Пневматическая подвеска колес автомобиля: Пневматическая подвеска.

Пневматическая подвеска – устройство, принцип работы

Пневматическая подвеска (обиходное название – пневмоподвеска) – вид подвески, обеспечивающий регулирование уровня кузова относительно дороги за счет применения пневматических упругих элементов. В настоящее время пневматическая подвеска устанавливается в качестве опции на некоторых моделях автомобилей бизнес-класса и больших внедорожниках (например, Volkswagen Touareg, Audi Q7).

По своей сути пневмоподвеска не является отдельным видом подвески автомобиля, т.к. реализована со многими конструкциями подвесок (МакФерсон, многорычажная подвеска и др.). В настоящее время пневмоподвеску используют на своих автомобилях многие автопроизводители: Audi, Bentley, BMW, Lexus, GM, Ford, Land Rover, Mercedes-Benz, SsangYong, Subaru, Volkswagen. Некоторые конструкции подвесок имеют собственные названия, например, Airmatic Dual Control от Mercedes-Benz.

Основными преимуществами пневматической подвески являются комфортабельность, геометрическая проходимость и безопасность автомобиля.

Пневмоподвеска, как правило, применяется в комбинации с автоматически регулируемыми амортизаторами. Такая конструкция называется адаптивная пневмоподвеска.

Пневматическая подвеска включает пневматические упругие элементы на каждое колесо, модуль подачи воздуха, ресивер и систему управления.

Пневматический упругий элемент выполняет основную функцию подвески – поддержание определенного уровня кузова автомобиля. Это достигается путем изменения давления и соответствующего ему объема воздуха в упругих элементах.

Пневматический упругий элемент состоит из корпуса с направляющей, манжеты и поршня. Конструктивно пневматический упругий элемент может изготавливаться со встроенным амортизатором или устанавливаться отдельно. Упругий элемент, объединенный с амортизатором, имеет название пневматическая стойка (по аналогии с амортизаторной стойкой подвески МакФерсон).

Манжета пневматического упругого элемента изготавливается из прочного многослойного эластомера.

В некоторых конструкциях упругих элементов применяется дополнительные пневмоаккумуляторы. Для поддержания давления при утечке воздуха в упругом элементе может устанавливаться клапан остаточного давления.

Модуль подачи воздуха служит для питания упругих элементов воздухом. Он включает электродвигатель, компрессор и осушитель воздуха. Конструктивно в модуль включен блок электромагнитных клапанов системы управления подвеской.

Ресивер представляет собой резервуар для воздуха и обеспечивает регулирование дорожного просвета при движении на небольшой скорости без включения компрессора, а также корректировку положения кузова на стоянке.

Конструкция и работа элементов адаптивной подвески рассмотрена в отдельной статье.

Модуль подачи воздуха и пневматические стойки образуют пневматическую систему подвески. Система может быть открытой или закрытой (замкнутой). Предпочтительной является замкнутая пневматическая система, обеспечивающая минимальные потери воздуха, а значит экономию энергии на его создание.

Создание и регулирование давления в пневматической системе подвески осуществляется с помощью электронной системы управления, которая включает входные датчики, блок управления и исполнительные устройства.

К входным устройствам относятся датчики уровня кузова, ускорения кузова, температуры компрессора, давления в системе, а также переключатель режимов работы.

С помощью переключателя на панели приборов осуществляется ручное регулирование уровня кузова. Датчики отслеживают параметры работы системы и преобразуют их в электрические сигналы.

Блок управления преобразует электрические сигналы входных датчиков в управляющие воздействия на исполнительные устройства. В своей работе блок управления взаимодействует с блоками системы управления двигателем, системы курсовой устойчивости.

В системе управления пневматической подвески используются следующие исполнительные устройства: клапаны пневматических упругих элементов (для создания давления), выпускной клапан (для сброса давления), переключающий клапан (для поддержания давления в ресивере), реле включения компрессора. Конструктивно все клапаны сосредоточены в блоке электромагнитных клапанов, расположенном в модуле подачи воздуха.

Принцип работы пневматической подвески

В пневматической подвеске реализовано, как правило, три алгоритма управления:

• автоматическое поддержание уровня кузова;
• принудительное изменение уровня кузова;
• автоматическое изменение уровня кузова в зависимости от скорости движения.

