaptív felfüggesztés, amely különböző verziókban már telepítve van a soros modellekre (az ilyen típusú eszközökről további részletekért olvassa el itt).

Az adaptív mechanizmusok egyik változataként elektromágneses típusú felfüggesztést fejlesztettek ki. Ha összehasonlítjuk ezt a fejlődést egy hidraulikus analóggal, akkor a második módosításban van egy speciális folyadék az állítóművekben. Az elektronika megváltoztatja a tartályokban lévő nyomást, így minden csillapító elem megváltoztatja a merevségét. Az elv hasonló a pneumatikus típushoz. Az ilyen rendszerek hátránya, hogy a munkakör nem képes gyorsan alkalmazkodni az úthelyzethez, mivel további mennyiségű munkaközeggel kell megtölteni, amely legfeljebb pár másodpercet vesz igénybe.

A munkában a végrehajtás leggyorsabb módja lehet a végrehajtó elemek elektromágneses kölcsönhatása alapján működő mechanizmus. Jobban reagálnak a parancsra, mivel a csillapítási mód megváltoztatásához nem szükséges a munkaközeget szivattyúzni vagy leereszteni a tartályból. A mágneses felfüggesztés elektronikája kiadja a parancsot, és az eszköz azonnal reagál ezekre a jelekre.

A megnövekedett menetkényelem, a biztonság nagy sebességnél és az instabil útfelület, valamint a könnyű kezelhetőség a fő oka annak, hogy a fejlesztők megpróbálják a mágneses felfüggesztést megvalósítani a sorozatgyártású autókban, mivel a klasszikus kivitel nem képes ideális paramétereket elérni e tekintetben.

A lebegő jármű létrehozásának ötlete nem új keletű. Gyakran található fantasztikus művek oldalain, látványos gravikárrepülésekkel. A múlt század 80-as éveinek első éveiig ez az elképzelés a fantázia színpadán maradt, és csak néhány kutató tartotta lehetségesnek, de a távoli jövőben.

1982-ben azonban megjelent a világon egy mágneses felfüggesztéssel mozgó vonat fejlesztése. Ezt a járművet magnetoplane-nek hívták. A klasszikus analógokhoz képest ez a vonat példátlan sebességet fejlesztett abban az időben - több mint 500 km / h-t, és tekintettel a "repülés" puhaságára és a munka zajtalanságára, csak a madarak tudtak versenyezni. Az egyetlen hátrány, amely miatt ennek a fejlesztésnek a megvalósítása lassú, nem csak maga a vonat magas költsége. Ahhoz, hogy mozogni tudjon, szüksége van egy speciális pályára, amely biztosítja a megfelelő mágneses teret.

Bár ezt a fejlesztést még nem alkalmazták az autóiparban, a tudósok nem hagyják ezt a projektet "porgyűjtés a polcon". Ennek oka, hogy az elektromágneses működési elv teljesen kiküszöböli a hajtókerekek súrlódását az útfelületen, csak a légellenállást hagyja meg. Mivel lehetetlen az összes kerekes járművet teljesen átültetni hasonló típusú alvázra (erre szükség lesz az egész világon megfelelő utak építésére), a mérnökök arra összpontosítottak, hogy ezt a fejlesztést bevezessék az autók felfüggesztésébe.

Az elektromágneses elemek tesztmintákra történő telepítésének köszönhetően a tudósok jobb dinamikával és irányíthatósággal tudták biztosítani a koncepcióautókat. A mágneses felfüggesztés kialakítása meglehetősen összetett. Ez egy állvány, amelyet minden kerékre ugyanarra az elvre telepítenek, mint egy MacPherson állványt (olvassa el részletesen egy másik cikkben). Ezeknek az elemeknek nincs szükségük csillapító mechanizmusra (lengéscsillapító) vagy rugóra.

