Электромагнитная подвеска автомобиля: разновидности, устройство и принцип работы

Электромагнитная подвеска автомобиля | Техника и человек

Идея электромагнитной подвески не нова. Её первые образцы появились в конце XX века на поездах. В этом не было ничего удивительного. Железнодорожный транспорт не имеет особых проблем с обеспечением электроэнергией, необходимой для работы систем такого типа. Но мысли об оснащении подобной ходовой частью автомобилей не давала покоя и конструкторам. Благодаря разработке новых технологий появились первые работоспособные устройства.

Они не нашли пока массового применения, зато стали причиной появления изрядного количества мифов и заблуждений. Постараемся развеять эти мифы и оценить, как обстоят дела с электромагнитной подвеской в действительности.

Различные принципиальные устройства

Исследования ведутся в различных направлениях. Но до реального воплощения дошли электромагнитные подвески следующих типов:

1. Bose. Да-да, именно корпорация, занимающаяся разработкой звуковой аппаратуры и электронных систем, воплотила в жизнь одну из перспективных концепций.
2. SKF. Шведский машиностроительный гигант, известный по всему миру благодаря качественным подшипникам, решил не оставаться в стороне и экспериментирует со своим вариантом электромагнитной подвески.
3. Delphi. Один из самых крупных производителей автомобильных комплектующих, Delphi Corporation, чья штаб-квартира находится в США, имеет свой взгляд на перспективную конструкцию.

На сегодняшний день каждый из предложенных вариантов имеет свои достоинства и недостатки.

Bose

В электромагнитной подвеске такого типа используются принципы, сходные с теми, что заставляют работать магнитные динамики.

Основные функции выполняет шток с магнитным сердечником, помещённый в создаваемое линейным электродвигателем магнитное поле. Ппривычные пружины, и стабилизаторы отсутствуют, а изменение упругих параметров подвески и положения кузова автомобиля достигается за счёт изменений характеристик магнитного поля. Вся система управляется электроникой, хотя остаётся возможность корректировки некоторых параметров с пульта управления. Необходимая информация поступает от датчиков, устанавливаемых в разных местах автомобиля. Некоторые компании, устанавливающие такие конструкции на свои машины, дополняют их стабилизаторами поперечной остойчивости.

К достоинствам электромагнитной подвески Bose относятся:

• Малое количество механических компонентов, что обуславливает высокий ресурс конструкции и компактность её размещения.
• Высокая скорость реакции. На движущийся в магнитном поле сердечник не влияют силы трения и его перемещения происходят очень быстро.
• Возможность внесения изменений в характеристики прямо в движении. Автоматизация коррекции положения кузова.

Но есть и характерные недостатки:

• Более высокое, по сравнению с другими системами, потребление электроэнергии.
• Полная потеря работоспособности при прекращении подачи тока.
• Необходимость оснащения системы производительным управляющим компьютером с качественным программным обеспечением.

Если все условия, необходимые для работы соблюдены, то подвеска Bose демонстрирует высокую эффективность.

SKF

Шведские разработчики решили не отказываться полностью от традиционных упругих элементов. Нагрузки воспринимаются цилинд

рическими пружинами, листовыми

рессорами или торсионами. Роль амортизатора выполняет устройство, сходное по своей конструкции с элементами электромагнитной подвески Bose. Многие специалисты полагают это направление более перспективным и работают над его развитием.

Действительно, у систем SKF есть определённые преимущества:

• Меньшая требовательность к энергообеспечению.
• Сохранение хотя бы частичной работоспособности даже при прекращении подачи тока.

При этом сохраняется возможность программирования, постоянного контроля и внесения изменений в работу непосредственно в движении. Тем не менее сохраняются некоторые недостатки к которым добавляются новые:

• Увеличивается число деталей. Для размещения элементов конструкции требуется значительный объём пространство.
• Несколько снижается скорость реакции.
• Механические упругие элементы со временем утрачивают свои характеристики, что должно быть учтено при разработке программного обеспечения.

Работы по совершенствованию электромагнитной подвески SKF не прекращаются. Не исключено, что разработчики сумеют если не устранить перечисленные недостатки, то свести их к минимуму.