Автоматическое поддержание определенного уровня кузова в пневматической подвеске осуществляется независимо от степени загруженности автомобиля. Датчики уровня кузова постоянно измеряют расстояние от колес до кузова. Результаты измерений сравниваются с заданной величиной. При расхождении показаний электронный блок управления задействует необходимые исполнительные устройства: клапаны упругих элементов для подъема, выпускной клапан для опускания подвески.

Принудительное изменение высоты кузова обычно предусматривает три уровня: номинальный, повышенный и пониженный. Номинальный уровень используется для передвижения по обычным дорогам со скоростью до 100 км/ч. Пониженный уровень применяется для высокоскоростного движения. Повышенный уровень нужен для передвижения вне дорог и реализуется на скорости до 40 км/ч. Уровни кузова устанавливаются водителем с помощью переключателя. В конструкции пневмоподвески больших внедорожников предусмотрен дополнительный уровень для посадки пассажиров и погрузки багажа, который реализуется на неподвижном автомобиле.

Автоматическое изменение уровня кузова в зависимости от скорости обеспечивает устойчивость автомобиля в движении. При увеличении скорости программа управления подвеской переводит уровень кузова последовательно от повышенного к номинальному и далее, с ростом скорости, к пониженному. При снижении скорости система переводит положение кузова из пониженного в номинальное.

Применение амортизаторов с регулируемой степенью демпфирования значительно расширяет характеристики пневматической подвески, позволяя помимо высоты кузова изменять жесткость подвески в зависимости от условий движения.

 

 

Типы подвесок автомобилей, устройство пневмоподвески

Те детали, механизмы и узлы, которые соединяют колеса с корпусом автомашины, называются подвеской. Надо ли говорить, что за долгое время развития и совершенствования автомобиля было изобретено и применено на практике большое количество различных способов соединения колес с корпусом. Все эти виды подвесок автомобилей различаются по виду связи между колесами, по используемому амортизирующему элементу и т.д. У каждой из них свои достоинства и недостатки, их лучше знать, чтобы полностью реализовать возможности своего авто.

Содержание

1. О роли подвески при движении
2. Что входит в подвеску
3. Основные типы подвесок автомобиля
4. Зависимая подвеска
5. Независимая подвеска
6. Комбинированная подвеска
7. Другие типы подвесок
8. Торсионная
9. Активная
10. Пневматическая

О роли подвески при движении

Кроме уже обозначенной задачи по соединению колес с рамой автомобиля, подвеска решает еще и дополнительные задачи. Одна из них – снижение динамических нагрузок на кузов машины. Вибрация, тряска, удары – наверняка всем знакомы эти неприятные ощущения, возникающие при движении по кочкам или неровной дороге. Их устранение или, по крайней мере, минимизация воздействия – одна из задач, для решения которой предназначена подвеска.

Немаловажную роль играет подвеска и в режиме движения машины. От нее во многом зависит скорость и управляемость. Если она «мягкая», т.е. обеспечивает для колеса постоянный контакт с дорогой, то это позволяет осуществить лучшее торможение и разгон, но излишняя мягкость приводит к сильным кренам в поворотах и ухудшению устойчивости автомобиля.
«Жесткая» подвеска, не дающая колесам гулять из стороны в сторону, создает хороший контакт с дорогой и не позволяет машине крениться в поворотах, давая возможность прохождения поворотов с повышенной скоростью.

Все вышесказанное не охватывает всех аспектов работы подвески. Некоторые ее виды имеют преимущества в отдельных режимах движения, то в других случаях это может уже считаться недостатком. Так, подвеска, наилучшим образом работающая на бездорожье и обеспечивающая отличную проходимость, не может позволить автомобилю двигаться с высокой скоростью по хорошему покрытию.

Что входит в подвеску

Несмотря на многообразие подвесок, в их конструкции используют схожие по назначению узлы и детали. Некоторые из них кратко представлены ниже:

• обеспечивающие упругость. К ним относятся рессоры, пружины и торсионы;
• направляющие, определяющие перемещение колес, их связь с автомобилем и передачу боковых сил и моментов. В качестве таких деталей выступают рычаги: сдвоенные, поперечной и продольной устойчивости;
• гасящие, противодействующие элементам упругости и устраняющие их колебания. Для этого используют амортизаторы;
• элементы стабилизации, служащие для распределения боковой нагрузки в поворотах и уменьшения крена автомобиля. С подобными задачами справляются штанги с элементами крепления к кузову.