A rendszer működésének korrigálása az elektronikus vezérlőegységen keresztül történik (külön, mivel a mikroprocesszornak sok adatot kell feldolgoznia és nagyszámú algoritmust kell aktiválnia). A felfüggesztés másik jellemzője, hogy a klasszikus változatoktól eltérően nincs szüksége torziós rudakra, stabilizátorokra és egyéb alkatrészekre, hogy biztosítsa a jármű stabilitását kanyarokban és nagy sebességnél. Ehelyett egy speciális mágneses folyadék alkalmazható, amely egyesíti a folyadék és a mágnesezett anyag, vagy a mágnesszelep tulajdonságait.

Egyes modern autók olaj helyett hasonló anyagú lengéscsillapítókat használnak. Mivel nagy a valószínűsége a rendszer meghibásodásának (elvégre ez még egy új fejlesztés, amelyet még nem gondoltak át teljesen), rugói lehetnek jelen az eszközében.

Működési elv

Az elektromágnesek kölcsönhatásának elvét veszik alapul a mágneses felfüggesztés működéséhez (a hidraulikában folyékony, a pneumatikus levegőben - levegő, a mechanikában pedig rugalmas elemek vagy rugók). Ennek a rendszernek a működése a következő elvű.

Az iskolai tanfolyamból mindenki tudja, hogy ugyanazok a mágnesek pólusai kölcsönösen taszítják. A mágnesezett elemek csatlakoztatásához elegendő erőfeszítést kell tennie (ez a paraméter a csatlakoztatandó elemek méretétől és a mágneses tér erősségétől függ). Ilyen erős mezővel rendelkező állandó mágneseket, amelyek képesek ellenállni az autó tömegének, nehéz megtalálni, és az ilyen elemek méretei nem teszik lehetővé őket az autókban való használatra, nemhogy alkalmazkodni az úthelyzethez.

Létrehozhat egy mágnest villamos energiával is. Ebben az esetben csak akkor működik, ha a működtető be van kapcsolva. A mágneses tér erőssége ebben az esetben a kölcsönhatásban lévő részeken lévő áram növelésével szabályozható. Ezzel az eljárással növelhető vagy csökkenthető a taszítóerő és ezzel együtt a felfüggesztés merevsége.

Az elektromágnesek ilyen jellemzői lehetővé teszik azok rugóként és lengéscsillapítókként való használatát. Ehhez a szerkezetnek szükségszerűen legalább két elektromágnesnek kell lennie. Az alkatrészek tömörítésének képtelensége ugyanolyan hatású, mint egy klasszikus lengéscsillapító, és a mágnesek taszító ereje összehasonlítható egy rugó vagy rugóéval. Ezen tulajdonságok kombinációja miatt az elektromágneses rugó sokkal gyorsabban reagál, mint a mechanikus társaik, és a vezérlőjelekre adott válaszidő sokkal rövidebb, mint a hidraulika vagy a pneumatika esetében.

A fejlesztők arzenáljában már elegendő számú, különböző módosítású működő elektromágnes található. Már csak egy hatékony felfüggesztés ECU-t kell létrehozni, amely fogadja az alváz és a helyzetérzékelők jeleit, és finomhangolja a felfüggesztést. Elméletileg ezt az elképzelést meglehetősen reális megvalósítani, de a gyakorlat azt mutatja, hogy ennek a fejlesztésnek számos "buktatója" van.

Először is, egy ilyen telepítés költsége túl magas lesz egy átlagos anyagi jövedelemmel rendelkező autós számára. És nem minden gazdag ember engedheti meg magának, hogy teljes értékű mágneses felfüggesztéssel ellátott autót vásároljon. Másodszor, egy ilyen rendszer fenntartása további nehézségekkel járna, például a javítás bonyolultságával és kevés szakemberrel, akik értik a rendszer fortélyait.

Teljes értékű mágneses felfüggesztés kifejleszthető, de nem lesz képes méltó versenyt létrehozni, mivel csak az adaptív felfüggesztés reakciósebessége miatt kevesen akarnak vagyont keresni. Sokkal olcsóbban és jó sikerrel elektromos vezérlésű mágneses elemek vezethetők be a klasszikus lengéscsillapítók tervezésében.