Delphi

Иные принципы использованы в устройствах, которые разрабатывает компания Delphi. Здесь также сохранены практически все привычные компоненты. Основное отличие заключается в заполняющей амортизаторы магнитореологической жидкости. Постараемся объяснить, что это такое, не вдаваясь в сложные описания и не используя высоконаучные термины.

Электромагнитная подвеска Delphi в действии – видео, наглядно иллюстрирующее конструкцию и полученный результат.

http://zewerok.ru/wp-content/uploads/2017/06/Audi-Magnetic-Ride.

mp4

Магнитореолологической жидкостью принято называть состав, в котором во взвешенном состоянии находятся микроскопические частицы железа, кобальта или никеля. Попросту говоря, частички материалов, способных взаимодействовать с магнитным полем. Результатом такого взаимодействия становится изменение пределов текучести вещества. Среди всех качеств магнитореологической жидкости для работы электромагнитной подвески важны два:

1. Хорошая агрегативная устойчивость в магнитном поле.
2. Малое время отклика.

При её использовании получают амортизаторы с регулируемыми характеристиками. Параметры изменяются при подаче команд автоматически или с пульта управления.

Достоинствами конструкции являются:

• Малое энергопотребление.
• Сохранение работоспособности при прекращении подачи тока.

По сути, такую подвеску можно отнести к электромагнитным достаточно условно. Это не является недостатком, но эффективность узлов, изготовленных по схеме Delphi несколько ниже, чем аналогов от Bose и SKF.

Препятствия для широкого распространения

Основным препятствием для широкого распространения является значительная стоимость электромагнитной подвески, складывающаяся из цены на материалы и сложные технологические решения. Не меньшей проблемой стала и разработка программного обеспечения, способного обеспечить надёжное функционирование электромагнитной подвески автомобиля в различных условиях Многое предстоит сделать для того, чтобы уменьшить размеры сложных узлов.

До серийного производства дело пока не дошло, если речь идёт об установке дорогостоящего оборудования, то лишь в качестве дополнительного оснащения. И всё же многие компании пытаются оснащать свои автомобили конструкциями различного типа. Причём довольно успешно.

Попытки внедрения

Известно, что активные работы в этой области ведёт концерн Toyota. Он проводил испытания системы Bose на Lexus LX400 и теперь устанавливает её опционально на некоторые модели. Не отстают от японцев и немецкие разработчики. Правда, компания BMW не сделала окончательного выбора и использует как американские, так и шведские разработки.

Значительных успехов удалось достичь специалистам компании

Дженерал Моторс. Удачной признана подвеска типа Bose, разработанная для модели Chevrolet Corvette. Но этим американские разработчики не ограничиваются. Они устанавливают перспективные конструкции не только на легковые, но и на грузовые машины.

Область грузовых перевозок

Использование подобного оснащения на грузовом транспорте имеет свою специфику. На больших и мощных автомобилях проще решается проблема энергообеспечения. Точность и высокая плавность работы позволяет минимизировать риски при перевозке грузов, требующих бережного обращения. А потому электромагнитную подвеску можно встретить на моделях DAF и Scania, Kässbohrer Setra и Neoplan. В сегменте коммерческого транспорта высокая стоимость уже не оказывается столь существенным недостатком.

Подводя итог

Внедрение новых конструкций и технологий часто тормозиться по финансовым причинам. Проходит немало времени, пока новые разработки не выходят на уровень окупаемости. Но когда это происходит, их стоимость начинает неуклонно снижаться, опускаясь до разумного уровня. Не исключено, что это правило относится и к электромагнитным подвескам. Будем надеяться, что настанет время, когда ими будут оснащаться доступные модели машин и никто уже не будет этому удивляться. Надо лишь набраться терпения и подождать.

Bose электромагнитная подвеска: магнит проник в амортизатор

Дорогие читатели! Сейчас я поведаю вам о чудесах! Bose электромагнитная подвеска. Да Bose, SKF и Delphi — это те фирмы, которые воплотили в жизнь такое,  чем только следует восхищаться и просто снимать шляпу перед конструкторами, которые до этого додумались.

Парящий предмет в магнитном поле многие видели, это есть воплощение в жизнь теории электромагнитного поля. Человеческая мысль внедрила этот эффект в реально-работающие тяжелые магнитопланы, парящие в воздухе и развивающие скорость до 600 км/час.