Основные типы подвесок автомобиля

Здесь сразу необходимо отметить, что существующие типы подвесок, используемые на самых разных транспортных средствах, можно классифицировать по нескольким признакам, но для современных легковых автомобилей общепринятым является разделение на зависимые и независимые.

Зависимая подвеска

Она подразумевает жесткую связь между колесами. Исторически это был первый созданный тип подвески. По сути дела, она недалеко ушла от конструкции телег, когда два колеса соединялись между собой осью. Как выглядит такая подвеска, понятно из рисунка

В данном случае видно, что положение одного колеса сказывается на другом. Так, при наезде правого колеса на препятствие, изменяется положение левого, оно наклоняется влево, при этом колесо располагается под углом к поверхности, что несколько уменьшает пятно сцепления с дорогой. Такой тип подвески был характерен для автомобилей на заре их становления. Сейчас, если используется, то обычно в качестве заднего моста и на машинах повышенной проходимости.

Такая подвеска обычно бывает рессорная или пружинная. В первой из упомянутых как упругий элемент используется рессора, которая крепится к балке моста, а своими концами к раме или корпусу автомобиля. Другим типом зависимой подвески является пружинная, в которой упругим элементом служит пружина. Как выглядят рессорная (1) и пружинная (2) подвески, хорошо видно на приведенных рисунках.

Несмотря на то, что зависимая подвеска изобретена давно и считается устаревшей, она применяется до сих пор, в первую очередь на грузовых машинах и, как уже упоминалось, на внедорожниках. Ее несомненным достоинством является простота конструкции и надежность, особенно это актуально для джипов. Что пружинная, что рессорная подвески для любых автомобилей обеспечивают:

1. постоянный клиренс, а это в условиях бездорожья является огромным плюсом и служит дополнительным фактором повышения проходимости;
2. постоянную ширину колеи;
3. большую артикуляцию. Под артикуляцией понимается ход переднего колеса относительно заднего, при котором заднее колесо полностью теряет контакт с дорогой (см. фото ниже). Чем позже это происходит, т.е. чем это расстояние (артикуляция) больше, тем это лучше при движении по плохой дороге;
4. надежность, устойчивость к повреждениям;
5. дешевизну эксплуатации;
6. возможность проведения эффективного внедорожного тюнинга.

Из приведенных достоинств зависимой подвески, рессорная она или пружинная, следует однозначный вывод, что она прекрасно работает на бездорожье. Однако общая картина становится не такой благостной, когда бездорожье кончается, и автомобиль начинает двигаться по асфальту. В этом случае те виды недостатков, которые были безразличны на плохой дороге, становятся очевидными:

• не самая лучшая управляемость из-за значительных подрессоренных масс при высоких скоростях движения;
• плохая курсовая устойчивость;
• недостаточный комфорт для легковых автомобилей.

Независимая подвеска

1. двухрычажные;
2. поперечнорычажные;
3. косорычажные;
4. продольнорычажные.

Наиболее распространены подвеска МакФерсона и поперечнорычажная. Причиной этого являются те преимущества, которые они обеспечивают для легковых автомобилей:

• хорошая управляемость;
• хорошая обратная связь при рулении;
• высокий уровень комфорта;
• малые крены;
• высокая скорость движения.

Комбинированная подвеска

Она представляет собой комбинацию двух уже описанных подвесок. Спереди ставится независимая подвеска автомобиля, сзади мост (зависимая). Является в какой-то мере компромиссом, позволяя достаточно комфортно передвигаться по асфальту, но в то же время без особых трудностей преодолевать незначительное бездорожье.

Такая комбинация хорошо подходит для кроссоверов и паркетников, обеспечивая возможность свободно двигаться по городу и заезжать в лес на пикник или проехать немного по проселочным дорогам. По своим возможностям получается нечто среднее, но для большинства обеспечивающие приемлемые условия движения.