Ennek a technológiának már két alkalmazása van:

1. Telepítsen egy elektromechanikus szelepet a lengéscsillapítóba, amely megváltoztatja a csatorna azon szakaszát, amelyen keresztül az olaj az egyik üregből a másikba mozog. Ebben az esetben gyorsan megváltoztathatja a felfüggesztés merevségét: minél szélesebb az elkerülő nyílás, annál lágyabban működik a lengéscsillapító és fordítva.
2. Injektáljon mágneses reológiai folyadékot a lengéscsillapító üregébe, amely megváltoztatja annak tulajdonságait a mágneses mező hatására. Az ilyen módosítás lényege megegyezik az előzővel - a munkaanyag gyorsabban vagy lassabban áramlik egyik kamrából a másikba.

Mindkét opciót már használják egyes gyártási járműveknél. Az első fejlesztés nem olyan gyors, de olcsóbb a mágneses folyadékkal töltött lengéscsillapítókhoz képest.

A mágneses szuszpenziók típusai

Mivel a teljes értékű mágneses felfüggesztés még fejlesztés alatt áll, az autógyártók ezt a sémát részben megvalósítják autómodelljeikben, a fent említett két út egyikét követve.

A világon a mágneses szuszpenziók fejlesztései között három olyan fajta létezik, amely figyelmet érdemel. Annak ellenére, hogy a különböző működtetők működési elve, kialakítása és felhasználása eltér egymástól, ezeknek a módosításoknak számos hasonlósága van. A lista a következőket tartalmazza:

• Karok és az autó járásának egyéb elemei, amelyek meghatározzák a kerekek mozgásirányát a felfüggesztés működése során;
• Érzékelők a kerekek testhez viszonyított helyzetéhez, forgási sebességükhöz és az autó előtti út állapotához. Ez a lista tartalmazza az általános célú érzékelőket is - a gáz / fékpedál megnyomásának erőit, a motor terhelését, a motor fordulatszámát stb.
• Külön vezérlőegység, amelyben a rendszer összes érzékelőjének jeleit összegyűjtik és feldolgozzák. A mikroprocesszor vezérlő impulzusokat generál a gyártás során varrott algoritmusoknak megfelelően;
• Elektromágnesek, amelyekben elektromosság hatására a megfelelő polaritású mágneses mező képződik;
• Erőmű, amely olyan áramot állít elő, amely képes erős mágnesek aktiválására.

Vizsgáljuk meg, mi a különlegességük mindegyikükön, majd megvitatjuk az autó lengéscsillapító rendszerének mágneses változatának előnyeit és hátrányait. Mielőtt belekezdenénk, érdemes tisztázni, hogy egyik rendszer sem a vállalati kémkedés eredménye. A fejlesztések mindegyike külön-külön kidolgozott koncepció, amelynek joga van az autóipar világában létezni.

SKF mágneses felfüggesztés

Az SKF a professzionális járműjavítások autóalkatrészeinek svéd gyártója. E márka mágneses lengéscsillapítóinak kialakítása a lehető legegyszerűbb. Ezeknek a rugós és csillapító alkatrészeknek a készüléke a következő elemeket tartalmazza:

• Kapszula;
• Két elektromágnes;
• Csappantyú szár;
• Tavaszi.

Egy ilyen rendszer működési elve a következő. Az autó elektromos rendszerének elindításakor a kapszulában található elektromágnesek aktiválódnak. A mágneses mező azonos pólusai miatt ezek az elemek taszítják egymástól. Ebben a módban a készülék úgy működik, mint egy rugó - nem engedi, hogy az autó karosszériája a kerekeken feküdjön.