Но весь тот опыт по созданию магнитопланов ну никак не применим в автомобилестроении. А все потому, что автомобиль, средство независимое – еду куда хочу, стою там, где могу. Монорельсу никак не могу подчиниться.

Так где же и как применить эти электромагнитные поля? Да в подвеске автомобиля конечно.

Оглавление

• 1 Уникальность электромагнитной подвески
• 2 Виды электромагнитных подвесок
  • 2.1 Bose электромагнитная подвеска
  • 2.2 Система SKF
  • 2.3 Система Delphi

Уникальность электромагнитной подвески

В чем её уникальность? Автомобиль на вираже не дает крен, на ухабистой дороге не раскачивается и не трясет, при остановке не наклоняется вперед и даже перепрыгивает «лежачих полицейских». Каждое колесо реагирует на свое препятствие и отрабатывает его индивидуально, при этом не отдавая на кузов отдачу от подвески.

Виды электромагнитных подвесок

С тех пор, как стало возможным использование электроники в использовании управления подвеской, конструкторы многих фирм стали заниматься разработкой уникальных систем в этом направлении и на сегодняшний день наиболее преуспели три:

• Bose;
• SKF;
• Delphi.

Bose электромагнитная подвеска

Изобретатель системы Bose известный математик и разработчик акустических систем, доктор Amar Bose. Еще 30 лет назад он начал разработку системы электронной подвески, а в настоящее время такие подвески уже реальность.

На серийных автомобилях они не используются ввиду их дороговизны, но на спортивных и VIP автомобилях довольно популярны.

Bose электромагнитная подвеска профессора Боуза работает как линейный электродвигатель, шток которого выполняет роль якоря. Якорь совершает возвратно-поступательные движения возле статора, расположенного в корпусе амортизатора.

Управление подвеской полностью осуществляет Электронный блок управления.

Амортизационный узел bose электромагнитной подвески позволил исключить упругий элемент, жидкостный амортизатор и поперечный стабилизатор. Все эти функции стал выполнять один элемент.

Блок управления подает напряжение на линейный электродвигатель, на штоке появляется сила, которая выталкивает шток с усилием до 380 кг. На четыре колеса в сумме приходится более 1,5 т., а это вес средней малолитражки.

С такой подвеской автомобиль выдерживает постоянный клиренс (высота автомобиля над дорогой), не зависимо от нагрузки.

Bose электромагнитная подвеска выполняет и роль пружины и роль амортизатора, то есть берет на себя нагрузку и демпфирующую отдачу. А также исключает по определению стабилизатор, потому что механически выравнивать левое с правым колесом нет необходимости, делает это электроника.

ЦПУ (центральный пульт управления) посылает на каждое колесо то напряжение, которое нужно в той или иной дорожной обстановке.

Автомобиль не делает продольных «клевков» при торможении и при разгоне. Не дает боковой крен. Благодаря идеальному распределению опорных сил, автомобиль становится максимально послушным и удивительно комфортным.

Проходя по неровностям дороги, этот линейный электродвигатель выполняет обратную функцию, то есть работает не как электродвигатель, а как генератор. Он преобразует возвратно-поступательные движения в электрическую и подает её обратно в электрическую сеть автомобиля.

Система SKF

Конструкция шведской компании SKF несколько иная. Они создали капсулу в которой расположены два электромагнита один против другого.
По сути дела, это такая же стойка МакФерсон, только вместо гидравлического амортизатора установлена капсула с электромагнитами, управляющими из ЦПУ электронными мозгами.

Ток подается на магниты подается от ЦПУ исходя из дорожных условий и мгновенно изменяет его силу в зависимости от изменяющихся условий. Колесные датчики анализируют каждый бугорок и подают сигнал на центральный блок управления.

Конечно подвеска имеет классический вид, имеет пружину в подвеске, что явилось подстраховкой, когда вдруг электронная система выйдет из строя или по каким-то другим причинам будет отключена. Так же, автомобиль не будет проседать при длительной стоянке с отключенным аккумулятором.