Другие типы подвесок

Описанными выше типами подвесок далеко не исчерпывается их многообразие. Есть еще и другие, которых следует обязательно коснуться.

Торсионная

Торсионная подвеска основана на работе специального элемента – торсиона, представляющего собой металлический вал, работающий на скручивание при возникновении нагрузки. Как это происходит, должно быть понятно из приведенного рисунка. Один конец вала жестко закреплен на основании, на другой его конец прикладывается момент силы. Под действием этого момента вал скручивается. Если один конец торсиона прикрепить к колесу, а противоположный жестко к кузову автомобиля, то между ними будет образована упругая связь.

Конструктивно торсионная подвеска может быть выполнена:

1. на двойных поперечных рычагах;
2. на продольных рычагах;
3. как торсионная балка (с продольными рычагами).

Если два первых исполнения можно отнести к независимой подвеске, у которой торсион используется как упругий элемент, то торсионную балку считают полузависимой, т.к. у нее перемещение одного колеса отражается на положении другого.


Приведенные рисунки позволяют лучше понять, как работают описанные разные виды подвески (на 1 – на продольных рычагах, на 2 – торсионная балка).
Торсионная подвеска достаточно широко и давно применяется в конструкции легковых автомобилей. Чаще всего она используется в роли задней подвески переднеприводных автомашин. Основное ее достоинство – долговечность, компактность и легкость регулирования в составе транспортного средства.

Активная

Это уже можно считать непременной принадлежностью современного автомобиля. В попытках найти возможный компромисс между устойчивостью, управляемостью и комфортом появилось подобное техническое решение. Вся проблема в том, что, как уже отмечалось выше, жесткая подвеска при высокой скорости обеспечивает минимальные крены, что дает хорошую управляемость и устойчивость, но недостаточный комфорт. Мягкая дает плавный ход, но приводит к раскачиванию автомобиля и, как следствие, к ухудшению управляемости и устойчивости. Для преодоления этих противоречий и создается активная подвеска.

В данном случае термин «активная» подразумевает возможность изменения параметров подвески при ее эксплуатации. Каждый разработчик автомашины идет своим путем, но уже существуют различные виды подвески, использующие:

1. амортизаторы с изменяемой степенью демпфирования;
2. регулируемые упругие элементы.

Независимо от конкретной реализации идеи, активная подвеска легковых автомобилей, подразумевает изменение характеристик подвески непосредственно во время движения.

Пневматическая

Пневматическая подвеска позволяет изменять высоту автомашины относительно дороги, т.е. меняется клиренс. Это используется на внедорожниках, автомобилях бизнес-класса, а также на грузовиках и полуприцепах. Устройство пневмоподвески предполагает применение пневмоупоров на каждом колесе. Сама по себе пневматическая подвеска не является каким-то отдельным видом, а служит своеобразным дополнением обычной. Она может входить в комплектацию машины, а может устанавливаться дополнительно.
Устройство пневмоподвески в самом простейшем виде состоит из таких элементов, как:

• пневматическая стойка;
• компрессор;
• датчики и блок управления;
• воздушные магистрали.

ИНВЕСТОРЫ — Global Air Cylinder Wheels®

Brownfield Engineering, Австралия

Заинтересованы в инвестировании в GACW?

Инвестируйте вместе с нами через платформу EQUITY CROWDFUNDING STARTENGINE. Инвестиции от 249 долларов США.

См. наше предложение акций на StartEngine.com:

См. предложение StartEngine

Загрузить презентацию для инвесторов

Во многих отношениях лучше резиновой шины OTR

✓ Прочнее и безопаснее, чем обычные шины
✓ Обеспечивает экономию средств до 60 %
✓ Green Tech — 100 % переработка

Прорывная запатентованная технология с привлекательными маржами

✓ Проверенная технология
✓ Высокая интерес со стороны крупных горнодобывающих компаний
✓ Нет прямые конкуренты
✓ Получен патент | Лучшие в своем классе патентные юристы
✓ Привлекательная норма прибыли
✓ Применимо к другим сферам деятельности, таким как оборона, транспорт и автомобили

Недавно мы успешно завершили 3-й этап полевых испытаний на крупном золотом руднике в США. Несколько глобальных горнодобывающих компаний уровня 1 проявляют высокий уровень интереса.