Amikor az autó úton halad, minden kerék érzékelője jeleket küld az ECU-nak. Ezen adatok alapján a vezérlőegység megváltoztatja a mágneses tér erősségét, ezáltal növelve a rugóstag mozgását, és a futómű a sporttól klasszikus puhává válik. A vezérlőegység a támasztórúd függőleges mozgását is szabályozza, ami nem azt a benyomást kelti, hogy a gép egyedül rugókon jár.

A rugózási hatást nemcsak a mágnesek taszító tulajdonságai biztosítják, hanem az a rugó is, amelyet áramszünet esetén az állványra szerelnek fel. Ráadásul ez az elem lehetővé teszi a mágnesek kikapcsolását, amikor a jármű inaktív fedélzeti rendszerrel parkol.

Az ilyen típusú felfüggesztés hátránya, hogy sok energiát fogyaszt, mivel az ECU folyamatosan változtatja a mágnestekercsek feszültségét, így a rendszer gyorsan alkalmazkodik az úttesthez. De ha összehasonlítjuk ennek a felfüggesztésnek a "falánkságát" néhány kiegészítővel (például légkondicionálóval és működő belső fűtéssel), akkor ez nem fogyaszt kritikusan nagy mennyiségű áramot. A lényeg az, hogy a gépbe megfelelő teljesítményű generátort helyezzenek el (le van írva, hogy ez a mechanizmus milyen funkciót tölt be itt).

Delphi felfüggesztés

Új csillapítási jellemzőket kínál az amerikai Delphi cég által kifejlesztett felfüggesztés. Külsőleg hasonlít a klasszikus McPherson álláspontra. Az elektromágnesek hatását csak a lengéscsillapító üregében lévő mágneses reológiai folyadék tulajdonságaira hajtják végre. Az egyszerű kialakítás ellenére az ilyen típusú felfüggesztés kiválóan igazítja a lengéscsillapítók merevségét a vezérlőegység jeleitől függően.

A változó merevségű hidraulikus társaikkal összehasonlítva ez a módosítás sokkal gyorsabban reagál. A mágnesek munkája csak megváltoztatja a működő anyag viszkozitását. Ami a rugóelemet illeti, annak merevségét nem kell megváltoztatni. Feladata, hogy egyenetlen felületeken haladva a lehető leggyorsabban térjen vissza a kerék az útra. Az elektronika működésétől függően a rendszer képes arra, hogy a lengéscsillapítók folyadékát azonnal folyékonyabbá tegye, hogy a lengéscsillapító rúd gyorsabban mozogjon.

Ezek a felfüggesztési tulajdonságok kevéssé praktikusak a polgári közlekedésben. A másodperc törtrészei fontos szerepet játszanak az autósportban. Maga a rendszer nem igényel annyi energiát, mint az előző típusú lengéscsillapítók esetében. Az ilyen rendszert a kerekeken és a felfüggesztés szerkezeti elemein elhelyezett különféle érzékelőkből származó adatok alapján is vezérlik.

Ezt a fejlesztést már aktívan használják olyan márkák adaptív felfüggesztésében, mint az Audi és a GM (egyes Cadillac és Chevrolet modellek).

Bose elektromágneses felfüggesztés

A Bose márkát sok autós ismeri prémium hangszórórendszereiről. De a magas színvonalú audio előkészítés mellett a vállalat az egyik leglátványosabb mágneses felfüggesztés fejlesztésén is dolgozik. A XX. Század végére a látványos akusztikát létrehozó professzor is "megfertõzõdött" egy teljes értékû mágneses felfüggesztés létrehozásának gondolatától.

Kialakításának kialakítása ugyanarra a rúd lengéscsillapítóra hasonlít, és az eszköz elektromágnesei az elv szerint vannak felszerelve, mint az SKF módosításban. Csak ők nem taszítják egymást, mint az első változatban. Maguk az elektromágnesek a rúd és a test teljes hosszában helyezkednek el, amelyen belül mozog, és a mágneses mező maximalizálódik, és megnő a pluszok száma.