Система Delphi

Компания Delphi придумала систему, которая напоминает обычный однотрубный амортизатор, только наполненный необычной жидкостью. Эта жидкость магнито-реологическая, то есть жидкость с магнитными частицами, размер которых составляет десять микрон и меньше.

 

Жидкость эта составляет одну треть от основного объема. Электромагнит расположен в головке поршня амортизатора и управляется ЦПУ.

Когда подается соответствующее напряжение на электромагнит, магнитные частицы активизируются и собираются, под воздействием магнитных полей, в структуры, которые меняют вязкость жидкости, соответственно меняя режим работы амортизаторов.

Также, как и в системе SKF, и в отличии от системы Bose, вид подвески напоминает классический вид и имеет упругий элемент.

Вот как продвинулась наука, мои дорогие читатели, и как фантастично работают новые изобретения. Вопрос другой, когда мы сможем ездить на автомобилях с такой подвеской.

Главное это скоро будет! Я верю в это и не перестаю удивляться гениальности человеческой мысли.

До встречи на блоге! Делитесь знаниями с близкими и удачи на дорогах!

Кстате, очень интересные статьи: Адаптивная подвеска, Пневматическая подвеска, Торсионная подвеска.

Автомобильная подвеска Bose «Ковер-самолет» наконец-то запущена в производство автомобиль идеально ровный и обеспечивает сверхплавную езду.

Какими бы невероятными ни выглядели ранние демоверсии, «Project Sound» был сочтен слишком тяжелым и дорогостоящим для использования на реальных серийных автомобилях. То есть до сих пор.

В конце концов Bose продала технологию компании по производству активной подвески под названием ClearMotion, чей генеральный директор недавно сообщил Autocar   , что не менее пяти крупных автопроизводителей выразили заинтересованность в выпуске его новой версии на рынок. На самом деле, плавная технология, получившая название «цифровая система шасси», в 2019 году станет «автомобилем малого объема», а в 2020 году будет запущена в массовое производство.

Звук выглядел, когда он был официально представлен в середине 2000-х годов после более чем двух десятилетий исследований. Это была дерзкая идея, зародившаяся в уме основателя Амара Бозе, известного своей любовью к малоизвестным проектам и ненавистью к выбоинам, в которой традиционные амортизаторы были заменены линейными электродвигателями. Двигатели выдвигались и втягивались в зависимости от данных дорожных датчиков, и все они должны были обрабатываться и действовать за миллисекунды.

Системы активной подвески довольно распространены в наши дни, но этот план вывел их на новый уровень контроля. В результате автомобиль мог оставаться идеально ровным в поворотах, делать неровности дороги совершенно незаметными для водителя и фактически «поднимать» колесо, чтобы проехать через выбоину. Лучше всего то, что он действительно мог прыгать через препятствия. Это кажется невероятным, но к 2005 году у компании был рабочий прототип, установленный под старым Lexus LS 400. Если вы не видели его в действии, он выглядит почти как подделка.

К сожалению, компании Bose так и не удалось вывести Project Sound из состояния халтуры, а глобальный финансовый кризис, наступивший несколько лет спустя, забил последний гвоздь в крышку гроба. Bose окупила часть 30-летних затрат на исследования и разработки, выделив компанию под названием Bose Ride, которая производила сиденья с активной подвеской для водителей полуприцепов, прежде чем продать технологию ClearMotion.

Чтобы выйти на производственный уровень, компания ClearMotion отказалась от идеи электродвигателя и применила программное обеспечение Bose для отслеживания и управления дорожным движением в своей работе над активными клапанными демпферами (аналогично широко обсуждаемой системе Multimatic DSSV на Chevrolet Colorado ZR2). Генеральный директор Шак Авадхани описывает систему как «упреждающую», а не активную. Он выглядит очень впечатляюще, хотя и не так нереально, как установка Bose, и заключительный кадр BMW 5-Series, едущего по разрушающейся взлетно-посадочной полосе с башней для шампанского на капоте, является подходящим финалом.

Авадхани пока не говорит, какие автопроизводители участвуют в проекте, но если все пойдет по плану, мы скоро узнаем.

Через 30 лет разработанная Bose технология подвески будет запущена в производство

‘;

Джефф Глюкер 15 мая 2018 г.