Другие применимые вертикали для технологий противолодочной обороны охватывают такие отрасли, как военная техника, сельское хозяйство, транспорт, производство инвалидных колясок, велосипедов и автомобилей. Технология имеет невероятный и широкий потенциал роста.

ХОТИТЕ УЗНАТЬ БОЛЬШЕ?

Пожалуйста, отправьте электронное письмо на адрес [email protected]

Отказ от ответственности

Инвестиции в GACW сопряжены с риском. Технология колес GACW все еще находится в стадии разработки. Текущие и прошлые результаты основаны на данных, собранных во время полевых испытаний. Технология колес еще не подвергалась длительным испытаниям. Будущие результаты основаны на инженерных расчетах. Тем не менее, GACW не делает заявлений и не гарантирует, что колесная технология в конечном итоге будет успешной; что инвесторы получат доход от своих инвестиций; или что инвесторы получат возврат вложенной основной суммы.

Вам не следует вкладывать средства в предложение GACW, если вы не можете позволить себе потерять все свои инвестиции. При принятии инвестиционного решения вы должны полагаться на собственное изучение компании и условий предложения, включая достоинства и связанные с этим риски. Ценные бумаги, предлагаемые GACW, не были рекомендованы или одобрены какой-либо федеральной или государственной комиссией по ценным бумагам или регулирующим органом. Кроме того, эти регулирующие органы не подтвердили точность или адекватность этого документа, полноты любого документа или литературы по предложению. Ценные бумаги, предлагаемые компанией, размещаются без регистрации. Однако Комиссия по ценным бумагам и биржам США не приняла независимого решения об освобождении этих ценных бумаг от регистрации.

Нажимая кнопку «Подписаться» выше, вы соглашаетесь и подтверждаете, что ваши персональные данные будут обрабатываться GACW. Обратите внимание, что вы можете отозвать свое согласие в любое время бесплатно. Мы уважаем вашу конфиденциальность, ознакомьтесь с политикой конфиденциальности GACW для получения более подробной информации.

Очаровательные колеса с пневматической подвеской привносят новый взгляд на одну из старейших проблем человека

Мы миримся со многим из наших пневматических шин, от проколов и разрывов до порезов и неизбежности относительно частых, неудобных замен и гигантских куч отходов резины . Нынешняя технология кажется давно назревшей для революционного пересмотра, если вы извините за каламбур, и все же, несмотря на десятки увлекательных попыток заново изобрести колесо, похоже, пока ничего не нашло поддержки. Мальчик, я в ударе здесь.

Новейшая идея, попавшая на наши столы, представляет собой убедительное экономическое обоснование, а также предлагает некоторые интересные динамические возможности. Познакомьтесь с колесом с пневматической подвеской (ASW) от компании Global Air Cylinder Wheels из Чендлера, штат Аризона.

Колеса с пневматической подвеской: разбивка компонентов

Global Air Cylinder Wheels

Как и обычная пневматическая шина, ASW имеет пневматическую подвеску, но в данном случае не на накачанной камере. Это полная замена ступицы и колеса, которая отделяет внешний протектор и обод от ступицы с помощью набора эксцентрично установленных пневматических цилиндров.

Эти воздушные амортизаторы можно настроить так, чтобы обеспечить любой уровень прогиба шины по вашему выбору: от сверхжесткого до более мягкого и мягкого, чем может выдержать обычная спущенная шина. Точно так же вы можете спроектировать любую степень поперечного изгиба, подходящую для вашего приложения, и даже любой желаемый уровень изгиба крутящего момента, что позволяет колесу немного изгибаться на оси перед тем, как оно повернется. Это позволяет ему действовать как мягкая муфта крутящего момента и дает немного больше сцепления в очень сложных условиях, прежде чем колесо пробуксовывает, а также немного изолирует трансмиссию от разрушительных сил крутящего момента в неровной местности.