Egy ilyen telepítés sajátossága, hogy nem igényel sokkal több energiát. Emellett egyszerre látja el a csappantyú és a rugó funkcióját, és statikus (az autó áll) és dinamikus (az autó göröngyös úton halad) üzemmódban egyaránt működik.

Maga a rendszer nagyobb számú folyamat vezérlését biztosítja, miközben az autó halad. A rezgések csillapítása a mágneses mező pólusainak éles megváltozása miatt következik be. A Bose rendszert tekintik az összes ilyen felfüggesztés kialakításának etalonjának. Képes a rúd hatékony húsz centiméteres lendületét biztosítani, tökéletesen stabilizálja a testet, a nagy sebességű kanyarodás során a legkisebb gördülést is kiküszöböli, valamint fékezéskor a "csipegetést".

Ezt a mágneses felfüggesztést a japán Lexus LS autógyártó zászlóshajóján tesztelték, amelyet egyébként nemrégiben átalakítottak (bemutatták a prémium szedán egyik korábbi verziójának tesztvezetését) egy másik cikkben). Annak ellenére, hogy ez a modell már kiváló minőségű felfüggesztést kapott, amelyet a zökkenőmentes működés jellemez, a mágneses rendszer bemutatása során lehetetlen volt nem észrevenni az autóújságírók csodálatát.

A gyártó ezt a rendszert több üzemmóddal és sokféle beállítással látta el. Például, amikor az autó nagy sebességgel kanyarodik, a felfüggesztés ECU rögzíti a jármű sebességét, a karosszéria meggördülésének kezdetét. Az érzékelőktől érkező jelektől függően az áram nagyobb mértékben az egyik jobban megterhelt kerék állványába kerül (gyakrabban ez az első kerék, amely a forgás félkörének külső pályáján található). Ennek köszönhetően a külső hátsó kerék is a támasztókerékké válik, és az autó fenntartja a tapadást az útfelületen.

A Bose mágneses felfüggesztésének másik jellemzője, hogy másodlagos generátorként is működhet. Amikor a lengéscsillapító rúd elmozdul, a kapcsolódó rekuperációs rendszer összegyűjti a felszabadult energiát az akkumulátorba. Lehetséges, hogy ezt a fejlesztést tovább korszerűsítik. Annak ellenére, hogy elméletileg ez a fajta felfüggesztés a leghatékonyabb, messze a legnehezebb a vezérlőegységet úgy programozni, hogy a mechanizmus megvalósítsa a rajzokban leírt rendszer teljes potenciálját.

Mágneses szuszpenziók megjelenésének kilátásai

Nyilvánvaló hatékonysága ellenére a teljes értékű mágneses felfüggesztés még nem lépett be a sorozatgyártásba. Jelenleg ennek a legfőbb akadálya a költség szempont és a programozás bonyolultsága. A forradalmi mágneses felfüggesztés túl drága, és még nem fejlesztették ki teljesen (nehéz megfelelő szoftvert létrehozni, mivel a mikroprocesszorban nagyszámú algoritmust kell aktiválni annak teljes potenciáljának kiaknázása érdekében). De már most pozitív tendencia figyelhető meg az ötlet modern járművekben történő alkalmazása felé.

Bármely új technológiához finanszírozásra van szükség. Előzetes tesztek nélkül lehetetlen újdonságot kifejleszteni és azonnal gyártásba helyezni, a mérnökök és programozók munkája mellett ez a folyamat hatalmas beruházásokat is igényel. De amint a fejlesztés bekerül a szállítószalagra, annak kialakítása fokozatosan leegyszerűsödik, ami lehetővé teszi, hogy egy ilyen készüléket ne csak a prémium kategóriás autókban, hanem a középárú szegmens modelljeiben is láthassunk.