Посмотреть галерею

6

фото

Джефф Глюкер 15 мая 2018 г. Тридцать лет назад специалисты по звуку из Bose решили погрузиться в мир автомобильных подвесок. Цель состояла в том, чтобы создать динамичное вождение, которое улучшило бы комфорт на дороге. Используя Lexus LS400 в качестве испытательного стенда, компания Bose продемонстрировала технические преимущества своей подвески. Однако, возможно, из-за стоимости, ни один автопроизводитель не заинтересовался тем, что Bose назвал «Project Sound», и технология была отложена.

Технология подвески Bose получила новую жизнь. В 2017 году его приобрела компания ClearMotion. Теперь ClearMotion готова вывести на рынок свое «цифровое шасси».

Bose первоначально попросил общественность думать о технологии как о том, что делают с автомобилем то же, что шумоподавляющие наушники сделали с аудиопространством. Эта упреждающая система подвески контролирует каждое колесо, устраняя постоянное провисание, ныряние, подпрыгивание и раскачивание автомобиля. То, что у вас осталось, — это самая плавная поездка.

Стандартная система подвески использует пружины, амортизаторы и рычаги управления для смягчения неровностей дороги. Это пассивные системы, которые реагируют на любые препятствия. Система ClearMotion активна, что означает, что она видит, что приближается, и соответственно толкает или тянет колеса.

Технология подвески Bose наконец-то запущена в серийное производство

Для этого в модифицированном узле стойки МакФерсон на каждом колесе находится комбинация магнитов, двигателей и контроллеров. Бозе назвал их линейными электромагнитными двигателями и усилителями мощности. ClearMotion называет его ActiValve, который состоит из этих магнитов, моторов и контроллеров. Когда контроллер обнаруживает возмущение, двигателю требуется 5 миллисекунд, чтобы противодействовать ему, прикладывая давление к демпферу. HD-картографирование дорог и алгоритмы управления также помогают создать невероятно плоскую трассу. На кочках, в слаломе и при торможении тестовая машина постоянно остается ровной. Это означает, что пассажиры внутри остаются неизменно комфортно.

Цифровое шасси ClearMotion

Цифровое шасси ClearMotion

Цифровое шасси ClearMotion

Вы можете думать об этом как о магнитной поездке, но на стероидах. Современные магнитные системы езды, предлагаемые в ряде серийных автомобилей, в основном от GM, Ford и Ferrari, обеспечивают удивительные впечатления от вождения, сочетающие в себе комфорт и производительность. Система, созданная Bose и теперь доработанная ClearMotion, выводит это на более высокий уровень.

И все же, что изменилось, чтобы сделать эту технологию жизнеспособной на рынке после 30 лет разработки? Bose легко продемонстрировала возможности своего продукта много лет назад. Но это было сложно и дорого. ClearMotion удалось снизить стоимость этой системы, что, в свою очередь, делает ее более привлекательной для потенциальных клиентов. В 2019 году, ограниченное количество автомобилей будет оснащено этой технологией, прежде чем в 2020 году она перейдет к более крупному автопарку.

ClearMotion еще не сообщила, какие автомобили будут носить эту технологию, но компания демонстрирует возможности этой система с парой седанов BMW 5-Series, а в материалах для прессы фигурирует Tesla Model 3.

Кажется, разумнее было бы обслуживать дорогие роскошные автомобили. В этот момент стоимость становится менее важной, как и любое увеличение веса, поскольку это уже массивные машины. Мы ожидаем, что люксовые бренды изучат возможность вывести автомобиль с уже роскошной ездой на новый уровень. Теперь у ClearMotion может быть именно то, что они ищут.

Даже если Bose начал работать над ним 30 лет назад.

Метки:

Автомобильная техника Подвеска

Пожертвовать:

• Отправьте нам чаевые
• Связаться с редактором

Самые популярные на этой неделе

18 мая 2023 г.

Обзор: Toyota Sequoia Capstone 2023 года стартует сзади

19 мая 2023 г.

19 мая 2023 г.

2024 Chevy Silverado EV получил оценку запаса хода в 450 миль по оценке Агентства по охране окружающей среды США патенты гибридная трансмиссия с роторным двигателем, 3 электродвигателя

18 мая 2023 г.