Колеса с пневматической подвеской: протектор может быть установлен в виде секций резины с дорожными канавками или в виде блоков с болтовым креплением для использования на бездорожье, как это

Global Air Cylinder Wheels

Что касается гусениц, то нет предела. Гусеницы крепятся болтами непосредственно к внешнему ободу по частям, и есть множество вариантов на выбор, в том числе ряд предварительно формованных вариантов дорожного восстановления от таких компаний, как Michelin, которые крепятся болтами в секциях, или множество сверхпрочных шин. промышленные варианты, в которых используются детали из полиуретана, уретана или стали в различных конфигурациях для серьезного бездорожья.

Крупномасштабные операции по добыче полезных ископаемых – где доллары имеют наибольшее значение

Компания нацелилась на крупные операции по добыче полезных ископаемых, чтобы сдвинуть дело с мертвой точки; рынок, где время — деньги, расходы можно спроецировать на десятилетия, а гигантские шины с коротким пробегом для огромного оборудования могут стоить десятки тысяч долларов каждая.

Чудовищный карьерный самосвал Caterpillar 797F высотой 25 футов со стандартными пневматическими шинами высотой 13 футов

Caterpillar

Возьмем гигантский карьерный самосвал Caterpillar 797F (на фото выше), высота которого составляет более 25 футов (7,6 м), а вес — 1 375 000 фунтов (623 700 кг). Каждая из шести чудовищных шин 59/80R63 для большого Cat имеет высоту более 13 футов (4 м), весит около 12 000 фунтов (5 440 кг) и стоит около 38 000 долларов США каждая.

Сделав множество предположений об использовании, вы можете купить комплект из шести таких огромных колес в год плюс запасную часть, что дает вам 10-летний бюджет на шины примерно в 2,66 миллиона долларов на грузовик. (Эти цифры взяты из собственных сравнительных таблиц компании ASW, в которых используются цены на резиновые шины в размере 110 000 долларов США за каждую с 2009 года.. Согласно нашим исследованиям, эти шины сейчас намного дешевле.)

Комплект колес ASW, напротив, обойдется вам дороже, но прослужит примерно в 13 раз дольше — вплоть до срока службы самого грузовика. Ваш первый комплект из шести колес в этом случае обойдется вам примерно в 1,705 миллиона долларов, но в течение 10 лет вам, вероятно, потребуется только две замены протектора по цене около 55 000 долларов за штуку, что дает вам 10-летний бюджет в 1,815 миллиона долларов и экономия 845 000 долларов.

Колеса с пневматической подвеской: установлены на промышленном оборудовании

Глобальные колеса воздушного цилиндра

Все становится еще лучше в пользу системы противолодочной обороны, если учесть проколы, разрывы, возгорание шин и то, как долго грузовик должен простаивать каждый год, пока меняются эти чудовищные шины. Гусеницы ASW крепятся на болтах и ​​откручиваются, их можно заменить с помощью очень небольшого механизма, даже не поднимая колеса домкратом, и делать их частями во время смены смен и обеденных перерывов, чтобы грузовик никогда не выходил из строя из-за шин. Они также могут доставлять гораздо дешевле, поскольку вся сборка может быть разбита на части, которые легко помещаются в обычный транспортный контейнер.

Не говоря уже о том, что они практически неуязвимы для саботажа, так как их нельзя разрезать, а их внутренние механизмы защищены как от злонамеренных действий, так и от грязи, пыли и воды большими металлическими крышками. Так что их тоже можно сделать пуленепробиваемыми для боевых машин.

Колеса с пневматической подвеской: дизайн пуленепробиваемого колеса для военной техники

Global Air Cylinder Wheels

Небольшие приложения, такие как инвалидные коляски

Команда Global Air Cylinder Wheels также прислала нам серию видеороликов, в которых подробно описываются преимущества гораздо меньшего масштаба ASW для инвалидных колясок. Из-за встроенного эффекта подвески вы, вероятно, почувствуете больший комфорт при езде, а также значительно лучшую способность преодолевать неровную поверхность без отрыва колес и потери устойчивости.

Эффект подвески также значительно упрощает для пользователя в инвалидной коляске преодоление крутых бордюров, как при опускании носа, так и при движении задним ходом, поскольку эффект подвески снижает большую часть крутизны упражнения.

На данный момент неясно, потеряете ли вы какую-либо энергию движения вперед из-за изгиба крутящего момента, но это можно настроить в системе, если это необходимо в любом случае.