Lehetséges, hogy az idő múlásával a rendszerek javulnak, ami kényelmesebbé és biztonságosabbá teszi a kerekes járműveket. Az elektromágnesek kölcsönhatásán alapuló mechanizmusok alkalmazhatók más járművek kialakításában is. Például a teherautó vezetése közbeni kényelem növelése érdekében a vezetőülés nem pneumatikus, hanem mágneses párnán alapulhat.

Ami az elektromágneses szuszpenziók kifejlesztését illeti, ma a következő kapcsolódó rendszereket kell fejleszteni:

• Navigációs rendszer. Az elektronikának előre meg kell határoznia az útburkolat állapotát. A legjobb ezt a GPS navigátor adatai alapján megtenni (olvassa el az eszköz működésének jellemzőit itt). Az adaptív felfüggesztést előre elkészítik a nehéz útburkolatokhoz (egyes navigációs rendszerek információkat nyújtanak az útfelület állapotáról) vagy nagyszámú kanyarodáshoz.
• Vision rendszer a jármű előtt. Az infravörös érzékelők és az elülső videokamerából származó grafikus kép elemzése alapján a rendszernek előre meg kell határoznia az útfelület változásainak jellegét, és alkalmazkodnia kell a kapott információkhoz.

Néhány vállalat már most is hasonló rendszereket valósít meg modelljeiben, így bízik az autók mágneses felfüggesztéseinek küszöbönálló fejlesztése.

Előnyök és hátrányok

Mint minden más új mechanizmus, amelyet a gépkocsik tervezésébe terveznek bevezetni (vagy amelyeket már használnak a gépjárművekben), az elektromágneses futóművek minden típusának vannak előnyei és hátrányai.

Először beszéljünk a profikról. Ez a lista a következő tényezőket tartalmazza:

• A rendszer csillapítási tulajdonságai a zökkenőmentes működés szempontjából páratlanok;
• A csillapítási módok finomhangolásával az autó kezelhetősége szinte ideálisvá válik az egyszerűbb kivitelre jellemző gördülések nélkül. Ugyanez a hatás biztosítja a maximális tapadást az úton, annak minőségétől függetlenül;
• Gyorsulás és kemény fékezés során az autó nem "harapja" az orrát, és nem ül a hátsó tengelyen, ami a hétköznapi autókban komolyan befolyásolja a tapadást;
• A gumiabroncsok kopása egyenletesebb. Természetesen, ha a karok és a felfüggesztés és az alváz egyéb elemeinek geometriája megfelelően van beállítva (a meredekségről további részletekért olvassa el külön);
• Az autó aerodinamikája javult, mivel karosszériája mindig párhuzamos az úttestpel;
• A szerkezeti elemek egyenetlen kopását kiküszöböli az erők elosztása a megterhelt / terheletlen kerekek között.

Elvileg az összes pozitív pont a felfüggesztés fő céljára vonatkozik. Minden autógyártó törekszik a meglévő csillapító rendszerek fejlesztésére annak érdekében, hogy termékeik minél közelebb kerüljenek az említett ideálhoz.

Ami a hátrányokat illeti, a mágneses felfüggesztésnek van egy. Ez az értéke. Ha teljes körű fejlesztést telepít a Bose-tól, akkor az autó alacsony minősége és az elektronikus rendszer minimális konfigurációja mellett is túl sokba kerül. Egyetlen autógyártó még nem áll készen az ilyen modellek sorozatba (akár egy korlátozott) reményében, hogy a gazdagok azonnal új terméket vásárolnak, és nincs értelme vagyont fektetni egy autóba, amely raktárakban lesz . Az egyetlen lehetőség az ilyen autók egyedi megrendelésre történő gyártása, de még ebben az esetben is kevés olyan cég van, amely kész ilyen szolgáltatást nyújtani.

Összegzésként javasoljuk, hogy nézzen meg egy rövid videót arról, hogyan működik a Bose mágneses felfüggesztés a klasszikus társaikkal összehasonlítva:

A találmány NEM a hétköznapi halandók számára készült. MINDENKI SZERETNE látni ezt a technológiát az autójában